专利名称：基于变频调速控制技术的升降机防坠器安全性检测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及安全检测装置，更具体的说，涉及一种采用变频调速控制，通过对电机转速信号进行控制，更加真实的模拟升降机安全防坠器工况以进行安全性检测的装
置。
背景技术：
施工升降机是一种可分层输送材料和人员的客货两用垂直运输机械，按传动形式分为齿轮齿条式、钢丝绳式和混合式。其中SC型齿轮齿条式施工升降机是目前国内建筑施工企业使用较多的人货两用升降机。该机采用电动齿轮齿条传动方式进行升降驱动，以实现升降吊笼垂直运输，具有结构简单、使用方便、升降快捷、传动平稳等特点，在高层建筑施工中被普遍米用。施工升降机是施工现场的室外大型设备，工况条件恶劣，操作人员一般不会按照完全规范的规程来操作升降机，有一定的危险性，与塔式起重机、(龙门架、井架)物料提升机相比，施工升降机吊笼内人员集中，一旦发生事故导致伤亡危害程度更大。2007年11月 14日江苏无锡发生施工升降机吊笼坠落事故，造成11死6伤；据统计，2007年全国共发生两起重大事故，死亡21人，其中I起就是该事故。2008年12月27日在长沙发生施工升降机吊笼坠落事故造成17死I重伤；2008年10月30日福建一架施工升降机突然坠落，升降机内12名民工当场死亡；2008年10月5日成都市发生一起升降机坠落事故，升降机内8名民工有6名当场死亡，2名受伤。因此，为遏制建筑施工重特大事故的发生，应特别加强施工升降机的安全管理和施工升降机的监督检验。防坠安全器是施工升降机的一个重要安全部件，其作用是限制吊笼超速运行和防止吊笼坠落事故的发生。目前在建筑施工现场广泛使用的齿轮齿条传动的人货两用施工升降机，配备的是齿轮锥鼓形渐进式防坠安全器。齿轮锥鼓形渐进式防坠安全器主要由齿轮、 离心式限速装置和锥鼓形制动器组成。当吊笼速度超过防坠安全器标定的动作速度时，安全器内部离心块因离心力作用甩出带动制动锥体轴向运动，锥体与壳体不断胀紧，直至锥体停止转动，即而吊笼停止运行。根据特种设备安全技术规范和JG 5058-1995《施工升降机防坠安全器》及 GB10055-2007《施工升降机安全规程》要求，防坠安全器只能在有效的标定期限内使用，有效标定期限不应超过一年。也就是说防坠安全器每年必须经有资质的检验机构进行检验标定。目前齿轮锥鼓形渐进式防坠安全器出厂检验和定期检验大多是在安全器检验标定试验台上进行试验。最早的试验台是由励磁电机、减速器、飞轮、转速转矩传感器、调速器、转速转矩仪组成，数据通过读仪表人工记录，并经过公式换算成要求的数值。后来经过改装，增加了位移传感器和电脑、打印机，检测数据直接可从电脑显示。但是目前防坠安全器试验台都存下以下缺陷I、防坠安全器(重量在35_60kg之间)需人工抬起安装就位，劳动强度大、工作效率低。2、采用人工旋转定位器调速，存在同一操作人员每次控制的加速时间不一致，而不同操作人员就更难达到统一，这样会导致每次制动力矩数据有偏差。3、防坠安全器制动后靠人凭声音判断，人工切断电源使电机停止，如切断电源速度较慢，将会引起控制线路中热断电器断路。4、试验过程中防坠安全器超速后，人工根据仪表判断超速并迅速脚踩强制制动。 如一旦检测人员失误，有可能引起防坠安全器爆破的危险，同时会伤及检测人员。5、由于每台防坠安全器至少要重复动作试验3次，每次动作后需要对安全器内的离心块进行手动复位(通过手工反转飞轮等实现)，效率低。6、试验台飞轮等旋转部件均暴露在外面,无防护措施,对检测人员存在一定的危险。 总之，现有的防坠安全器检测设备很多环节属手工操作、自动化程度低、劳动强度大、检验数据精度低，对检验人员存在安全隐患。随着国内施工升降机(每台两只防坠安全器)数量日益增长(07年施工升降机销售超过7000台，比2006年增长了 62. 8%)，国家对特种设备的安全要求不断规范，以及人们安全生产意识的不断提高，安全管理部门和施工单位对施工升降机防坠安全器的定期检验意识越来越强，防坠安全器检测数量也日益增长，检验机构现有的防坠安全器检测设备适应不了检验数量的日益增长，同时很多检验机构对目前使用的防坠安全器检测设备更新愿望强烈，所以开发检测数据准确率高，自动化程度高、劳动率低、操作方便的智能化防坠安全器检测设备很有必要。
