智能起重机防摇及精准控制功能应用研究

摘要：起重机作为特种设备，广泛应用于各类现代工业制造。而随着我国高精尖工业的蓬勃发展，对起重机的特性与功能需求也愈来愈高，智能起重机逐渐大力应用起来。其中起重机的防摇及精准控制功能结合主动控制技术、多传感器信号整合技术，有效解决了传统起重机工作过程中的摇晃与操控等难题，可有效地适应各类自动化产线、特殊工种的高空作业要求。

关键词：起重机；智能；防摇；精准控制

简言

起重机作为生产制造过程中进行物料搬运作用的一种必要特种设备，其在工业制造行业中是不可或缺的。它应用范围广，使用频率高，在港口、钢厂以及高精尖机械制造行业常能见到其“矫捷”的身影，可以说大到运载火箭小到钢筋水泥都能用到它。起重机根据使用地点及用途不同，分为多种结构形式，但其根本是由起升机构、运行机构和电器控制系统组成，在实际使用过程中，载荷摆动问题是起重机在搬运物料过程中产生的固有问题，操作方式的恰当及电器控制方式的不同常常会导致在物料搬运过程中使物料产生大范围的波动，进而影响工作进度，严重的还会导致物料在搬运过程中产生掉落造成安全事故。自起重机问世以来，人们就开始对如何减轻起重机在物料搬运过程中的摆动进行研究，随着现代技术的逐渐进步，特别是近几年变频调速和可编程控制技术的成熟，给我们提供了一个解决起重机载荷摇摆问题的历史时机。具有防摇及自动定位功能的新一代起重机，打破人们一直以来对起重机载荷摇摆的固有认知，使起重机转变成“起重机器人”，在新的领域得到更广泛的应用。

1、起重机防摇功能

1.1起重机电气防摇功能介绍及优势

起重机电气防摇控制系统是根据起重机作业的需要，操作器发给控制器有关小车的运行指令，控制器根据小车加和减速公式，计算出小车的运行速度，经变频器和小车驱动电机，控制小车的运行速度，实现起重机的防摇摆控制。通过电气防摇功能的设置可以将起重机在物料搬运过程中的摇摆能力减少 95% 以上。通过起重机防摇控制系统可大幅度地减少起重机载荷的摇摆，所带来的好处有：（1）大幅提高物料搬运操作效率，最高可提高30%以上；（2）提高人们在操作起重机时的安全性，降低因摇摆过大对物料及操作人员产生的隐形风险；（3）使物料搬运工作转变成“起重机器人”，实现物料搬运自动化；（4）提高安全运行速度，进一步提高起重机的使用工作效率；（5） 使起重机容易操作，减少对操作员工的培训，减少操作员工的劳动强度。起重机具备防摇功能后对各大工业制造企业具有划时代的意义，尤其是在航空航天、垃圾发电站、钢铁冶炼行业等。

2、精准定位功能

起重机电气控制主要由起重机变频器、专用变频电机和速度反馈的测量单元等构成。起重机运动机构主要由变频电机、减速机和制动器等组成实施。测量工作一般需通过高可靠性的机械部件完成，将起重机起升、大小车运行时定位用的配置增量式的转速编码器，配置到相应的运行机构上，可即时测量运行情况，将电机转速反馈的速度编码器信号接入驱动变频器。起重机下降行驶的快速下滑机构的制动器配备应急松闸机构，应急松闸机构的反应较快、速度灵活准确。具有精确定位功能的起重机在正常模式下，能够依照原来日常工作的正常模式工作;精准定位模式下，可根据预调和定量的精确定位操作。

2.1手动操作精准定位

手操遥控器可选择定位模块选择开关，开启定位模块按键，进行点动功能，可根据预调给定量精确位置。每按下一个按键，变频器根据预设的工作频率和运行数据调节电机运动;松开按键，则变频器将暂停输出功率。在起重机升降精准定位操作时，由于有重物的自重，紧急松闸装置如果松动，将随自重向下溜。为了防止这种现象出现，在松闸的时候，软件设置人员需要选择给变频器提前的起升位置，使松闸的瞬间挂钩并没有出现下行或上行（如启动力矩太大超出自重）的动作。

2.2自动精准定位

在由起重机实现重物转运的全自动生产线，起重机的工作都是由自动程序操控的，主要是调整起重机的位置，并由位置编码器完成闭环的监控;升/降位置也可以由程序控制，由电机位置编码器进行闭环控制。

3、起重机精准控制的具体应用

3.1在航空航天行业的应用

我国的“神舟”系列运载火箭的每次成功发射都离不开起重机的应用，在运载火箭的转运过程中，由于其本体较重，且对安装和摆放的要求精度较高，如果是通过人工操作起重机进行搬运会造成运载火箭的安装精度达不到使用的要求，所以具备精确控制的起重机可以通过电器控制系统及自动化智能控制进行运载火箭的搬运及安装工作，这样可以更加有效的保证其准确度。

3.2在精密设备制造行业的应用

针对一些精密设备加工来言，设备的安装精度经常需要精确到毫米级别，而有些设备自身体积过大自重过重，单靠人力无法进行装配，如用人工操作起重机则会有安装设备摇摆不定的现象。因此采用具备精确控制的起重机可以使设备的安全精度达到使用的要求，并且结合起重机防摇控制还能有效降低安装设备摇摆问题，提高精密设备的加工效率。

4智能起重机电气控制优化

4.1专用变频调速控制

目前在起重机的电器控制系统中最常用的就是变频调速控制，其主要原理是通过专用变频电机结合变频器进行起重机的驱动，其可扩展性强，可在变频的基础上加装多种智能控制系统及监控，为起重机的维护与选型提供了方便。

4.3黑匣子系统

起重机黑匣子系统主要是利用在起重机上配备的各种传感器进行收集工作数据、状况资料和事故数据并即时保留到数据库里，原理相似于直升机上的"黑匣子"。当起重机在运行过程中发生故障时，还可以利用从"黑匣子"中提取的数据提供技术判断分析，防止同一故障的再次出现，从而为起重机全寿命周期管理工作提供重要数据。

5结语

智能起重机的防摇控制及精确控制功能大提高了起重机的安全系数、可靠性和综合性能，也适应了高精尖工业对智能起重机的要求，智能起重机还将经过更加完善的研发，以便更好的应用于工业物料搬运中。

参考文献：

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