一种抓斗桥式起重机抓斗闭合检测技术

一种抓斗桥式起重机抓斗闭合检测技术

党静涛

甘肃酒钢集团宏兴钢铁股份有限公司炼铁厂 甘肃 嘉峪关 735100

摘要：炼铁厂三烧作业区精矿库抓斗桥式起重机抓斗闭合过程因咬合木块等异物，操作人员目视判断失误，持续操作抓斗闭合，使抓斗滑轮组充当卷扬功能，至抓斗闭合机构卷筒设备拉翻，抓斗闭合机构卷筒和卷筒底座垫片高处坠落的，存在设备损坏和高空坠物伤人的安全风险，本文设计了一种检测方法，能够检测抓斗的实际闭合状态，杜绝了因抓斗咬合木块等异物，造成抓斗滑轮组充当卷扬功，引起抓斗闭合机构损坏和高空坠物伤人的安全风险。同时也为抓斗闭合机构无限位报警提供了一种设计思路。

关键词：抓斗桥式起重机；抓斗闭合机构卷筒；抓斗闭合机构；无限位报警

引言

炼铁厂三烧作业区精矿库抓斗桥式起重机无检测抓斗闭合的检测装置，全靠岗位目测判断抓斗闭合状态，实际运行过程中，存在抓斗抓料闭合过程中卡大块异物（木头）时，抓斗闭合机构实际已达到闭合位置，但岗位目视抓斗闭合机构还有缝隙，误认为抓斗未闭合，因此持续操作抓斗卷筒进行闭合操作，此时，卷扬没有进行同步起吊，抓斗滑轮组承受额外拉力，充当卷扬功能，提升抓斗，抓斗绳承受额外拉力，超过钢丝绳破断拉力时，一方面造成钢丝绳断裂，损坏设备；另一方面，过大拉力会拉翻卷筒，造成卷筒、抓斗传动装置、设备底座垫片等损坏坠落，砸伤周围设备或人员，因此有必有设计一种桥式起重机抓斗闭合检测技术，杜绝类似隐患，本文通过抓斗及卷扬电机运转圈数以及抓斗开闭机构闭合时抓斗及卷扬电机运转圈数间存在的逻辑关系，设计了一种抓斗桥式起重机抓斗闭合检测技术。

一、抓斗上安装抓斗闭合检测装置存在的问题

1、直接在抓斗上安装抓斗闭合检测装置存在的问题

1）、精矿库抓斗自身的抓料特性，安装在抓斗上的检测电气元件容易因抓料过程中的撞击造成损坏率高。

（2）检测元件自身或输出信号所需的供电电源或信号输出无法直接铺设电缆，电源没有办法解决，信号无法直接通过传统的信号线进行传输。

（3）精矿库环境差，信号输出采用无线传输可能有较大干扰，信号准确度差。

2、通过抓斗卷筒钢丝绳高度限位器检测存在的问题

在抓斗卷筒上安装轴头限位，利用轴头限位旋转的齿数测量抓斗的开、闭状态，但因每次抓斗的落点高度均不同，是一个变量，因此通过轴头限位确定一个定量，去测量一个变量，此方案也行不通。

3、通过抓斗电机电流反应抓斗闭合存在的问题

在电机主回路上安装智能电机保护器，通过抓斗运行电流大小反映抓斗开、闭状态，因抓斗电机启动频繁，启动过程和运行过程中出现的大电流冲击也会造成保护器过载或过流保护动作，此方案在判断抓斗开、闭状态时存在精度差，不能可靠反映抓斗开、闭状态。

2. 设计方案

经过分析，直接测量抓斗闭合状态实现不了，但通过抓斗和卷扬运行参数的逻辑关系，通过间接反映抓斗的闭合状态，可以实现对抓斗闭合状态的检测，具体分析过程如下：

观察岗位对抓斗和卷扬的操作过程，抓斗和卷扬运行过程存在以下规律：

1、抓斗和卷扬同速度上升，对应的岗位操作为抓斗起升状态。

2、抓斗和卷扬同速度下降，对应的岗位操作为抓斗下降状态。

3、只要抓斗速度方向相较卷扬速度方向出现相对向下的状态，对应的岗位操作表现为抓斗开闭机构打开。

4、只要抓斗速度方向相较卷扬速度方向出现相对向上的状态，对应的岗位操作为抓斗开闭机构闭合。

通过分析，发现抓斗的实际开、闭状态和抓斗及卷扬运行过程中的相对运行状态有直接关系，这个相对运行状态，可以通过抓斗和卷扬电机旋转圈数的差值逻辑关系进行表达，具体分析如下：

（1）将抓斗处于完全打开状态，卷扬钢丝绳刚好处于悬空吊装状态，抓斗和卷扬在这个状态时标定为0点（抓斗电机运行圈数=卷扬电机运行圈数）。

（2）将抓斗由完全打开状态到完全闭合状态时，抓斗电机旋转的圈数记为M。

吊车0点定义完毕后，得出在任意状态，存在以下逻辑关系：

抓斗电机旋转圈数-卷扬电机旋转圈数>M时，抓斗处于闭合状态且已经开始充当卷扬功能进行提升抓斗，因此在上述差值刚大于M时，输出报警信号，同时断开抓斗控制回路，提醒操作人员，抓斗已闭合，如果操作人员观察抓斗未闭合，存在较大缝隙，应该通知人员检查或仔细观察是否闭合机构卡异物。

三、方案的实施

1、电机旋转圈数的检测实施

将输出为4-20mA标准电流信号绝对值多圈编码器安装在电机旋转轴上，检测抓斗和卷扬电机的旋转圈数，绝对值编码器的最大值可根据现场高度设定，本次旋转范围为0-600圈。

2、设定零点位，并调整绝对值编码器圈数数值

在距离精矿库地面1.5米处，将抓斗闭合机构完全打开，卷扬处于吊装状态，此时两者电机的绝对值编码器均调整到200圈。

3、试验得出M值

经与岗位多次试验，抓斗闭合机构由完全打开到完全关闭，M值为20圈，为可靠报警，预留余量，将M值调整到2

4、其它项目

将抓斗电机和卷扬电机绝对值多圈编码器4-20mA标准电流信号输入S7200 PLC中，在抓斗电机运行圈数-卷扬电机运行圈数≧M时，输出报警信号和干接点信号，使声光报警器报警，抓斗控制回路断开。

四、实施效果

实施后，通过试验验证，达到了预期效果，能够实现精矿库抓斗桥式起重机抓斗闭合机构闭合后的检测，杜绝了因岗位人员判断失误造成的拉翻抓斗、设备坠落伤人的较大安全事故风险。同时，通过本次技术改造，也为类似通过逻辑关系+检测仪器相结合的检测手段提供了思路。

结语：对于抓斗闭合机构检测装置，目前市面上没有相应的产品，本问题提供的思路经过现场验证可行，对于有类似需求的桥式起重机可以直接采用、推广。

参考文献：

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