发明内容为了解决上述问题，本实用新型在现有防坠安全器检验标定试验台基础上，引入防坠安全器实际运行和超速坠落过程的速度变化曲线，通过变频技术，使普通电机调速过程模拟防坠安全器实际运行和超速坠落过程，并达到自动调速。同时将变频调速装置、转矩转速传感器、微机型转矩转速仪、位移传达室感器、电脑打印机集成一体，设计一个集成平台，实现自动调速、自动采集数据、自动转化数据和输出、自动报警等过程。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是一种基于变频调速控制技术的升降机防坠器安全性检测装置，其特征在于它包括I)数据采集及控制模块分别与变频器、转速编码器、扭矩传感器、闸片弹簧位移传感器及上位机相连，其核心是一块单片机，用于输出变频控制波形，以控制变频器完成电机速度和加速度控制，同时从转速编码器、扭矩传感器、闸片弹簧位移传感器读取速度、扭矩和安全防坠器安装位置等数据，还将所获得的数据进行处理后经过串口送到上位机，用于检测和判断安全防坠器安全性能；2)扭矩传感器与变速箱相连，用于力矩信号传感器采集，由低温漂高精度放大电路进行信号放大，经过ADC采样保持电路进行预处理，再经模拟数字转换器ADC转换为数字信号供数据采集及控制模块上的单片机进行分析；3)转速编码器分别与扭矩传感器、被测防坠器相连，用于转速信号传感器采集，由低温漂高精度放大电路进行信号放大，经过ADC采样保持电路进行预处理，再经模拟数字转换器ADC转换为数字信号供数据采集及控制模块上的单片机进行分析；4)闸片弹簧位移传感器与被测防坠器相连，用于检测安全防坠器安装位置；5 )变频器与变频电机相连，从数据采集及控制模块输出的变频控制波形信号，将各种工况通过变频器经过转换后变为相应的电机控制信号；6)变频电机与变速箱相连，用于模拟升降机运转工况，通过带动变速箱转动，并传动给被测防坠器所在的轴；7)变速箱用于将变频电机高转速按设定的速度比值进行降速；一头连接电机轴，另一头连接到被测防坠器所在的轴上；8)惯性飞轮与变速箱相连，按照变频电机的运转情况适当的存储能量或释放能量，作用是保持滚齿机器运行的稳定，使电机运转平稳；9)上位机用于检测结果的打印输出和检测结果的管理。所述的变频电机采用7. 5kw三相异步电机，变频器为大于7. 5kw的变频器。所述变频电机高转速按12 :1的速度降速。本实用新型与现有技术相比具有以下有益效果在现有人工进行的防坠安全器检验标定试验台基础上，引入防坠安全器实际运行和超速坠落过程的速度变化曲线，通过变频技术，使普通电机调速过程模拟防坠安全器实际运行和超速坠落过程，并达到自动调速， 通过传感器采集转速、位移和扭矩等参数，在工控机上计算后输出检测结果，实现自动调速、自动采集数据、自动转化数据和输出、自动报警等过程。所开发完成的基于变频调速控制技术的升降机防坠器安全性检测装置具有检测数据准确率高，自动化程度高，劳动力低， 操作方便的智能化等优点。同时，由于数据准确率高，也极大的减少安全隐患，提高了检测的科学性。本实用新型采集安全防坠器不同工况下的速度变化曲线，通过变频技术，控制电机模拟防坠安全器实际运行和超速坠落过程。

图I是本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
