[科普中国]-起重量限制器

概述

该产品在设计上采用了先进的计算机技术，有自动校核检查和零点自动跟踪能力，具有功能强，结构紧凑、操作校准方便、工作稳定、安装维修方便等优点。

目前，发达国家的先进起重机无论在安全监控还是在自动运行控制方面都具有相当高的水平。如德国的起重机，采用激光装置测量起吊物的重心位置，依靠超声波传感器引导取物装置抓取货物。大车和小车运行采用编码轨迹系统测定路径，起升高度采用恒定张紧的测量索和角度发生器测定。起重机采用磁场变换器激光达到高度精度定位。英国的起重机上安装了近场感应系统，可避免起重机之间的相互碰撞。采用无线遥控时，载重量也能在远程发射机上显示。起重机上还装有微机自诊断监控系统，该系统能提供大部分常规维护检查内容，如钢丝绳状况，减速器油温定位，车轮轴承温度，起重机载荷、应力和振动情况，振动器摩擦衬片的寿命及温度状况等等。德国近年来为解决起重机吊具的防遥控制问题，开发了模糊逻辑电路的控制技术，用神经信息技术和模糊技术来寻找开始加速的最佳时刻，将有经验司机防遥实际操作的数据输入系统，实现最优控制。模糊控制方式能确定实施自动工作的控制指令，将人们主观的模糊量通过模糊稽核进行数字化定量，再利用微处理机实现像熟练司机一样的自如操作，取得更高的效率和安全性。

国内起重机械监控仪产品开发起步较晚，从80年代初，有大专院校、科研院所等单位对超载保护装置进行了研究、设计、生产、不过，发展至今也已渐成规模。尤其是电子器件的发展，使目前国内电器型超载保护装置的产品技术水平上了一个新的台阶，但是我国起重机械安全监控仪的监控功能比较单一，大部分是测量监控其起重量和起升力矩的运行状态，与国外同类产品相比，仍有较大的差距。而利用物联网技术实行远程数据监控和提取的技术监控系统国内尚未实现产业化生产。随着科学技术的进一步发展和互联网技术的进一步延伸和普及，物联网技术将会在起重机械安全监控方面得到一定程度的应用。因此涉及起重机械运行过程中影响安全方面的各物理量的测量、监控和存储，并且借助于物联网技术进行数据远程提取和监控的起重机械安全监控系统将会是起重机械运行保护装置的发展趋势。

结构产品是具有复合功能的产品系统，主体由传感器子系统、测控子系统和主控计算机三部分组成。

第一部分是由安装在起重机不同部位的传感器子系统构成，传感器实时测量并传输起重机作业时的特征物理量，如重量、力矩、位移量、风速等，并将所测量数据传输至测控子系统A、B。

第二部分的测控子系统A、B，分别是具有特定功能的集成式单片机，力传感器内置式信号采集、数字滤波、精度修正和长线传输驱动，每个传感器都有各自的ID编号，分别传输给主控计算机，并且执行主控计算机发出的对起重机进行控制的命令，确保起重机安全作业。

第三部分为主控计算机，它是车载计算机，主控计算机作为“一线”计算机，接收测控子系统A、B传来的起重机运行的特征数据，完成对数据的分析、储存和传输，发出具体的起重机安全运行的控制命令，进行载荷谱、作业时间谱等的起重机运行特征的图形显示、人机交流。另外，主控计算机还可以将一些特征数据打包进行无线网络传输，供在非作业现场的“二线”计算机在远程进行起重机运行状况的查询、监督。“二线”计算机可实现对多台起重机运行状况的查询，这样就能达到用户或安全监管部门对起重机运行状况的掌控，实现起重机械的寿命分析、安全评定、风险评估等分析，进行全方位监控。

