一种塔机回转速度的控制方法、系统及塔式起重机与流程

1.本发明涉及起重设备领域，尤其涉及一种塔机回转速度的控制方法、系统及塔式起重机。


背景技术：

2.目前的塔式起重机的回转控制方案主要包括绕线电动机与液力耦合器控制组合、力矩电动机rcv(回转控制调压)驱动与涡流控制组合、普通异步电动机变频驱动与涡流控制组合。其中，绕线电动机与液力耦合器组合的控制方案存在抗风性能差和液力耦合器容易漏油等问题，已逐步被市场淘汰；力矩电动机rcv驱动与涡流控制组合的方案由于需要采用rcv控制器、涡流制动器和涡流控制模块，存在成本高，效率低，发热量大等缺点；普通异步电动机变频驱动与涡流控制组合的方案变频器驱动技术，可实现无极调速，但是普通变频器未考虑普通异步电动机特性较硬和塔机回转机构惯量大，且具有一定的回转弹性之间的矛盾，涡流制动器在一定程度可缓解上述矛盾。
3.无论力矩电动机rcv(回转控制调压)驱动与涡流控制的组合方案，还是普通异步电动机变频驱动与涡流控制的组合方案，在控制稳定性和舒适性等方面还是不理想，回转运行过程中存在回转速度不稳，大臂反弹等现象，严重影响作业效率和安全。其根本原因是塔身在加速和减速过程中受到来自上部回转机构的扭力发生扭动变形，塔身形变的发生和恢复会影响到回转速度的稳定。


技术实现要素：

4.本发明提供一种塔机回转速度的控制方法、系统及塔式起重机，用以解决现有的塔机在回转运行过程中存在回转速度不稳、大臂反弹、作业效率低和安全性差的问题。
5.本发明提供一种塔机回转速度的控制方法，包括：
6.电机控制模块获取传感器当前采集的塔身回转过程中的扭转速度，并根据所述扭转速度和预先设定的回转速度计算目标频率；
7.所述电机控制模块根据获取的所述目标频率控制电机带动回转减速机构转动。
8.根据本发明提供的一种塔机回转速度的控制方法，所述电机控制模块包括速度指令操作平台和电机驱动装置；
9.所述电机控制模块获取传感器当前采集的塔身回转过程中的扭转速度，并根据所述扭转速度和所述预先设定的回转速度计算目标频率的步骤包括：
10.所述速度指令操作平台获取传感器当前采集的塔身回转过程中的扭转速度；
11.所述速度指令操作平台根据所述扭转速度和所述预先设定的回转速度计算目标回转速度；
12.所述速度指令操作平台根据所述目标回转速度计算所述目标频率；
13.所述电机控制模块根据获取的所述目标频率控制电机带动回转减速机构转动的步骤包括：
14.所述速度指令操作平台将所述目标频率发送至所述电机驱动装置；
15.所述电机驱动装置根据所述目标频率控制电机带动回转减速机构转动。
16.根据本发明提供的一种塔机回转速度的控制方法，所述电机控制模块包括速度指令操作平台和电机驱动装置；
17.所述电机控制模块获取传感器当前采集的塔身回转过程中的扭转速度，并根据所述扭转速度和所述预先设定的回转速度计算目标频率的步骤包括：
18.所述速度指令操作平台根据所述预先设定的回转速度计算初始频率，并将所述初始频率发送至所述电机驱动装置；
19.所述电机驱动装置获取传感器当前采集的塔身回转过程中的扭转速度，并根据所述扭转速度计算补偿频率；
20.所述电机驱动装置根据所述补偿频率与所述初始频率计算所述目标频率；
21.所述电机控制模块根据获取的所述目标频率控制电机带动回转减速机构转动的步骤包括：
22.所述电机驱动装置根据所述目标频率控制电机带动回转减速机构转动。
23.根据本发明提供的一种塔机回转速度的控制方法，所述传感器为陀螺仪传感器，所述陀螺仪传感器设置于塔身的下支座、过渡节或标准节。
24.本发明还提供一种塔机回转速度的控制系统，包括：传感器、电机控制模块、电机和回转减速机构；所述电机控制模块分别与所述传感器和所述电机连接，所述电机的转轴与所述回转减速机构连接；
