起重机械防碰装置试验系统的设计周建波上海市特种设备监督检

周建波上海市特种设备监督检验技术研究院上海200062
摘要：防碰装置是起重机械重要的安全防护装置，其性能质量直接关系到人员和设备安全。常规的防碰装置性能试验方法难以保证试验数据的精度和可靠性。针对防碰装置的工作特点和试验要求，从试验原理、系统结构、运行逻辑等方面入手，设计一套能模拟防碰装置实际运行工况，自动进行性能试验和数据采集处理，精度高、重复性好的试验系统，可以有效提升防碰装置检测能力。
关键词：自动化装置与设备；起重机械；防碰装置；试验系统
中图分类号：TP23文献标识码：A文章编号：1001-0785（2020）03-0074-04
1起重机械防碰装置1.1工作原理随着起重机械大型化、高速化的发展，现场作业环境日趋复杂。由于生产的需要，经常出现同轨道设置多台起重机械（起重小车）或同跨设置多层起重机械的情况，司机仅凭目视难以判断安全距离，容易发生碰撞事故。
防碰装置是起重机械安全防护装置的一种，其主要功能是防止作业时存在干涉风险的起重机械（起重小车）之间发生碰撞。该装置一般采用传感器测距来判断防碰主体与客体间的相对位置，所测距离与设定值比对判定后采取相应控制动作来避免碰撞。按探测媒介分，防碰装置可分为光线式、微波式、超声波式等；按功能形式可分为警报型、减速型、停止型和综合型等；按结构形式可分为直射型和反射型等。
防碰装置的工作原理：当起重机械运行到设定的危险距离时，防碰装置发出声光警报信号或控制信号，使起重机械减速或断电停车，避免碰撞事故的发生。
1.2性能指标和试验方法原劳动部安全技术规范LD64－1994《起重机械防碰装置安全技术规范》对防碰装置的试验方法作出了详细的规定，防碰装置主要性能指标的试验是其核心部分。防碰装置的主要性能指标是指最大检测距离和设定距离。最大检测距离试验一般在实验室进行，设定距离试验在现场安装调试完成后进行。其中最大检测距离的试验方法为：按规定布置发射部分、接收部分（反射板），发射与接收部分（反射板）之间的距离应大于标定的最大检测距离，逐渐减小试验距离使装置动作，沿检测波法线方向实测发射部分与接收部分（反射板）之间距离。
常规的试验方法一般在平整地面进行，采用地面定位接收部分（反射板）和人工移动发射部分的方法进行。由于场地试验条件的限制和人为因素的影响，试验数据的精度和可靠性都难以保证。本文旨在设计一套能模拟防碰装置实际运行工况，自动进行性能试验和数据采集处理，精度高、重复性好的试验系统，以提升防碰装置检测能力。
2结构设计综合考虑试验要求与经济性、可靠性等因素，采用以轨行小车结构为基础，结合传感器技术和自动控制技术的设计方案。
轨行小车结构能较好地模拟防碰装置的实际运行工况；高精度传感器可以保障试验系统的测试精度；自动控制技术能降低人为不利因素的影响，同时也可减轻劳动强度，提升工作效率。
2.1系统构成如图1所示，防碰装置试验系统主要由轨行小车总成、触摸屏一体机和电气控制柜等部件组成。

文章图片
图1防碰装置试验系统
图2为试验系统的构成框图。触摸屏一体机是系统的人机交互单元，用来进行参数输入和指令输出；电气控制柜是系统的控制单元，其作用是对触摸屏一体机发出的指令进行处理；轨行小车总成是系统的执行单元，主要功能是执行系统策略。

文章图片
图2系统构成框图
2.2轨行小车总成如图3所示，轨行小车总成由试验小车、轨道与附件、光干扰试验装置组成，是试验系统的核心部分。轨行小车总成全长30m ，能满足大部分现有产品的试验需求。若被试样品的最大检测距离超出试验系统测试能力，可通过沿轨道纵向中心线向后移动反射板的方法，来增加最大测试距离。反射板为可拆卸式，可固定在轨道端部止挡或配套的活动支架上。

文章图片
1.试验小车2.端部止挡3.聚氨酯缓冲器4.轨道5.光干扰试验装置6.滑触线7.反射板图3轨行小车总成
1）试验小车试验小车采用伺服驱动，可以按控制指令在轨道上有序运行。如图4所示，试验小车外壳上装设有无线通讯模块、示警灯、固定夹具。无线通讯模块用于实现试验小车和触摸屏一体机之间的无线通讯；示警灯在试验小车通电时亮起，起到警示作用；固定夹具用于装夹被试的防碰装置。小车底盘上装设有伺服电机、轮轴系统、开关电源、PLC功能模块、测距装置和伺服驱动器。轮轴系统是小车运行的执行机构；测距装置用于测试和定位；伺服电机、PLC功能模块、伺服驱动器与触摸屏一体机、电气控制柜一起组成伺服控制系统，可以精确控制小车运行的位置和速度。