一种起重机制动器制动力矩检测方法和系统.pdf

本发明公开了一种起重机制动器制动力矩检测方法和系统，检测方法的步骤为：S101、确定被测试的制动器处于制动状态，同时打开该传动链上的其它制动器，使所述其它制动器处于非制动状态；S102、设置测试力矩；S103、设置变频器输出的电流限值；S104、设置电机的测试速度，所述测试速度为电机额定转速的3-8％；S105、主控制器向变频器发出启动指令，开始力矩测试过程；由变频器试图驱动电机转动以达到设置的测试速度，变频器增大输出电流，使得电机输出端力矩不断增加；S106、作判断和处理。本发明具有无需改造原有起重机电气控制系统情况下就能实现用户自行对起重机制动器进行简单快速检测的优点，为起重机的安全运行提供保证。

权利要求书
1.  一种起重机制动器制动力矩检测方法，其特征在于，步骤如下：
S101、确定被测试的制动器处于制动状态，同时打开该传动链上的其它制动器，使所述其它制动器处于非制动状态；
S102、设置测试力矩，所述测试力矩为被测制动器的制动力矩安全值；
S103、设置变频器输出的电流限值；
S104、设置电机的测试速度，所述测试速度为电机额定转速的3-8％；
S105、主控制器向变频器发出启动指令，开始力矩测试过程；由变频器试图驱动电机转动以达到设置的测试速度，变频器增大输出电流，使得电机输出端力矩不断增加；
S106、作如下判断和处理：如果电机输出力矩达到测试力矩后4-6秒内，电机速度始终为零，说明制动器的实际制动力矩大于测试力矩，制动器的制动力测试通过；如果电机输出力矩未达到测试力矩或达到测试力矩，但电机转动，检测到电机的速度不为零，说明制动力不足，制动力测试未通过；如果变频器实际输出电流达到了电流限值，但电机输出力矩始终未达到测试力矩，并且检测到的电机实际速度为零，说明对变频器设定的电流限值过小，重新设置变频器输出的电流限值。

2.  根据权利要求1所述的起重机制动器制动力矩检测方法，其特征在于：所述测试速度为电机额定转速的5％。

3.  一种起重机制动器制动力矩检测系统，制动器安装在电机的传动链上，其特征在于，包括：
主控制器；
变频器，输入端与电源连接，输出端与电机相连，同时通过通讯接口与主控制器相连，用于接收主控制器的指令，控制驱动时电机工作的电流，并将电机电流信号反馈给主控制器；
速度传感器，设置在电机上，输出端与主控制器连接，用于获取电机的速度信号并反馈给主控制器；
测试控制柜，与主控制器相连，用于用户进行力矩测试设置、发出控制指令和显示测试数据；
所述主控制器还与制动器的电磁阀连接。

4.  根据权利要求3所述的起重机制动器制动力矩检测系统，其特征在于：所述速度传感器为编码器。

5.  根据权利要求3所述的起重机制动器制动力矩检测系统，其特征在于：所述测试控制柜包括显示装置、数字量输入模块、数字量输出模块、各种控制按钮、各种选择开关以及各种指示灯；
所述显示模块连接到所述主控制器；
所述数字量输入模块一端连接所述各种选择开关的状态点，另一端连接主控制器；
所述数字量输出模块一端连接主控制器，另一端连接所述各种指示灯。

6.  根据权利要求5所述的起重机制动器制动力矩检测系统，其特征在于：所述数字量输入模块和数字量输出模块安装在柜体内；所述显示装置、所述各种控制按钮、所述各种选择开关以及各种指示灯分布在测试控制柜的面板上。