25.所述电机控制模块，用于获取传感器当前采集的塔身回转过程中的扭转速度，并根据所述扭转速度和预先设定的回转速度计算目标频率；
26.所述电机控制模块，还用于根据获取的所述目标频率控制所述电机带动所述回转减速机构转动。
27.根据本发明提供的一种塔机回转速度的控制系统，所述电机控制模块包括速度指令操作平台和电机驱动装置，所述速度指令操作平台分别与所述传感器和所述电机驱动装置连接，所述电机驱动装置与所述电机连接；
28.所述速度指令操作平台，用于获取传感器当前采集的塔身回转过程中的扭转速度，并根据所述扭转速度和所述预先设定的回转速度计算目标回转速度；
29.所述速度指令操作平台，还用于根据所述目标回转速度计算所述目标频率，并将所述目标频率发送至所述电机驱动装置；
30.所述电机驱动装置，用于根据获取的所述目标频率控制电机带动回转减速机构转动。
31.根据本发明提供的一种塔机回转速度的控制系统，所述电机控制模块包括速度指令操作平台和电机驱动装置，所述电机驱动装置分别与所述速度指令操作平台、所述传感器和所述电机连接；
32.所述速度指令操作平台，用于根据所述预先设定的回转速度计算初始频率，并将所述初始频率发送至所述电机驱动装置；
33.所述电机驱动装置，用于获取传感器当前采集的塔身回转过程中的扭转速度，并根据所述扭转速度计算补偿频率；
34.所述电机驱动装置，还用于根据所述补偿频率与所述初始频率计算所述目标频率，并根据所述目标频率控制电机带动回转减速机构转动。
35.根据本发明提供的一种塔机回转速度的控制系统，所述传感器为陀螺仪传感器，所述陀螺仪传感器设置于塔身的下支座、过渡节或标准节。
36.根据本发明提供的一种塔机回转速度的控制系统，所述电机驱动装置为变频器，所述电机为变频电机。
37.本发明还提供一种塔式起重机，包括如上任意一项所述的塔机回转速度的控制系统。
38.本发明提供的塔机回转速度的控制方法，通过传感器检测塔机的塔身的扭转速度，基于塔身的扭转速度与设定回转速度计算得到补偿后的目标回转速度，再根据目标回转速度计算补偿后的目标频率，根据补偿后的目标频率控制电机的转速。由于在计算控制电机的频率时会考虑塔身扭转速度的影响，从而可以抵消因塔身的扭转导致的回转速度不稳，大臂抖动和反弹等不良影响，提升回转操控性。
附图说明
39.为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
40.图1是本发明提供的塔机回转速度的控制方法第一实施例流程示意图；
41.图2是本发明提供的塔机回转速度的控制方法第二实施例流程示意图；
42.图3是本发明提供的塔机回转速度的控制方法第三实施例流程示意图；
43.图4是本发明提供的塔机回转速度的控制系统第一实施例结构示意图；
44.图5是本发明提供的塔机回转速度的控制系统第二实施例结构示意图；
45.图6是本发明提供的塔机回转速度的控制系统第三实施例结构示意图。
46.附图标记：100、传感器；110、电机控制模块；120、速度指令操作平台；130、电机驱动装置；140、电机；150、回转减速机构。
具体实施方式
47.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
48.下面结合图1至图6描述本发明的塔机回转速度的控制方法、系统及塔式起重机。
49.参照图1，在本发明提供的塔机回转速度的控制方法的第一实施例中，塔机回转速度的控制方法包括步骤：
50.步骤s100，电机控制模块110获取传感器100当前采集的塔身回转过程中的扭转速度，并根据所述扭转速度和预先设定的回转速度计算目标频率；
51.步骤s200，电机控制模块110根据获取的目标频率控制电机140带动回转减速机构
150转动。
