基于塔式起重机起重量限制器检测及应用研究

石金平方雁衡

摘要：本文首先介绍起重量限制器检测装置工作原理，通过试验装置及数据采集分析，为塔式起重机起重量限制器的检验提供一种新的有效检测手段，该检测设备通过固定钢丝绳,施加的外力等效为钢丝绳对额定起重量的提拉力，来触发起重量限制器动作，无需额外提供砝码等计量称重物，便实现精准有效现场检测。

关键词：起重机；限制器；检测装置；试验

引言

塔式起重机经过数百年的生产实践如今的技术已经相当成熟，每一家生产厂商在塔式起重机出厂时就已经为其配备了各种安全装置。对比了多个厂商的安全生产防护装置，大致可以分为这三大类，包括行程限位器、荷载保护装置和辅助安全装置。行程限位器有：高度限位器、回转限位器、幅度限位器、大车行走限位器；荷载保护装置有：起重力矩限制器、起重量限制器；辅助安全防护装置有：小车变幅断绳保护装置、小车防坠落装置、风速仪、障碍指示灯、钢丝绳防脱槽装置、吊钩保险及其它电器辅助装置（如过欠电压保护器、过流保护器、漏电保护器等）。塔式起重机的每一个安全防护装置都很重要，但是荷载保护装置则是塔式起重机的核心保护装置，本文提出一种依托收缩钢丝绳来触发起重量限制器动作的方式，对塔式起重机起重量限制器进行准确有效的现场检测。该检测装置具有操作便捷、测量准确、适用性强等优点。

1起重量限制器检测装置工作原理

1.1起重量限制器

称重传感器是电子式起重量限制器的检测元件，目前，起重机起重量限制器中使用的称重传感器主要有电阻应变式和磁弹性式两种，用的较多的是电阻应变式。图1为起重量限制器的电路框图。电阻应变片式称重传感器的弹性体上贴有连接成电桥式的电阻应变片。当压力作用于弹性体时，电阻应变片也随着弹性体发生变形，应变片的电阻值也随之变化，使电桥失去平衡，产生与起重量Ｇ成比的电信号，然后通过放大器将获得的电信号放大，放大后的电信号经过滤波器滤波后，一路传递给Ａ／Ｄ模数转换器变换为数字量，由数字显示器显示重量值；另一路传递给比较器与预先设定的基准信号进行比较，比较器的基准信号分别设定在９０％的额定载荷（预报警）、１００％～１０５％的额定载荷（延时报警）和１３０％

的额定载荷（立即报警）。当输入的放大信号超过某个基准信号源的信号时，比较器输出端会产生一个高电平，使开关电路触发继电器，使起重量限制器作出相应的动作。比如当起重机起吊的重量达到预报警值时，起重量限制器驱动声光电路，发出断续报警声并伴随黄灯闪烁，提醒司机注意起重机已接近满负荷；当起重量达到延时报警值时，起重量限制器触发一个延时电路，经过一定的延时后，若仍然超载，则由门电路输出一个高电平驱动声光电路发出持续报警声并伴随红灯闪烁，提醒司机起重机已经过载，与此同时，门电路的输出高电平通过一个功率开关三极管驱动继电器动作，继电器的一个触头串接在起升机构的控制线路中，当继电器通电动作后，切断起升机构的电源，电动机断电停止起升作业，同时允许起重机向安全方向动作，起到保护的目的；同理，当起重量达到立即报警值时，起重量限制器发出禁止性声光信号，同时继电器立即动作，使起重机控制回路断路而切断起升电路，从而达到超载保护的作用。