说明书一种起重机制动器制动力矩检测方法和系统
技术领域
本发明属于特种设备检测技术领域，尤其涉及一种起重机制动器制动力矩检测方法和系统。
背景技术
大型的起重设备制动器一般为机械和液压传动配合控制，当液压站中的压力油通过电磁阀的控制进入制动器油缸，压油进一步压缩碟簧并同时推动活塞杆带动两制动臂外张，制动力矩消除；当电磁阀失电复位时，液压油在弹簧力的作用下回流至液压站油箱，同时弹簧力经活塞杆通过制动臂施于制动盘上，建立设定好的制动力矩。
在设备长期连续运行过程中，由于制动器的响应速度发生变化、电气制动与机械制动的配合误差，导致制动器在制动过程中夹紧部分与旋转部分产生摩擦而造成制动器磨损。这种磨损的累积使得夹紧部分与旋转部分的间隙不断加大，导致制动器能提供的力矩不断减小。如果出现紧急情况要需要立即停机，就得通过制动器的机械制动来完成，这时候如果制动力矩不够就可能造成停机滞后或者停不了的情况，从而带来危险或者造成事故。
从大量起重机安全事故的分析来看，由于设备使用时间较长、维护保养跟不上，而导致制动器力矩不足引发的安全事故一直占据较高的比例。因此，对制动器定期进行制动器力矩测试，保证制动器能够提供足够的制动力矩是确保起重机安全生产的重要环节，具有相当重要的意义。
制动器测试具有相当的专业性，同时也存在一定危险，通常需要专业机构或人员进行。测试时需要设计专用的测试系统，安装测试传感器或测试工具，有的还需要将制动器从传动链上分离开。因此，起重机用户一般都不具备独立进行制动器测试的条件和技术水平。此外，由于设备能正常 运转，一方面用户可能会忽略制动器测试，另一方面生产厂家或服务单位在没有故障的情况下也会忽略这部分工作。
因此，有必要开发一种能够方便用户自行检测制动器力矩是否合格的方法和系统，从而对起重机制动失效起到预防作用。
针对上述问题，本发明旨在为起重机用户提供一种简单实用的制动器力矩测试方法和系统，以确保制动器能够提供足够的制动力矩，预防安全事故的发生。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是为起重机用户提供一种简单实用的起重机制动器制动力矩检测方法，使用户可以自行检测制动器力矩是否合格。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种起重机制动器制动力矩检测方法，其特征在于，步骤如下：
S101、确定被测试的制动器处于制动状态，同时打开该传动链上的其它制动器，使所述其它制动器处于非制动状态；
S102、设置测试力矩，所述测试力矩为被测制动器的制动力矩安全值；
S103、设置变频器输出的电流限值；
S104、设置电机的测试速度，所述测试速度为电机额定转速的3-8％；
S105、主控制器向变频器发出启动指令，开始力矩测试过程；由变频器试图驱动电机转动以达到设置的测试速度，变频器增大输出电流，使得电机输出端力矩不断增加；
S106、作如下判断和处理：如果电机输出力矩达到测试力矩后4-6秒内，电机速度始终为零，说明制动器的实际制动力矩大于测试力矩，制动器的制动力测试通过；如果电机输出力矩未达到测试力矩或达到测试力矩，但电机转动，检测到电机的速度不为零，说明制动力不足，制动力测试未通过；如果变频器实际输出电流达到了电流限值，但电机输出力矩始终未达到测试力矩，并且检测到的电机实际速度为零，说明对变频器设定的电流限值过小，重新设置变频器输出的电流限值。
另外，本发明还提供一种起重机制动器制动力矩检测系统，制动器安装在电机的传动链上，其特征在于，包括：
主控制器；
变频器，输入端与电源连接，输出端与电机相连，同时通过通讯接口与主控制器相连，用于接收主控制器的指令，控制驱动时电机工作的电流，并将电机的电流信号反馈给主控制器；
速度传感器，设置在电机上，输出端与主控制器连接，用于获取电机的速度信号并反馈给主控制器；
测试控制柜，与主控制器相连，用于用户进行力矩测试设置、发出控制指令和显示测试数据；
所述主控制器还与制动器的电磁阀连接。
采用上述技术方案，本发明具有如下的优点：
1、利用变频器的力矩控制功能，速度传感器的速度检测功能，以及主控制器的控制功能，实现制动力矩检测，不需要设计专用的测试装置或工具，降低了制动器测试的门槛；
2、检测过程简单快速，无需特殊技能，也无需专业人员操作，起重机用户可自行完成；
3、测试控制柜操作简单，安装方便，无需改造原有的起重机电气控制系统，对原有的起重机功能不会产生影响；
4、只需要增加一个测试控制柜，并在主控制器内增加一段制动器测试程序，就相当于为原有起重机增加了制动器力矩检测功能，用户可以自由安排检测制动器的制动力矩，确保生产安全。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明：
图1为本发明的检测系统结构示意图；
图2为本发明的检测方法的流程图；
图3为测试控制柜的面板示意图；
图4为测试控制柜的结构组成以及与主控制器的连接关系示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明的起重机制动器制动力矩检测系统，包括主控制器100、测试控制柜200、变频器300、速度传感器400。
其中，变频器300的输入端与电源301连接，通讯接口与主控制器100连接，输出端与电机500连接；速度传感器400为编码器，安装在电机500上，输出端与主控制器100连接；测试控制柜200与主控制器100连接。制动器600安装电机500的传动链上，制动器600的电磁阀601也与主控制器100相连接。
