一种港口起重机变频电机智能安全监测装置的制作方法

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本实用新型涉及电机监测技术领域，尤其涉及一种港口起重机变频电机智能安全监测装置。


背景技术：

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港口的货物搬运、集装箱吊装等操作都会广泛应用到各类的港口起重机械，常见的港口起重机包括：门座式起重机、固定式起重机、船用起重机/浮式起重机等
……
，具有传动平稳，效率高，操作方便，故障率低的特点，港口起重机使用的钢丝绳包括磷化涂层钢丝绳、镀锌钢丝绳和光面钢丝绳，港口起重机隶属国家特种设备管理范围，安全性指标较大幅度高于通用机电设备及产品，相关技术中，公开了一种电机智能监测装置，包括安装板、轴套、温度传感器、控制器和显示器；安装板的表面设置有第一螺纹孔，温度传感器安装在第一螺纹孔内，安装板的底部设置转轴，转轴插入轴套内，轴套上设置有沿着轴套径向的锁紧螺钉；轴套上设置有两块平行的夹板，夹板之间的间隙宽度不小于电机散热片的厚度，夹板上设置有贯穿两块夹板的锁紧螺栓；控制器与温度传感器和显示器电连接，控制器通过显示器显示温度传感器测量的温度数据，利用夹板和锁紧螺栓紧固在电机外壳的散热片上，使得用户无需为监测装置的安装额外配置支架，显著提高了监测装置的通用性。
[0003]
但是，上述技术中还存在不足之处，上述结构中的电机检测性能技术已经不能够满足与大型电机使用，由于港口起重机起升时运行转矩大，当起升或者变幅机构向下运行时，重物产生的位能型负载使电动机处于发电状态，电动机磁场和电场转换频繁，且容量较大。在重物接触地面或卸载状态下负载变化剧烈，容易大负荷能量聚集，安全隐患大，同时未设置对显示器、温度传感器和控制器一些电器设备的保护的功能性。
[0004]
因此，有必要提供一种新的港口起重机变频电机智能安全监测装置解决上述技术问题。