1.2安装质量检验

对于塔式起重机起重量限制器的安装质量检验，应分别对四倍率和二倍率两种安装方式进行校核，以塔式起重机安装臂长为56米为例。首先是四倍率，根据塔式起重机的起重性能表，将小车移动至离塔身方向15.8米以内，吊起砝码的重量为6吨，司机操作起升手柄，以一档和二档的速度均能升降。将砝码的重量增加300kg，司机操作起升手柄，此时一档和二档均不能提升砝码升高，同时司机室操作台的声光报警装置发出声光报警信号并且报警信号不停止，直到司机操作手柄控制砝码做下降运动，这时报警信号解除。接下来是二倍率，根据塔式起重机的起重性能表，将载重小车移动至离塔身方向28米以内，吊起砝码的重量为3吨，司机操作起升手柄，以一档和二档的速度均能升降。将砝码的重量增加150kg，司机操作起升手柄，此时一档和二档均不能提升砝码升高，同时司机室操作台的声光报警装置发出声光报警信号并且报警信号不停止，直到司机操作手柄控制砝码做下降运动，这时报警信号解除。通过四倍率和二倍率的校核，我们不难看出校核的方式方法基本一致，只是在于不同安装方式对幅度位置和起升重量的区别，作为一名检验人员，我们必须清楚地认识到这点。

2试验装置及数据采集

2.1传感器

由于检测装置受工作场地、环境以及检测精度的限制，选用的传感器必须便于现场作业人员安装及操作，对仪表及传感器的综合精度均要求较高。目前，常用的传感器有三轮传感器、微型称重测力传感器、S型拉力传感器等。

三轮传感器虽能满足精度要求，但安装使用不方便，不能满足使用要求。

微型称重测力传感器体积小，安装使用方便，但最大量程只有500kg，不能满足检测范围。

S型拉力传感器体积适中，安装方便，与记录仪表连接后配合使用，检测综合精度较高，量程为0-20t，均同时期满足精度和量程的要求。本文检测装置就是采用了S型拉力传感器。

2.2数据采集

起重量限制器的检测装置采用便携式称重测力仪表作为数据采集，与拉力传感器直接连接，能即时收集变化的检测信号；同时利用USB端口或者无线传输模块与便携式笔记本电脑直连；采用推拉力计测试软件进行数据的采集、记录、存储、运算、统计和处理，实现实时界面显示等；并可使用无线传输模式，依据采集到的数据进行分析，生成图文、曲线、表格等等，从而直接生成检测报告。

3试验结果与对比

为验证本检测装置的有效性和实用性，现场采用了3种试验方式，分别对同一台最大起重量为6吨的塔式起重机进行对比试验；每种试验方式均进行3次测量，把各自3次测量结果的平均值作为各种不同试验方式的最终结果。

第一种试验方式：利用拉力传感器直接测量塔式起重机采用自带的起升机构吊起载重为2.2t砝码，离地1.5m静止（见图2）；稳定后记录该工况下的拉力传感器的数值，试验结果（见表1）。

第二种试验方式：利用本文所介绍的检测装置，按图1所示工作原理安装检测元件，并卸掉安装在起重臂上的夹绳器“4”，用施力装置间接施力，使钢丝绳提升2.2t砝码至离地1.5m后，静止不动；稳定后记录该工况下拉力传感器，上的数值，试验结果（见表1）。

第三种试验方式：：按图1所示，安装本文介绍的检测装置中各元件，在不需要砝码的情况下，用施力装置直接施加拉力至起重量限制器（6t）发生动作时，记录该工况下的受力数值，试验结果（见表1）。

注：

a)误差率=[(kX-Y)/Y]×100%；

b)GB12602-2009《起重机械超载保护装置》中表6规定，试验室条件下综合误差≤±3%，装机条件下综合误差≤±5%；

c)第1种方式，由于拉力传感器直接装于吊钩与砝码间，故单倍率算；

d)第2与第3种方式，由于拉力传感器直接装于起升机构钢丝绳卷筒与4倍率滑轮组间，故4倍率算。

从表1中的试验结果看出，三种试验方式的试验误差率均在±5%以内，均符合标准要求；且第三种试验方式可以实现不需要砝码等标准计量称重物而进行塔式起重机起重量限制器的检测、标定与验证试验，更便捷地实现检验的目的与要求。

4结束语

起重量限制器是起重设备上不可缺少的安全保护装置，目前已经广泛应用于桥式、门式起重机和各种升降机上。随着数字化进程的日益推进，生产效率的不断提高，工业生产规模的不断扩大，促进起重机械朝着大型化、集成化、自动化以及智能化方向发展，起重量

限制器也要随之不断的改进，朝着高精度和智能化迈进，被更加广泛地应用在各种起重机械上以预防超载事故的发生，为操作人员及机械设备的安全保驾护航。

参考文献

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