主要特点2.1由于采用了先进的抗干扰器件和独到的软件设计，本装置有极强的抗干扰能力；

2.2为了便于安装，本装置的各部件在工厂已按技术标准用精度仪器分别调校，现场安装时一般不再需要进行调试(见安装和调试部分)；

2.3为了便于精确显示稳重值，限制器采用了软件调节记忆技术，调正时便捷直观；

技术指标3.1适用范围：0.5T～32T各种规格的电动葫芦单梁式起重机；

3.2系统误差：小于±5%(F·S)；

3.3告警方式：声光报警；

(1)预报警点：当起吊重量达到额定起吊重量的90%时，发出断续的报警声(短声)，显示重物重量；

(2)额定值报警：当起吊重量达到额定起吊重量的100%时，发出断续的报警声(长声)，显示重物重量；

(3)立即报警：当起吊重量达到额定起吊重量的110%时，发出连续的报警声，红色指示灯亮，且自动切断起重机上升接触器电源，显示重物重量；

3.4传感器的静强度：传感器的静强度为额定载荷的1.5倍；

3.5工作温度：-20℃～+60℃；

3.6相对湿度：45%～95%；

3.7电源电压：AC380V，50HZ或按用户要求；

3.8继电器触点容量：继电器触点容量为AC380V，2A；

3.9控制器的耐压：为2000V；

3.10显示方式：四位LED(红色)数字显示起重量，小数点为2位。1

工作原理起重量限制器由两大部分组成，传感器和控制器。当起重机械起吊重物，重量传输到传感器使传感器产生微量电压变化，经仪表放大器放大后经高分辨率的A/D转换器变成数字信号。数字信号直接由单片计算机读取，经处理后换算成重量值。该值与额定比较如达到110%的额定值输出一对无源继电器触点信号(常闭)，用来切断起升电机电源，另外重量值可根据控制器的命令送到控制器处理后显示出额定重量，起重重量预报警和报警声响。

安装调试5.1传感器的安装：安装时将弹性体紧靠钢丝绳，然后用手将压板套在U形螺栓上把钢丝绳压住，接着用扳手把左右螺母拧紧压住钢丝绳，使其直径略有变形即可，最后再左右各加一螺母并紧防松。太紧或太松都会使传感器的输出信号不一致。

5.2控制器的安装：控制器可根据不同的需要安装在手电门上或装在司机室内均可。控制器与传感器之间用一根四芯屏蔽线相连接，出厂时已配好，可根据用户要求决定导线长度，也可配置航空插头由用户自行装配此线；

5.3连接：起重量限制器采用一根四芯屏蔽电缆，有“电源”标记的两线(红、黑)接交流380V，为限制器的电源线，有“常闭”(蓝、黄)标记的两线串联在起升接触器回路中。注意：电源电压～380V。控制触点为常闭。2

5.4仪表设置说明及注意事项

1、 传感器和控制器通过航空插件连接；

2、 开机显示当前量程 — 0.5 — ；两秒后进入测量。表示当前量程是0.5T量程。

3、 按住“ ”键二秒以上，显示当前量程，按一下“ ”键，改变其量程，其量程可以循环改变，依次如下：

— 0.5 —；— 1.0 —；— 2.0 —；— 3.0 —；— 5.0 —；

— 10 —；— 16 —；— 20 —；— 32 —；选择好量程后，同时按“ ”和“ ”键，保存其量程。

4、 吊钩上没有重量时，应显示“0000”，如有数值显示，按“ ”键去皮。

5、 吊起一定的货物时，显示一定值，如与实际货物重量不相符，按“ ”键进行修正。

例如：吊起2T货物，显示1.8T，按“ ”键，通过“ ”和“ ”键配合，输入“02.00”即可，按“ ”键退出，仪表则显示2.0T。

6、 报警值将随量程改变而自动改变，分别为90%，100%，105%，用户无需设置。

发展过程我国现行塔式起重机的技术规范大部分是90年代颁发的，纵观现状，国内生产的各类塔机与之相对照，尚有一定的差距，主要表现在安全装置不全、辅助机构欠缺等问题。如有的缺少卷筒防脱绳装置；有的缺少变幅小车断轴防坠装置；有的缺少风速仪；有的缺少红色障碍灯。更有甚者，至今尚未执行电气系统的三相五线制。

没有规矩，不成方圆。我们只有统一在国家颁发的标准规范范畴之内，熟悉规范，掌握规范，才能提高我们的制造水平和使用水平，才能对老式塔机进行改造与更新。不执行规范，后患无穷，甚至会付出生命的代价。建设部《关于进一步加强塔式起重机管理预防重大事故的通知》中指出：据不完全据计，自1998年以来，在塔机事故中，一次死亡3人以上的重大事故就有25起，共造成76人死亡，18人重伤。又据国内权威部门对1200例塔机事故的调查分析中发现，塔机倾翻和断臂等事故占了塔机事故的70%，而这些事故的主要原因是超载和违章作业引起的，当然塔机的制造质量差、安全装置不全或失灵也有直接关系。通过熟悉规范，不但能保证安全生产，而且还能灵活运用规范。下面就塔机的部分规定、规范和标准，以及个人的理解进行说明。

