履带起重机双卷扬单钩的同步技术

jaylxp

1 问题的提出
　　起重能力超过400t的大型履带起重机在起吊较大重量的载荷时，一般采用两个卷扬通过滑轮组提升同一个吊钩，结构原理示意图见图1。在工作时，两个卷扬同时工作，共同提升或落下吊钩及载荷。但当两个卷扬的速度不相等时，容易导致吊钩滑轮组偏斜工作，钢丝绳与滑轮槽的偏角α（也称为偏绳角）超过允许值，容易导致滑轮损坏和钢丝绳的加速磨损；另外，滑轮组偏斜工作使得两个卷扬的负荷有差异，当按设计满载荷吊重物时，其中一个卷扬必然超载工作，可能导致安全事故。
　　要避免上述问题出现，必须控制两个卷扬的出绳速度或收绳速度是一致，两者的速度差值必须控制在一定的范围内；或者说，必须控制两卷扬缠绕在滑轮组上的钢丝绳长度的差值ΔL必须小于一目标值，即两卷扬工作时必须同步。
2 解决方案
　　为了保证两卷扬工作时同步，需要控制两卷扬在任何时刻收放钢丝绳的长度值是一致的，就必须对两钢丝绳长度进行检测。针对履带起重机的结构原理，设计了一种对卷扬钢丝绳收绳（或放绳）长度检测的结构（见图2）：分别在两钢丝绳的引导滑轮处安装一个感应式的电检测开关，可以检测固定在滑轮外侧带有方形齿的感应盘。当滑轮旋转时，感应盘的方形齿和缺口分别通过检测开关，开关相应发出通和断的信号，将这些脉冲信号进行累计计数，按卷扬放绳旋转方向定义为“+”，收绳旋转方向定义为“-”，脉冲的实时累计数即对应为钢丝绳长度值。
3 控制原理
　　保证两卷扬同步工作，需要对卷扬液压马达进行反馈控制：利用两个累计脉冲的比较结果调节两卷扬马达的转速，直到两个累计脉冲相等。由于履带起重机的卷扬液压控制系统是电比例变量泵和定量马达的组合方式，在柴油机速度不变的条件下调节马达转速是通过改变泵的排量来实现的，所以其控制原理框图见图3。
　　该控制过程的具体步骤是：当吊钩滑轮组处于水平状态时，进行计数复位，PLC控制器将两个过渡滑轮处的电检测开关的脉冲计数N1和N2置于0，采取同步工作模式，两个卷扬同时工作开始收钢丝绳或放钢丝绳，电控系统PLC的计数N1和N2也相应减少或增加，其值与收绳量或放绳量成正比例关系。因为液压泵、马达的排量差异，以及两个卷扬钢丝绳缠绕状态的差异，在任意时刻的N1和N2也不可能完全相等，此时：
　　│N1-N2│=ΔN
　　计数差值ΔN对应于两卷扬缠绕在滑轮组上的钢丝绳长度的差值ΔL，将计数差ΔN与目标值n相比较，如果ΔN＜n，两卷扬控制泵的排量不需要修正；如果ΔN≥n，两卷扬控制泵的排量需要修正，即按照一定的规则修正PLC对两个泵的比例电磁铁的输出PWM信号，使钢丝绳速度快的卷扬适当降低速度，速度慢的卷扬适当提高速度，直到满足ΔN＜n。
　　目标值n是按照设计要求来确定的，与两卷扬缠绕在滑轮组上的钢丝绳长度的差值ΔL对应的。它的确定与滑轮组的结构有关，要求各个滑轮的偏绳角α的最大值不大于2°；同时，它还与电控系统的控制灵敏性有关，即保证在任何工作情况下都能够实现这种反馈控制过程。
4 应用效果
　　该控制同步技术是基于某大吨位履带起重机的现有的控制系统和控制原理来改进实施的，它只需要在原有基础上增加两个电检测开关，占用两个I/O控制口，并对控制程序进行适当修改即可实现。它具有智能控制、控制可靠、改造成本低的优点，具有很好的实用价值。