酸洗车间全自动高精度定位起重机的研制



崔 鹏

纽科伦(新乡)起重机有限公司

摘 要：酸洗车间全自动高精度定位起重机是一种作业在钢管酸洗环境中的起重设备，通过折叠臂组成的可收放V形折叠架实现起重机的防摇摆功能，整个起重机作业效率高、定位精确、使用频繁，通过无线通信技术实现整个设备由中控室自动化操作，避免了人员在恶劣环境中的作业。

关键词：酸洗车间； 全自动； 高精度定位

1 引言

酸洗车间全自动高精度定位起重机作为特殊环境下工作的起重设备，对防腐能力、机械性能、运动控制性能和安全性能有着比通用型起重机更高的技术要求。酸洗过程要用到多种强酸，如：硫酸、盐酸、硝酸、氢氟酸等，人体直接或者间接接触都会受到不同程度的伤害，因此，研制全自动高精度定位起重机产品很有必要。

2 起重机结构组成

该桥式类型起重机由电气控制系统、起重小车、桥架、挂梁、防摇摆装置及大车运行机构等组成(见图1)。起重机额定起重量为(3.2+3.2)t ，跨度为31.5 m ，工作级别为A7，起升高度为11 m，起升速度为1.29～12.9 m/min，小车运行速度为4.27～42.7 m/min，大车运行速度为11.6～116 m/min，采用PLC+调速装置进行电气控制。定位精度为：X、Y方向1 mm，Z方向3 mm。

2.1 电气控制系统

整机电气控制系统采用变频器总线控制应用技术和无线工业以太网通讯应用技术，实现了整机的自动化操作。

(1)变频器总线控制应用技术。在PLC与多台变频器之间搭建PROFIBUS总线连接电缆，并在PLC上组态变频器的GSD文件后，以PROFIBUS总线通信的方式用PLC发送运行指令和变频器频率给定值到变频器上。相比通过PLC输出点控制变频器，总线控制方式减少了PLC与变频器之间的接线数量，变频器的频率给定值可以是50 Hz与最低频率之间的任意值。

(2)无线工业以太网通讯应用技术。利用西门子W788无线以太网通讯模块，组建小型无线局域网，使位于酸洗车间外侧的中控室操作台以无线的方式控制起重机的运行。在调试阶段可以用笔记本电脑的无线网卡与PLC之间建立连接，进行程序传送和监控。

2.2 起重小车

为了提高起重小车起升机构的安全性，起升机构采用双制动器制动，在卷筒的端部增加编码器，对起升高度和起升速度进行实时的监测，保证精确定位的同时，确保速度满足钢管酸洗生产线的要求。

2.3 桥架

该桥式起重机的主梁采用正轨箱型梁的结构，端梁采用整体加工的方式，保证整个运行的精度以及零部件更换的简易操作性。根据GB3811的规定，高精度定位特性的起重机刚度为考虑到客户有严格的要求，该起重机的设计刚度值为

2.4 挂梁及防摇摆装置

该起重机为全自动化控制，要求定位精度极高。因此，在增加变频控制及编码器的同时，为提高起重机整体运行的稳定性，减小挂梁吊具在起重机运行过程中的惯性摇摆量，在此挂梁桥式起重机中添加了一种新型防摇摆平衡机构(见图2)。

1.电气控制系统 2.起重小车 3.桥架 4.挂梁与防摇摆装置 5.大车运行机构
图1 起重机总图

图2 挂梁及防摇摆装置

该平衡机构通过折叠臂组成的可收放V形折叠架，将挂梁在随起重机运行过程中限定于同一竖直平面内，从而有效地解决了主梁随大车移动时挂梁相对于主梁在大车的运动方向上前后摇摆的问题，同时也大大缩短了挂梁恢复至静止状态所需的时间。2个折叠架分别与挂梁连接，改善了各折叠架的受力情况，增加了起重机的正常工作周期。

2.5 大车运行机构

针对起重机自动作业时高精度定位的要求，设计了一种新型弹簧式位移检测装置，分别安装在大车运行机构与小车运行机构中，其检测轮在弹簧的压力下始终与行走轨道面相接触，能够有效地防止位移检测轮脱轨或行走车轮打滑带来的测量误差，从而提高大车、小车位移定位的准确性(见图3)。

通过这种位移检测装置测量大车与小车的位移量，实现大车、小车的精确定位，定位精度达1 mm。

3 结语

酸洗车间全自动高精度定位起重机的成功研制，使操作人员远离了酸洗槽工作，降低了酸洗车间酸洗槽酸液伤害事故发生的可能性，以及有害气体对人体健康的影响，大大增强了国内酸洗车间起重机的自动化程度。

图3 新型位移检测装置