塔机非工作状态与工作状态的区分

已安装架设完毕的塔机，不吊重，所有机构停止运动，切断动力电源，并采取防风保护措施，称为非工作状态。塔机处于司机控制之下进行作业，包括吊重运转，空载运转或间歇停机，称为塔机工作状态。

塔机检验规则的分类

(1)型式检验 按规定的检验方法对产品样品进行检验，以证明样品符合指定标准或技术规范的全部要求。一般由生产厂家或国家和地方质量监督机构进行。

(2)出厂检验 产品交货，用户验收时进行。包括性能试验、安全装置检验、连续作业试验。

(3)常规检验 用户正常使用时进行，包括每次转移工地。安装后在同一地点工作，每年进行一次，但安全装置每半年进行一次。重大故障修复后也要进行常规检验。常规检验包括性能试验、安全装置检验。

塔机性能试验内容(GB/T5031)

安装拆卸试验、绝缘试验、空载试验、载荷试验(额定载荷、超载25%静载荷、超载10%动载荷试验)，操作试验。

塔机的安全装置

起重力矩限制器，起重量限制器，小车变幅断绳保护装置和断轴保护装置，起升高度限位器，幅度限位器，回转限位器，行走限位器，夹轨器，风速仪，吊钩与卷筒防脱绳装置等。

风速的规定

我国标准规定，塔机安装、拆卸、爬升或顶升作业，最大安装高度时风速不大于13m/s，相当于6级风。而从法国引进的F0/23B塔机规定：在风速超过16.6m/s的情况下塔机不得顶升，相当于7级风(安装手册)。笔者认为，以执行我国标准规定为宜。

塔身垂直度的规定

(1)塔机安装后，在空载无风状态下，塔身轴心线对支承面的侧向垂直度为4/1000，同时要测量互成90°的两个方向。应该注意的是测量时起重臂与被测塔身，必须在同一平面内，即垂直起重臂时测量塔身在起重平面内的垂直度，对着起重臂测量塔身在起重平面外的侧向垂直度。

(2)塔机附着后，附着点以下，塔身垂直度偏\差不大于2/1000，附着点以上仍为4/1000。

(3)内爬式塔机，在上下两支承装置间测量时，其塔身对基准面的垂直度偏差不大于2.5/1000。

(4)塔机在起升额定载荷时，起重臂根部水平静位移△x应不大于h/100，其中h对移动式塔机为塔身与起重臂连接处至直接支持整个塔身的作用平面的垂直距离。对附着式塔机为塔身与起重臂连接处至最高一个附着点的垂直距离。Δx按下式计算：

Δx=[1/(1-Fn/Fe)]*Δm

式中：久Fn——在额定起升载荷作用下，塔身与臂

架连接处以上所有垂直力；

Fe——欧拉临界载荷；

Δm——额定起升载荷对塔身中心线的弯矩M引起的塔身与起重臂连接处的水平位移。

有的单位为了简化计算，对附着式塔机同样使用h/100，h定为塔身与起重臂连接处至最高一个附着装置之间的垂直距离。显然，这样计算出来的数值偏大。

司机室

司机室应设总电源开合状态信号指示、超起重力矩和超起重量报警或信号指示。司机室用冷暖风机应选用铁壳防护式并固定安装，外壳接地。采用空调器应单独设置电源。塔机在工作时，司机室内噪声不应超过80dB(A)。司机室不能悬挂在臂架上，其位置不应在臂架正下方。可附在回转塔身上。8对安全指示灯与风速仪的规定塔顶高于30m的塔机，其最高点及臂端应安装红色障碍指示灯，其供电应不受停机影响。对臂架根部铰点超过50m的塔机，应在顶部设置风速仪，当风速超过规定值时应能报警。

对于第一项规定，有的地区做得较好，未安装的技术监督机构不予验收。对于第二项规定，所有塔机几乎都没有安装，只有个别用户定货时主动提出来，厂家才给予安装。9对小车变幅塔机的规定

在空载状态下，起重小车任意一个滚轮与轨道的支承点对其他滚轮与轨道的支承点组成的平面的偏移不得超过轴距公称值的1/1000。

对最大变幅速度超过40m/min的起重机，在小车向外运行时，当起重力矩达到额定值的80%时，应自动转换为低速运行。当幅度限位开关动作后，应保证小车停车时其端部距缓冲装置最小距离为200mm。