如图3和图4所示，测试控制柜400包括显示装置401、数字量输入模块402、数字量输出模块403、各种控制按钮、各种选择开关以及各种指示灯。数字量输入模块402和数字量输出模块403安装在柜体内。
显示装置401、各种控制按钮、各种选择开关以及各种指示灯分布在测试控制柜400的面板410上。各种控制按钮钮、各种选择开关以及各种指示灯说明如下表。
序号类型功能1指示灯制动器测试模式2带灯按钮控制合闸3按钮控制分断4带灯按钮故障复位5带灯按钮制动器测试复位6选择开关运行模式选择7选择开关制动器高/低速选择8选择开关机构选择9选择开关制动器选择10选择开关制动力矩选择11选择开关制动力测试控制12指示灯起升制动器1测试13指示灯起升制动器2测试14指示灯开闭制动器1测试15指示灯开闭制动器2测试16指示灯小车制动器测试17指示灯俯仰制动器测试
18指示灯起升制动器1旁路19指示灯起升制动器2旁路20指示灯开闭制动器1旁路21指示灯开闭制动器2旁路
各种选择开关具有如下的功能：
(1)、“运行模式选择”选择开关，具有“正常”和“制动器测试”两个模式，正常模式起重机可正常运行，制动器测试模式下，关闭正常模式，进入制动器测试模式。
(2)、“制动器高/低速选择”选择开关：旋到“高速”位置，表示选择测试机构的高速制动器；旋到“低速”位置，表示选择测试机构的低速制动器
(3)、“机构选择”选择开关，可选项根据起重机的主运动机构设置，以桥式抓斗卸船机为例，通常有起升、开闭、小车、俯仰四个主机构的制动器需要测试，“机构选择”选择开关就可以设置起升、开闭、小车、俯仰四个选项，旋到“起升”位置，表示选择测试起升机构高速或低速制动器；旋到“开闭”位置，表示选择测试开闭机构高速或低速制动器；旋到“小车”位置，表示选择测试小车机构高速或低速制动器；旋到“俯仰”位置，表示选择测试俯仰机构高速或低速制动器；
(4)、“制动器选择”选择开关，根据每个机构制动器的数量设置选项，例如“1/2”，旋转到任意一个位置表示选择测试相应编号的高速或低速制动器；
(5)、“制动力测试力矩设定”选择开关，用于选择测试力矩的大小。例如“100％120％/150％/180％”，旋到“100％”位置，表示选择测试主机构高速或低速制动器在100％额定转矩下的制动能力；旋到“120％”位置，表示选择测试主机构高速或低速制动器在120％额定转矩下的制动能力；旋到“150％”位置，表示选择测试主机构高速或低速制动器在150％额定转矩下的制动能力；旋到“180％”位置，表示选择测试主机构高速或低速制动器在180％额定转矩下的制动能力；
(6)、“制动力测试控制”选择开关，用于制动器测试不同阶段的控 制，有“关闭”、“准备”、“起动”三个选项。旋到“关闭”位置，表示制动器测试前期准备工作还未完成，前期准备工作包括:松开负载，固定或完全拆除钢丝绳；旋到“准备”位置，表示测试制动器准备，主控制器发出指令将当前机构上不需要测试的制动器全部打开，确认待测制动器处于制动状态；旋到“起动”位置，表示可以进行转矩测试，主控制器发出起动指令并起动测试。
再如图4所示，显示模块401连接到主控制器100。
数字量输入模块402，一端连接上述各种选择开关的状态点，另一端连接主控制器100，把选择开关的选择信号发送到主控制器。
数字量输出模块403，一端连接主控制器100，另一端连接制动器力矩测试柜面板上的各种指示灯，使各指示灯按照主控制器100中的测试状态点亮或熄灭。
该测试控制柜200可以安装在起重机电气或机械房的任意位置，只需要接入电源以及与主控制器相连的电缆，就可以与主控制器中的制动器测试程序配合工作，不需要对原有的电气控制系统进行改造，不会对起重机原有的电气控制系统产生影响。
主控制器100内增加制动器力矩测试程序，与原来的起重机控制程序保持独立，当力矩测试控制柜上的模式选择开关打到“正常”位置时，运行原有的起重机控制程序，当模式选择开关打到“制动器测试”位置时，运行制动器力矩测试程序。
如图2所示，起重机制动器制动力矩检测方法，步骤如下：
S101、确定被测试的制动器处于制动状态，同时打开该传动链上的其它制动器，使所述其它制动器处于非制动状态；
S102、设置测试力矩，所述测试力矩为被测制动器的制动力矩安全值；
S103、设置变频器输出的电流限值；
S104、设置电机的测试速度，所述测试速度为电机额定转速的3-8％，测试速度优选为电机额定转速的5％。
S105、主控制器向变频器发出启动指令，开始力矩测试过程；由变频器试图驱动电机转动以达到设置的测试速度，变频器增大输出电流，使得电机输出端力矩不断增加；
S106、作如下判断和处理：如果电机输出力矩达到测试力矩后4-6秒内，电机速度始终为零，说明制动器的实际制动力矩大于测试力矩，制动器的制动力测试通过；如果电机输出力矩未达到测试力矩或达到测试力矩，但电机转动，检测到的电机速度不为零，说明制动力不足，制动力测试未通过；如果变频器实际输出电流达到了电流限值，但电机输出力矩始终未达到测试力矩，并且检测到的电机实际速度为零，说明对变频器设定的电流限值过小，重新设置变频器输出的电流限值。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，任何所属技术领域中具有通常知识者，若在不脱离本发明所提出的权利要求的保护范围内，利用本发明所揭示的技术内容所作出的局部更动或修饰的等效实施例，并且未脱离本发明的技术特征内容，均仍属本发明技术特征的范围内。