一种起重机起升机构电能效率的监测系统和方法

技术领域

本发明涉及一种起重机起升机构电能效率的监测系统和方法，属于起重设备技术领域。

背景技术

在碳达峰和碳中和的大背景下，起重机的能效问题，特别是起重机中耗能占比最高的起升机构的能效问题突显的越来越重要。现有技术中目前还没有针对起重机起升机构电能效率的监测系统和方法。所以本技术领域亟需一种起重机起升机构电能效率的监测系统和监测方法，对起升机构的起升和下降过程中的能效进行监测，为评价起重机的能效提供真实测量数据，为起重机节能提供监测数据。

发明内容

本发明的目的是为解决如何对起升机构的起升和下降过程中的能效进行监测，为评价起重机的能效提供真实测量数据，为起重机节能提供监测数据的技术问题。

为达到解决上述问题的目的，本发明所采取的技术方案是提供一种起重机起升机构电能效率的监测系统，设于起升机构中，包括重量传感器、卷筒编码器、位移转换单元、能耗监测装置、电能测量装置和显示装置；卷筒编码器通过位移转换单元与能耗监测装置连接；重量传感器和电能测量装置分别与能耗监测装置连接；能耗监测装置与显示装置连接。

优选地，所述起升机构包括驱动电机、卷筒底座、卷筒轴承、卷筒轴和卷筒；卷筒套设于卷筒轴的外周，驱动电机与卷筒轴连接，卷筒轴两端设有卷筒轴承；卷筒轴承设于卷筒底座上。

优选地，所述卷筒外周设有卷筒编码器。

优选地，所述卷筒轴承与卷筒底座之间设有重量传感器。

优选地，所述驱动电机设有电源线，电源线上设有电能测量装置。

优选地，所述显示装置包括LED显示屏。

优选地，所述电能测量装置设为数字电能表。

本发明提供一种起重机起升机构电能效率监测系统的使用方法，包括以下步骤：

步骤1：起重机起升重物，能耗监测装置接收的重量数据由0吨变为M吨时，记录此刻位移数据为Z1米，电量数据为E1焦；

步骤2：起升至一定位置，停止，此刻位移数据为Z2米，电量数据为E2焦；

步骤3：起重机下放重物，能耗监测装置接收的重量数据由M吨变为0吨，记录此刻位移数据为Z3米，电量数据为E3焦；

步骤4：计算起升过程和下降过程的电能效率；

起升过程：

起升机构的实际能耗为E升实，E升实＝E2-E1；

起升机构对外做功为E升功，E升功＝M·g·|Z2-Z1|；M为质量，g为重力加速度；

起升过程电能效率η升＝E升功/E升实；

下降过程：

起升机构的实际能耗为E降实，E降实＝E3-E2；

起升机构对外做功为E降功，E降功＝M·g·|Z3-Z2|；

下降过程电能效率η降＝E降功/E降实。

相比现有技术，本发明具有如下有益效果：

本发明提供了一种起重机起升机构电能效率的监测系统，通过起重机上装设的重量传感器、旋转编码器和电能测量装置，可在线对起升机构的起升和下降过程能效进行监测，为评价起重机的能效提供真实测量数据，为起重机节能提供监测数据。

附图说明

图1为本发明组成系统结构示意图。

图2为本发明传感器布置示意图。

附图标记：1.卷筒底座；2.卷筒轴承；3.卷筒；4.重量传感器；5.卷筒编码器。

具体实施方式

为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下：

如图1，2所示，本发明提供一种起重机起升机构电能效率的监测系统，设于起升机构中，包括重量传感器、卷筒编码器、位移转换单元、能耗监测装置、电能测量装置和显示装置；卷筒编码器通过位移转换单元与能耗监测装置连接；重量传感器和电能测量装置分别与能耗监测装置连接；能耗监测装置与显示装置连接。起升机构包括驱动电机、卷筒底座1、卷筒轴承2、卷筒轴和卷筒3；卷筒3套设于卷筒轴的外周，驱动电机与卷筒轴连接，卷筒轴两端设有卷筒轴承2；卷筒轴承2设于卷筒底座1上。卷筒3外周设有卷筒编码器5。卷筒轴承2与卷筒底座1之间设有重量传感器4。驱动电机设有电源线，电源线上设有电能测量装置。显示装置包括LED显示屏。电能测量装置设为数字电能表。