图I是本实用新型的装置示意图，提供一种基于变频调速控制技术的升降机防坠器安全性检测装置的实施示例。该示例如图I所示，它包括数据采集及控制模块1，扭矩传感器2，转速编码器3，闸片弹簧位移传感器4，大于7. 5kw的变频器5，变频电机6，变速箱 7，惯量飞轮8，上位机9。本检测装置主要分为机械和电气两部分，其中数据采集及控制模块I是整体检测装置的核心。数据采集及控制模块I :分别与变频器5、转速编码器3、扭矩传感器2、闸片弹簧位移传感器4及上位机9相连，其核心是一块单片机，用于输出变频控制波形，以控制变频器5完成电机速度和加速度控制，同时从转速编码器3、扭矩传感器2、闸片弹簧位移传感器4读取速度、扭矩和安全防坠器安装位置等数据，还将所获得的数据进行处理后经过串口送到上位机9，用于检测和判断安全防坠器安全性能。扭矩传感器2 :与变速箱7相连，用于力矩信号传感器采集，由低温漂高精度放大电路进行信号放大，经过ADC采样保持电路进行预处理，再经模拟数字转换器ADC转换为数字信号供数据采集及控制模块I上的单片机进行分析。转速编码器3 :分别与扭矩传感器2、被测防坠器相连，用于转速信号传感器采集， 由低温漂高精度放大电路进行信号放大，经过ADC采样保持电路进行预处理，再经模拟数字转换器ADC转换为数字信号供数据采集及控制模块上的单片机进行分析。闸片弹簧位移传感器4 :与被测防坠器相连，用于检测安全防坠器安装位置。变频器5 :与变频电机6相连，从数据采集及控制模块I输出的变频控制波形信号，将各种工况通过变频器经过转换后变为相应的电机控制信号，通过变频器5，控制变频电机6运转。变频电机6 :与变速箱7相连，用于模拟升降机运转工况，通过带动变速箱7转动， 并传动给被测防坠器所在的轴。变频电机6具体可采用7. 5kw三相异步电机。变速箱7 :用于将变频电机6高转速按设定的速度比值进行降速；一头连接电机轴，另一头连接到被测防坠器所在的轴上，降低防坠器检测轴的转速。惯性飞轮8 :与变速箱7相连，按照变频电机6的运转情况适当的存储能量或释放能量，作用是保持滚齿机器运行的稳定，飞轮高速旋转，由于惯性作用可贮藏能量，也可放出能量，克服运动阻力，使电机运转平稳。上位机9 :用于检测结果的打印输出和检测结果的管理。数据采集及控制模块I根据既定的测试流程，输出控制波形信号到变频器5，由于变频器5用于控制7. 5kw三相异步电机6，所以要求变频器5的可控制功率大于7. 5kw,受控的电机通过变速箱6可以模拟输出以下几种工况的转速及其变化过程，用于测试防坠器的安全指标A.起升至匀速上升过程B.匀速上升过程C.匀速下降过程D.起降至匀速下降过程。调速电机采用变频技术，计算机通过CAN总线或RS485总线，实现电机的启动和停止，并具有调速的功能。安装于检测装置不同位置的传感器有扭矩传感器2，转速编码器3，闸片弹簧位移传感器4。检测台的转速测试来自一个脉冲转盘，数据采集及控制模块I根据单位时间采集的脉冲数，可以计算出防坠器当前的转速和加速度。数据采集及控制模块I可以根据轴转到速度的变化，计算出防坠安全器制动瞬时信号和从制动开始到转轴停止的时间，从安全的角度，对制动时间点的判断，还将通过采集自动声音信号，经滤波分析后，作为关闭电机电源的另一技术手段。力矩信号和转速信号分别经过扭矩传感器和转速编码器采集，由低温漂高精度放大电路进行信号放大，经过ADC采样保持电路进行预处理，再经模拟数字转换器ADC转换为数字信号供数据采集控制模块上的单片机进行分析。防坠器在工作台上进行按以上工况转速和变化进行测试时，各传感器连续输出转速、扭矩数据。根据检测标准，所检测额定制动速度分为1.0m/s,1.2 m/s, I. 4 m/s, I. 6 m/ s和2. 0 m/s ;需检测额定制动载荷分为30kN，40 kN, 50 kN和60 kN。根据上面四种工况采集到的数据后，结合根据防坠器安全标准设计的检测模型，对采集到的数据进行判断， 由上位机9进行检测结果的打印输出和结果数据的管理。 通过上述装置，可以采用基于变频调速控制技术的升降机防坠器安全性检测装置对升降机的防坠器安全性能进行及时、科学、高效地检测，减少升降机安全隐患，保障升降机的安全运行。