52.在本发明的实施例中，塔机回转速度的控制系统包括传感器100、电机控制模块110、电机140和回转减速机构150，电机控制模块110分别与传感器100和电机140连接，可以为有线连接，也可以为无线连接，其中，传感器100为陀螺仪传感器，陀螺仪传感器设置于塔身的下支座、过渡节或标准节上。电机140的转轴与回转减速机构150连接。电机控制模块110实时或根据预设频率获取传感器100当前采集的塔身回转过程中的扭转速度，并根据扭转速度和预先设定的回转速度计算当前目标频率，预先设定的回转速度为用户预先设定的回转速度，例如电机控制模块110将扭转速度和预先设定的回转速度输入至预先构建的第一频率计算模型中，输出当前目标频率，也可以电机控制模块110分别将扭转速度输入至预先构建的第二频率计算模型中，分别输出当前补偿频率和当前初始频率，然后根据当前补偿频率和当前初始频率计算出当前目标频率。电机控制模块110根据计算的当前目标频率控制电机140带动回转减速机构150转动。为了抵消因塔身的扭转导致的回转速度不稳，因此我们在计算目标频率的时候需要考虑塔身的扭转速度。计算回转速度时，电机140的转速经过回转减速机构150减速后，再叠加塔身的扭动速度，才是起重臂的回转速度。假设回转减速机构150的减速比为1：2000，如果电机140在某时刻的转速为1000r/min，假设此时塔身受力扭动变形，塔身的扭动速度和起重臂的运动方向相反，假设扭转速度值为0.1r/min，那么此刻起重臂的回转速度实际上是1000/2000
‑
0.1＝0.4r/min。
53.现有的塔式起重机由于塔身在加速或减速过程中受到来自上部回转机构的扭力发生扭动变形，塔身形变的发生和恢复会影响到回转速度的稳定，导致塔式起重机回转运行过程中存在回转速度不稳，大臂反弹等现象，严重影响作业效率和安全。而本实施例中通过传感器100检测塔机的塔身的扭转速度，基于塔身的扭转速度与设定回转速度计算得到补偿后的目标回转速度，再根据目标回转速度计算补偿后的目标频率，根据补偿后的目标频率控制电机140的转速。由于在计算控制电机140的频率时会考虑塔身扭转速度的影响，从而可以抵消因塔身的扭转导致的回转速度不稳，大臂抖动和反弹等不良影响，提升回转操控性。
54.进一步，请参照图2，图2为根据本发明塔机回转速度的控制方法的第一实施例提出本发明塔机回转速度的控制方法的第二实施例，在本实施例中，电机控制模块110包括速度指令操作平台120和电机驱动装置130，步骤s100包括：
55.步骤s110，速度指令操作平台120获取传感器100当前采集的塔身回转过程中的扭转速度；
56.步骤s111，速度指令操作平台120根据所述扭转速度和所述预先设定的回转速度计算目标回转速度；
57.步骤s112，速度指令操作平台120根据所述目标回转速度计算所述目标频率；
58.步骤s200包括：
59.步骤s210，所述速度指令操作平台120将所述目标频率发送至所述电机驱动装置130；
60.步骤s220，所述电机驱动装置130根据所述目标频率控制电机140带动回转减速机构150转动。
61.在本实施例中，电机控制模块110包括速度指令操作平台120和电机驱动装置130，
速度指令操作平台120分别与传感器100和电机驱动装置130连接，电机驱动装置130与电机140连接。速度指令操作平台120获取传感器100当前采集的塔身回转过程中的扭转速度，并根据扭转速度和预先设定的回转速度计算目标回转速度，然后根据目标回转速度计算目标频率，并将目标频率发送至电机驱动装置130。电机驱动装置130根据速度指令操作平头发送的目标频率控制电机140带动回转减速机构150转动。可选地，电机驱动装置130为变频器，电机140为变频电机。