本发明起重机起升机构电能效率的监测系统和方法包括以下部分：

1、重量传感器4：

设置在卷筒轴承2与卷筒底座1之间，用于测量吊运物体的重量。将重量数据发送至能耗监测装置。

2、卷筒编码器5：

卷筒编码器5设置在卷筒3外沿，编码器转轴圆盘与卷筒3外缘紧密贴合，随卷筒3转动，产生相应的脉冲信号。将脉冲信号发送至位移转换单元。

3、位移转换单元：

位移转换单元接收卷筒旋转编码器5发送的脉冲信号，计算分析转换，生成位移数据。将位移数据发送至能耗监测装置。

4、电能测量装置：

电能测量装置设置在起重机起升机构进线处，用于测量起重机起升机构的用电量。将电量数据发送至能耗监测装置。电能测量装置如数字电能表。

5、能耗监测装置：

能耗监测装置接收重量传感器4发送的重量数据，位移转换单元发送的位移数据，电能测量装置发送的电量数据。计算分析后，将能耗数据发送至显示装置。

6、显示装置：

显示装置接收能耗监测装置发送的能耗数据，并通过LED屏幕等显示。

本发明的使用方法：

步骤1：起重机起升重物，能耗监测装置接收的重量数据由0吨变为M吨时，记录此刻位移数据为Z1米，电量数据为E1焦；

步骤2：起升至一定位置，停止，此刻位移数据为Z2米，电量数据为E2焦；

步骤3：起重机大车和小车运行至一定位置，起重机下放重物；能耗监测装置接收的重量数据由M吨变为0吨，记录此刻位移数据为Z3米，电量数据为E3焦；

步骤4：计算起升过程和下降过程的电能效率；

起升过程：

起升机构的实际能耗为E升实，E升实＝E2-E1；

起升机构对外做功为E升功，E升功＝M·g·|Z2-Z1|；M为质量，g为重力加速度；

起升过程电能效率η升＝E升功/E升实。

下降过程：

起升机构的实际能耗为E降实，E降实＝E3-E2；

起升机构对外做功为E降功，E降功＝M·g·|Z3-Z2|；g为重力加速度；

下降过程电能效率η降＝E降功/E降实。

实施例

以起重机吊运M吨重物为例

起重机起升重物，能耗监测装置接收的重量数据由0吨变为M吨时，记录此刻位移数据为Z1米，电量数据为E1焦。起升至一定位置，停止，此刻位移数据为Z2米，电量数据为E2焦。起重机大车和小车运行至一定位置，起重机下放重物。能耗监测装置接收的重量数据由M吨变为0吨，记录此刻位移数据为Z3米，电量数据为E3焦。

起升过程：

起升机构的实际能耗为E升实，E升实＝E2-E1；

起升机构对外做功为E升功，E升功＝M·g·|Z2-Z1|；

起升过程电能效率η升＝E升功/E升实。

下降过程：

起升机构的实际能耗为E降实，E降实＝E3-E2；

起升机构对外做功为E降功，E降功＝M·g·|Z3-Z2|；g为重力加速度；

下降过程电能效率η降＝E降功/E降实。

本发明提供了一种起重机起升机构电能效率的监测系统和方法，通过起重机上装设的重量传感器、旋转编码器和电能测量装置，可在线对起升机构的起升和下降过程能效进行监测，为评价起重机的能效提供真实测量数据，为起重机节能提供监测数据。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明任何形式上和实质上的限制，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的前提下，还将可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。凡熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，当可利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对上述实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变，均仍属于本发明的技术方案的范围内。