铁路吊机防倾覆安全控制系统技术方案

  来源:安全管理网 
评论: 更新日期:2019年03月12日

一、目前救援吊机上的安全控制设备技术状况
        目前铁路吊机上均有力矩限制器,均能对吊机主臂长度/角度、幅度、吊机回转角度、吊臂高度额定起重量及实际起重量等信息进行检测。
        通过对测量数据进行综合计算得出吊机力矩值,当操作中吊臂力矩超出安全范围时,能够通过司机的显示器的发出报警信号,提醒操作人员停止违规操作。对吊机起重作业中吊机平台倾斜的状态,目前无专门的检测手段进行检测。
        二、目前现场铁路救援作业状况
        1. 吊机起吊重物的重量和位置状况,吊机司机确定四个支腿打开的角度和吊臂大约需要转动的角度。
        2. 四个支腿打开后,作业人员确定四个支腿下方的地面基本平整后方可安装枕木打支腿。若地面不平整,则对地面作必要的平整处理。
        3. 在枕木支腿安装完毕后和其它准备工作就绪后,开始起吊作业。
        4. 在起吊作业中理想的工作状况是四个液压支腿始终压紧在枕木上,吊机重量和起吊重量由四个液压支腿来支撑,吊机的六个轮对稍微离开钢轨。
        5. 在起吊过程中由于地基会发生下陷,靠近吊臂一端(前端)下方的支腿会发生一定的下沉位移,而远离吊臂另一端(后端)的液压支腿会发生翘起;随着前端支腿下沉位移的适当增加,会出现吊臂另一端(后端)转向架一位和二位轮对离开钢轨的情况,而前转向架轮对则全部落在钢轨上,替代了发生翘起的后端液压支腿作为支撑点为吊机保持着整体的平衡。
        三、试验目的
        根据目前现场正常作业中,起重吊机平台均存在不同程度倾斜的实际情况,在目前现有吊机装备平台的基础上,利用倾角传感器对起重吊机平台倾斜角的检测,实现对起重吊机正常安全作业状态的监测和控制。
       
       
        四、检测原理
        1. 吊机平台水平状态的确定
        1) 在现场起吊作业前,将吊机的四个枕木支腿安装完毕,检查吊机平台是否水平,若处于水平状态,则用倾角传感器测试采集吊机处于水平状态时平台的倾斜角初始值。
        2) 若吊机平台不处于水平状态则加减支座的枕木,直到吊机平台处于水平。
        2. 超重吊机倾斜时检测参数的分析选择
        1) 吊机垂向倾覆位移
        根据现场作业中,目前吊机后支腿翘起仍能正常工作的实际,选择一检测参考点,如后转向架第二轮对离开钢轨时的垂向位移。依据日常安全作业时的位移值,在此基础上考虑一个安全系数,以确定一个适合的位移安全值,作为吊机接近倾覆时的垂向倾斜位移。
        因轮对与轴箱、轴箱与转向架、转向架与吊机平台等存在间隔,后转向架第二轮对离开钢轨时的垂向位移不能真实反映吊机平台实际倾斜的垂向位移。
        2) 吊机间接水平倾斜角
        根据吊机的技术几何参数关系,找到吊机回转中心到吊机平台一检测点的水平距离和吊倾斜时该检测点的垂向倾覆位移,利用三角函数关系,反过来推算吊机接近倾覆时水平倾斜角。
        因吊机平台检测点直接到钢轨面的不容易测量,只能间接测量,故测量值不准确。
        3) 吊机水平倾斜角的检测
        在吊机处于水平状态,在吊机平台的纵向线上以回转中心为对称原点前后两侧适当的位置安装2个二维倾角传感器,来测试平台倾斜角的变化情况。 倾斜角信号(模拟信号)输入到控制器,当吊机接近倾覆时水平倾斜角的临界值时,控制系统发生报警并停止吊机作业。
        利用2个二维倾角传感器检测,能够对吊机倾斜状态直接进行测试和监控。不存在中间测量环节,故有较好的可靠性和准确性。
        通过以上对比分析,认为用2个二维倾角传感器来对吊机起吊作业过程中的吊机平台倾斜状态进行检测和监控,易实现且可靠性和准确性较高。
       
        五、测试内容
        1、测试参数
        吊机平台倾斜角
        2、 测试工况
        起重机吊臂在处于(0、±30°、±90°、180°)挂配重、打支腿和挂不配重、不打支腿工况的吊机作业状况进行测试。
        3、测试仪器及安装位置
        1) 采用二维倾角传感器  型号PM-TSⅡ传感器2只:量程:±15°精度:1°×1%;供电电压(V)5±5%;输入电流(mA):<6
        2) 2只压力传感器分别安装在吊机平台的纵向线上以回转中心为对称原点距回转中心距离约1.33米处,各用于测试采集吊机平台的倾斜角信号。
        4、测试方法
        1) 吊机处于水平状态时平台的倾斜角初始值。
        2) 吊机在液压支腿发生翘起的正常作业中,检测吊机平台纵向和横向的倾斜角。
        3) 在各种测试工况下,采集吊机平台纵向和横向的倾斜角3-5次,并记录数据。
       
        六、技术目标
        1. 吊机平台倾斜角安全临界值的确定。
        2. 通过检测吊机平台纵向和横向的倾斜角来实现对吊机平台在工作过程中倾斜变化状态的监测。
        3. 吊机在起吊作业过程中吊机平台发生倾斜时,吊机系统处于受力平衡状态下的力学数学模型的分析和建立。
        七、系统构成及功能
        1. 系统由信号采集系统、数据处理控制系统、自动报警系统及安全锁定装置等构成。
        2. 信号采集系统主要由二维倾角传感器来承担。
        3. 数据处理控制由主控制器(单片机或嵌入系统)来承担。
        4. 自动报警及安全锁定装置由主控制器、报警电路及控制吊机伸臂、落臂的比例电磁阀等组成。根据吊机平台的纵向和横向倾斜角的安全值信号对吊机伸臂、落臂的比例电磁阀发出控制指令,停止吊机向危险方向的动作。
        5. 自动报警系统由声音报警电路、显示报警电路等组成。负责对吊机倾斜时的临界工作状态进行报警。
       
       
       
       
       
       

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