62.进一步，请参照图3，图3为根据本发明塔机回转速度的控制方法的第一实施例提出本发明塔机回转速度的控制方法的第三实施例，在本实施例中，电机控制模块110包括速度指令操作平台120和电机驱动装置130，步骤s100包括：
63.步骤s120，所述速度指令操作平台120根据所述预先设定的回转速度计算初始频率，并将所述初始频率发送至所述电机驱动装置130；
64.步骤s121，所述电机驱动装置130获取传感器100当前采集的塔身回转过程中的扭转速度，并根据所述扭转速度计算补偿频率；
65.步骤s122，所述电机驱动装置130根据所述补偿频率与所述初始频率计算所述目标频率；
66.步骤s200包括：
67.步骤s220，所述电机驱动装置130根据所述目标频率控制电机140带动回转减速机构150转动。
68.本实施例中，电机控制模块110包括速度指令操作平台120和电机驱动装置130，电机驱动装置130分别与速度指令操作平台120、传感器100和电机140连接。电机驱动装置130为变频器，电机140为变频电机。速度指令操作平台120根据预先设定的回转速度计算初始频率，并将初始频率发送至电机驱动装置130。电机驱动装置130实时或根据预设频率获取传感器100当前采集的塔身回转过程中的扭转速度，并根据扭转速度计算补偿频率，然后将补偿频率与初始频率叠加获得目标频率，并根据目标频率控制电机140带动回转减速机构150转动。可选地，电机驱动装置130为变频器。
69.参照图4，图4为本发明塔机回转的控制系统第一实施例的结构框图。本发明实施例提出的塔机回转速度的控制系统包括：传感器100、电机控制模块110、电机140和回转减速机构150；电机控制模块110分别与传感器100和电机140连接，电机140的转轴与回转减速机构150连接；
70.电机控制模块110，用于获取传感器100当前采集的塔身回转过程中的扭转速度，并根据扭转速度和预先设定的回转速度计算目标频率；
71.电机控制模块110，还用于根据获取的目标频率控制电机140带动回转减速机构150转动。
72.本发明的实施例中，塔机回转速度的控制系统包括传感器100、电机控制模块110、电机140和回转减速机构150，电机控制模块110分别与传感器100和电机140连接，可以为有线连接，也可以为无线连接，其中，传感器100为陀螺仪传感器，陀螺仪传感器设置于塔身的下支座、过渡节或标准节上。电机140的转轴与回转减速机构150连接。电机控制模块110实时或根据预设频率获取传感器100当前采集的塔身回转过程中的扭转速度，并根据扭转速度和预先设定的回转速度计算当前目标频率，预先设定的回转速度为用户预先设定的回转
速度，例如电机控制模块110将扭转速度和预先设定的回转速度输入至预先构建的第一频率计算模型中，输出当前目标频率，也可以电机控制模块110分别将扭转速度输入至预先构建的第二频率计算模型中，分别输出当前补偿频率和当前初始频率，然后根据当前补偿频率和当前初始频率计算出当前目标频率。电机控制模块110根据计算的当前目标频率控制电机140带动回转减速机构150转动。
73.为了抵消因塔身的扭转导致的回转速度不稳，因此我们在计算目标频率的时候需要考虑塔身的扭转速度。计算回转速度时，电机140的转速经过回转减速机构150减速后，再叠加塔身的扭动速度，才是起重臂的回转速度。假设回转减速机构150的减速比为1：2000，如果电机140在某时刻的转速为1000r/min，假设此时塔身受力扭动变形，塔身的扭动速度和起重臂的运动方向相反，假设扭转速度值为0.1r/min，那么此刻起重臂的回转速度实际上是1000/2000
‑
0.1＝0.4r/min。