技术实现要素：

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本实用新型解决的技术问题是提供一种使用方便，能够简单有效的对变频电机监测设备壳体上的电气设备进行保护，延长使用寿命，操作起来简单便捷的港口起重机变频电机智能安全监测装置。
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为解决上述技术问题，本实用新型提供的港口起重机变频电机智能安全监测装置包括：变频电机监测设备壳体；方型连接保护盖，所述方型连接保护盖设置在变频电机监测设备壳体的一侧；l型固定块，所述l型固定块固定安装在方型连接保护盖的一侧；圆柱形卡杆，所述圆柱形卡杆滑动安装在l型固定块上；条型阻挡块，所述条型阻挡块固定套设在圆柱形卡杆上；s型伸缩弹簧一，所述s型伸缩弹簧一滑动套设在圆柱形卡杆上，所述s型伸缩弹簧一的顶端与条型阻挡块固定连接，所述s型伸缩弹簧一的底端与l型固定块固定连接；方型块，所述方型块固定安装在变频电机监测设备壳体的一侧；横向置放板，所述横向置放板固定安装在方型连接保护盖上；蜂网状透气型活性炭置放箱，所述蜂网状透气型活性炭
置放箱放置在横向置放板的顶部；横向顶板，所述横向顶板固定安装在方型连接保护盖上；圆柱形拉杆，所述圆柱形拉杆滑动安装在横向顶板上；长方型防滑板，所述长方型防滑板固定安装在圆柱形拉杆的底端，所述长方型防滑板的底部与蜂网状透气型活性炭置放箱的顶部相接触；s型伸缩弹簧二，所述s型伸缩弹簧二滑动套设在圆柱形拉杆上，所述s型伸缩弹簧二的顶端与横向顶板固定连接，所述s型伸缩弹簧二的底端与长方型防滑板固定连接。
[0007]
优选的，所述方型块的底部开设有圆型卡槽，所述圆型卡槽与圆柱形卡杆相适配，所述变频电机监测设备壳体上设有两个合页，所述变频电机监测设备壳体与方型连接保护盖通过两个合页相连接。
[0008]
优选的，所述l型固定块上开设有条型滑动槽，所述条型滑动槽与条型阻挡块滑动连接，所述条型阻挡块上嵌套有两个滚珠，所述滚珠与条型滑动槽的一侧内壁相接触。
[0009]
优选的，所述l型固定块上开设有圆型连接孔一，所述圆型连接孔一与圆柱形卡杆滑动连接，所述圆柱形卡杆的底端固定安装有第一把手，所述横向顶板的顶部开设有圆型连接孔二，所述圆型连接孔二与圆柱形拉杆滑动连接，所述圆柱形拉杆的顶端固定安装有第二把手。
[0010]
优选的，所述方型连接保护盖为亚克力材质制作而成。
[0011]
优选的，所述变频电机监测设备壳体内包括有开关量模块、温度信号模块、模拟信号模块、ad转换模块、人机外设模块、存储和时钟模块、控制输出模块、通讯接口模块和cpu控制单元，所述开关量模块、温度信号模块、ad转换模块、人机外设模块、存储和时钟模块、控制输出模块和通讯接口模块均与cpu控制单元电性连接，所述模拟信号模块和ad转换模块电性连接。
[0012]
与相关技术相比较，本实用新型提供的港口起重机变频电机智能安全监测装置具有如下有益效果：
[0013]
本实用新型提供一种港口起重机变频电机智能安全监测装置，通过l型固定块、方型连接保护盖、圆柱形卡杆、条型阻挡块、s型伸缩弹簧一、方型块和圆型卡槽相互配合下，能够简单有效的对变频电机监测设备壳体上的电气设备进行保护，延长其使用寿命，通过横向顶板、圆柱形拉杆、长方型防滑板和s型伸缩弹簧二相互配合下，能够简单有效的对蜂网状透气型活性炭置放箱进行安装或者拆卸，继而更换其中的活性炭，能够在变频电机监测设备壳体闲置时段，吸附周围的潮气，便于使用者操作。
附图说明
[0014]
图1为本实用新型提供的港口起重机变频电机智能安全监测装置的一种较佳实施例的局部剖视结构示意图；
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图2为图1所示的a部分的放大结构示意图；
[0016]
图3为本实用新型的原理框图；
[0017]
图4为本实用新型中的交流电路线电压信号获取电路图；
[0018]
图5为本实用新型中的电流信号获取电路图；
[0019]
图6为本实用新型中的逆向信号的获取电路图；
[0020]
图7为本实用新型中的开关量信号的输入电路图；
[0021]
图8为本实用新型中的a/d转换电路图；
[0022]
图9为本实用新型中的时钟存储器电路图；
[0023]
图10为本实用新型中的控制输出电路图；
[0024]
图11为本实用新型中的带光电隔离的485通信接口图；
[0025]
图中标号：1、变频电机监测设备壳体；2、方型连接保护盖；3、l型固定块；4、圆柱形卡杆；5、条型阻挡块；6、s型伸缩弹簧一；7、方型块；8、横向置放板；9、蜂网状透气型活性炭置放箱；10、横向顶板；11、圆柱形拉杆；12、s型伸缩弹簧二；13、长方型防滑板；14、圆型卡槽。
具体实施方式
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下面结合附图和实施方式对本实用新型作进一步说明。