起升高度限位器

动臂变幅塔机的吊钩装置顶部距起重臂下端删一时应能立即停止起升运动。小车变幅塔机的吊钩装置顶部至小车架下端的最小距离，对上回转塔机钢丝绳2倍率时为1000mm，4倍率时为700mm；下回转塔机2倍率为800mm，4倍率时为400mm，此时应能立即停止起升。

起重力矩与起重量限制器的规定

当起重力矩超过其相应幅度的规定值并小于规定值的110%时，应停止提升方向及向外方向变幅的动作。

当吊重超过最大超重量并小于最大起重量的110%时，应停止提升方向运行，但允许机构有下降方向的运动。

卷筒与滑轮的规定

(1)有下列情况之一者应予报废：

有裂纹及轮缘破损；卷筒壁厚磨损量达到厚度的10%；滑轮槽壁厚磨损量达到厚度的20%;滑轮槽底磨损量超过相应钢丝绳直径的20%。

(2)滑轮上应设有钢丝绳防脱槽装置，防脱槽装置与滑轮最外缘间隙不得超过钢丝绳直径的20%。

对吊钩使用的规定3

(1)吊钩禁止补焊。

(2)有下列情况之一者应报废：

用20倍放大镜观察表面有裂纹及破口;钩尾和螺纹部分等危险断面及钩筋有永久变形;挂绳处断面磨损量超过原高的10%；心轴磨损量超过其直径的5%;开口度比原尺寸增加15%。

用高强螺栓的规定

采用高强螺栓连接时，必须使用力矩扳手或专用扳手，按装配技术要求拧紧。起重机出厂时必须配备此种扳手。

塔机直立梯护圈的规定

塔机直立梯应设护圈，护圈任一点都应能承受1000N集中载荷。当梯子设于起重机结构内部，且梯子外侧与结构间的距离小于1.2m，则可不设护圈。

构件变形后修理的规定

塔机结构件在运输或转移工地时，难免碰撞变形，出现杆件弯曲或造成装配困难。此时，一般允许局部火焰校正处理。但是主要结构件的主弦杆变形太大时，必须和生产厂家联系，求得妥善处理。

结构件报废的规定

塔机主要结构件当腐蚀深度达到原厚度的10%时，则应予报废。当然也可以通过计算来决定，即主要结构件由于腐蚀而使结构件的应力提高，当超过原计算应力的15%时，应予报废。

出厂塔机钢丝绳的规定

生产厂对印60tm以上塔机，起升高度在70m以下时，一般按4倍率配备钢丝绳；而70m以上高度，则应按2倍率使用，否则使用长度不够。也可向生产厂提出要求，特殊定货。

液压系统的规定

液压系统应设有防止过载和液压冲击的安置。溢流阀的调整压力不得大于系统额定工作压力的110%。

为了防止液压油缸因载荷影响、油管破裂而导致负载部分超速下降、坠落，在液压系统中应设可靠的平衡阀、液压锁。液压锁、平衡阀应宜接装在液压缸体上。

对塔机电气系统的规定

塔机电源应设置电路总开关，能方便地切断整机电源。

电气系统采用三相五线制。应有可靠的保护装置，具有短路及过流保护，欠压、过压及失压保护，零位保护，电源错相及断相保护。塔机接地电阻不得大于40，重复接地电阻不得大于10Ω。电路对地绝缘电阻不得小于0.5MΩ。

传感器的选择参数

单位

技术指标

灵敏度

mV/V

2.0±0.01

非线性

≤ %F·S

±0.1

滞后

≤ %F·S

±0.1

重复性

≤ %F·S

±0.1

蠕变

≤ %F·S / 30min

±0.05

零点输出

≤ %F·S

±1

零点温度系数

≤ %F·S / 10℃

±0.03

灵敏度温度系数

≤ %F·S / 10℃

±0.03

工作温度范围

℃

-20℃ ~ +80 ℃

输入电阻

Ω

380±2Ω

输出电阻

Ω

350±2Ω

安全过载

%F·S

150%F·S

绝缘电阻

MΩ

≥5000 MΩ（50 VDC）

推荐激励电压

V

10V ~ 15V

生产厂家：安徽经伦?