74.现有的塔式起重机由于塔身在加速或减速过程中受到来自上部回转机构的扭力发生扭动变形，塔身形变的发生和恢复会影响到回转速度的稳定，导致塔式起重机回转运行过程中存在回转速度不稳，大臂反弹等现象，严重影响作业效率和安全。而本实施例中塔机回转速度的控制系统通过传感器100检测塔机的塔身的扭转速度，基于塔身的扭转速度与设定回转速度计算得到补偿后的目标回转速度，再根据目标回转速度计算补偿后的目标频率，根据补偿后的目标频率控制电机140的转速。由于在计算控制电机140的频率时会考虑塔身扭转速度的影响，从而可以抵消因塔身的扭转导致的回转速度不稳，大臂抖动和反弹等不良影响，提升回转操控性。
75.进一步，参照图5，基于本发明塔机回转速度的控制系统第一实施例，提出本发明塔机回转速度的控制系统第二实施例。
76.电机控制模块110包括速度指令操作平台120和电机驱动装置130，速度指令操作平台120分别与传感器100和电机驱动装置130连接，电机驱动装置130与电机140连接；
77.速度指令操作平台120，用于获取传感器100当前采集的塔身回转过程中的扭转速度，并根据扭转速度和预先设定的回转速度计算目标回转速度；
78.速度指令操作平台120，还用于根据目标回转速度计算目标频率，并将目标频率发送至电机驱动装置130；
79.电机驱动装置130，用于根据获取的目标频率控制电机140带动回转减速机构150转动。
80.在本实施例中，电机控制模块110包括速度指令操作平台120和电机驱动装置130，速度指令操作平台120分别与传感器100和电机驱动装置130连接，电机驱动装置130与电机140连接。速度指令操作平台120获取传感器100当前采集的塔身回转过程中的扭转速度，并根据扭转速度和预先设定的回转速度计算目标回转速度，然后根据目标回转速度计算目标频率，并将目标频率发送至电机驱动装置130。电机驱动装置130根据速度指令操作平头发送的目标频率控制电机140带动回转减速机构150转动。
81.进一步，参照图6，基于本发明塔机回转速度的控制系统第一实施例，提出本发明塔机回转速度的控制系统第三实施例。
82.电机140控制模块包括速度指令操作平台120和电机驱动装置130，电机驱动装置130分别与速度指令操作平台120、传感器100和电机140连接；
83.速度指令操作平台120，用于根据预先设定的回转速度计算初始频率，并将初始频率发送至电机驱动装置130；
84.电机驱动装置130，用于获取传感器100当前采集的塔身回转过程中的扭转速度，并根据扭转速度计算补偿频率；
85.电机驱动装置130，还用于根据补偿频率与初始频率计算目标频率，并根据目标频率控制电机140带动回转减速机构150转动。
86.本实施例中，电机控制模块110包括速度指令操作平台120和电机驱动装置130，电机驱动装置130分别与速度指令操作平台120、传感器100和电机140连接。电机驱动装置130为变频器，电机140为变频电机。速度指令操作平台120根据预先设定的回转速度计算初始频率，并将初始频率发送至电机驱动装置130。电机驱动装置130实时或根据预设频率获取传感器100当前采集的塔身回转过程中的扭转速度，并根据扭转速度计算补偿频率，然后将补偿频率与初始频率叠加获得目标频率，并根据目标频率控制电机140带动回转减速机构150转动。
87.进一步，传感器100为陀螺仪传感器，陀螺仪传感器设置于塔身的下支座、过渡节或标准节。
88.进一步，电机驱动装置130为变频器，电机140为变频电机。
89.本发明还提供一种塔式起重机，包括上述任意一项实施例所述的塔机回转速度的控制系统。
90.这里需要说明的是，塔机回转速度的控制系统不仅用于塔式起重机，还可用于其他起重设备上，本发明对塔机回转速度的控制系统的用途不做限定。
91.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。