权利要求1.一种基于变频调速控制技术的升降机防坠器安全性检测装置，其特征在于它包括1)数据采集及控制模块(I):分别与变频器(5)、转速编码器(3)、扭矩传感器(2)、闸片弹簧位移传感器(4)及上位机(9)相连，其核心是一块单片机，用于输出变频控制波形，以控制变频器(5)完成电机速度和加速度控制，同时从转速编码器(3)、扭矩传感器(2)、闸片弹簧位移传感器(4)读取速度、扭矩和安全防坠器安装位置等数据，还将所获得的数据进行处理后经过串口送到上位机(9)，用于检测和判断安全防坠器安全性能；2)扭矩传感器(2):与变速箱(7)相连，用于力矩信号传感器采集，由低温漂高精度放大电路进行信号放大，经过ADC采样保持电路进行预处理，再经模拟数字转换器ADC转换为数字信号供数据采集及控制模块(I)上的单片机进行分析；3)转速编码器(3):分别与扭矩传感器(2)、被测防坠器相连，用于转速信号传感器采集，由低温漂高精度放大电路进行信号放大，经过ADC采样保持电路进行预处理，再经模拟数字转换器ADC转换为数字信号供数据采集及控制模块上的单片机进行分析；4)闸片弹簧位移传感器(4):与被测防坠器相连，用于检测安全防坠器安装位置；5)变频器(5):与变频电机(6)相连，从数据采集及控制模块(I)输出的变频控制波形信号，将各种工况通过变频器经过转换后变为相应的电机控制信号；6 )变频电机(6 ):与变速箱(7 )相连，用于模拟升降机运转工况，通过带动变速箱(7 )转动，并传动给被测防坠器所在的轴；7)变速箱(7):用于将变频电机(6)高转速按设定的速度比值进行降速；一头连接电机轴，另一头连接到被测防坠器所在的轴上；8)惯性飞轮(8):与变速箱(7)相连，按照变频电机(6)的运转情况适当的存储能量或释放能量，作用是保持滚齿机器运行的稳定，使电机运转平稳；9)上位机(9):用于检测结果的打印输出和检测结果的管理。
2.根据权利要求I所述的一种基于变频调速控制技术的升降机防坠器安全性检测装置，其特征在于所述的变频电机(6)采用7. 5kw三相异步电机，变频器(5)为大于7. 5kw的变频器。
3.根据权利要求I或2所述的一种基于变频调速控制技术的升降机防坠器安全性检测装置，其特征在于变频电机(6)高转速按12 1的速度降速。
专利摘要本实用新型涉及一种基于变频调速控制技术的升降机防坠器安全性检测装置，其特征在于它包括1)数据采集及控制模块；2)扭矩传感器；3)转速编码器；4)闸片弹簧位移传感器；5)变频器；6)变频电机；7)变速箱；8)惯性飞轮；9)上位机。本实用新型与现有技术相比具有以下有益效果通过变频技术，使普通电机调速过程模拟防坠安全器实际运行和超速坠落过程，并达到自动调速，通过传感器采集转速、位移和扭矩等参数，在工控机上计算后输出检测结果，实现自动调速、自动采集数据、自动转化数据和输出、自动报警等过程。所开发完成的基于变频调速控制技术的升降机防坠器安全性检测装置具有检测数据准确率高，自动化程度高，劳动力低，操作方便的智能化等优点。同时，由于数据准确率高，也极大的减少安全隐患，提高了检测的科学性。本实用新型采集安全防坠器不同工况下的速度变化曲线，通过变频技术，控制电机模拟防坠安全器实际运行和超速坠落过程。
文档编号G01M99/00GK202362159SQ20112042642
公开日2012年8月1日 申请日期2011年11月1日 优先权日2011年11月1日
发明者丁超, 吴剑钟, 林纪烈, 蔡建平, 霍梅梅, 高成英 申请人:杭州万润检测科技有限公司