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请结合参阅图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10和图11，其中，图1为本实用新型提供的港口起重机变频电机智能安全监测装置的一种较佳实施例的局部剖视结构示意图；图2为图1所示的a部分的放大结构示意图；图3为本实用新型的原理框图；图4为本实用新型中的交流电路线电压信号获取电路图；图5为本实用新型中的电流信号获取电路图；图6为本实用新型中的逆向信号的获取电路图；图7为本实用新型中的开关量信号的输入电路图；图8为本实用新型中的a/d转换电路图；图9为本实用新型中的时钟存储器电路图；图10为本实用新型中的控制输出电路图；图11为本实用新型中的带光电隔离的485通信接口图。港口起重机变频电机智能安全监测装置包括：变频电机监测设备壳体1；方型连接保护盖2，所述方型连接保护盖2设置在变频电机监测设备壳体1的一侧；l型固定块3，所述l型固定块3固定安装在方型连接保护盖2的一侧；圆柱形卡杆4，所述圆柱形卡杆4滑动安装在l型固定块3上；条型阻挡块5，所述条型阻挡块5固定套设在圆柱形卡杆4上；s型伸缩弹簧一6，所述s型伸缩弹簧一6滑动套设在圆柱形卡杆4上，所述s型伸缩弹簧一6的顶端与条型阻挡块5固定连接，所述s型伸缩弹簧一6的底端与l型固定块3固定连接；方型块7，所述方型块7固定安装在变频电机监测设备壳体1的一侧；横向置放板8，所述横向置放板8固定安装在方型连接保护盖2上；蜂网状透气型活性炭置放箱9，所述蜂网状透气型活性炭置放箱9放置在横向置放板8的顶部；横向顶板10，所述横向顶板10固定安装在方型连接保护盖2上；圆柱形拉杆11，所述圆柱形拉杆11滑动安装在横向顶板10上；长方型防滑板13，所述长方型防滑板13固定安装在圆柱形拉杆11的底端，所述长方型防滑板13的底部与蜂网状透气型活性炭置放箱9的顶部相接触；s型伸缩弹簧二12，所述s型伸缩弹簧二12滑动套设在圆柱形拉杆11上，所述s型伸缩弹簧二12的顶端与横向顶板10固定连接，所述s型伸缩弹簧二12的底端与长方型防滑板13固定连接。
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所述方型块7的底部开设有圆型卡槽14，所述圆型卡槽14与圆柱形卡杆4相适配，所述变频电机监测设备壳体1上设有两个合页，所述变频电机监测设备壳体1与方型连接保护盖2通过两个合页相连接。
[0029]
所述l型固定块3上开设有条型滑动槽，所述条型滑动槽与条型阻挡块5滑动连接，所述条型阻挡块5上嵌套有两个滚珠，所述滚珠与条型滑动槽的一侧内壁相接触。
[0030]
所述l型固定块3上开设有圆型连接孔一，所述圆型连接孔一与圆柱形卡杆4滑动连接，所述圆柱形卡杆4的底端固定安装有第一把手，所述横向顶板10的顶部开设有圆型连接孔二，所述圆型连接孔二与圆柱形拉杆11滑动连接，所述圆柱形拉杆11的顶端固定安装
有第二把手。
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所述方型连接保护盖2为亚克力材质制作而成。
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所述变频电机监测设备壳体1内包括有开关量模块、温度信号模块、模拟信号模块、ad转换模块、人机外设模块、存储和时钟模块、控制输出模块、通讯接口模块和cpu控制单元，所述开关量模块、温度信号模块、ad转换模块、人机外设模块、存储和时钟模块、控制输出模块和通讯接口模块均与cpu控制单元电性连接，所述模拟信号模块和ad转换模块电性连接。
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cpu采用15f2k16s2控制芯片，抗干扰性能好，具备内部晶振，双串口输出，有利于输入输出干扰隔离，在控制系统中负责信号采集、分析、计算和处理，协调其它输入输出单元的控制与协调，包括显示、人机信息交换、存储和通信，模拟信号主要采集变频电机工作时的模拟参数，如电压，电流，相序，和漏电信号等，这些模拟信号在进入cpu之前需进行a/d转换电路进行数据转换，温度信号传感器本身具备a/d转换功能，就没后单独设计转换电路，温度信号主要用来监测变频电动机的各部分发热情况，包括轴承温度和机身温度。
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开关信号主要用来接收系统外的各类布尔量信号，包括控制信号中的开关机信号、各类继电器的辅助触点返回信号等，为了保证信号和系统的有效性和可靠性，使用光耦进行隔离，控制输出电路是cpu经过外围参数的分析、判断和评估后将结果输出给港口机械控制系统控制核心plc，plc进行变频器参数调整，改变电动机工作环境，保护电动机工作，输出系统报警，为进一步完善系统提供工况支持，人机外设进行电动机预设阈值调整，数据显示，报警信息现场查询等功能，存储和时钟电路是cpu外围辅助电路，也是历史数据查询的存储单元电路，通信接口可以用作数据传输给plc，可以作为上位机监控数据来源，用于数据分析最终确定变频器控制方案，也是上位机控制监测装置调整监控参数的接口。
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模拟信号采集取样包括电压信号、电流信号和相序信号，如图4所示，电压信号经电压互感器降压后引出，经过电阻分压，半波整流和电容滤波，送到a/d转换接口作为输入，电流信号来自电流互感器，半波整流，电容滤波，然后直接送如a/d转换器，如图5所示，三相交流电压经过三相交流互感器变压后，经过移相网络和电压叠加，然后通过桥式整流把电压变成直流，然后利用电阻网络分压调整电压范围送给a/d转换器，在电路中三相电压相位为正序和负序的时候电压会有明显的差别，进而判断相序，根据正负值的限定值判别，可以区分出三相功率平衡，如图6所示。
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在港口起重机开关信号均是强电信号，需要将强电信号和监测装置的弱点进行隔离，机械开关接触过程一般会产生10ms左右的抖动信号，且一般伴随着电弧存在，会对装置弱电装置输入端引入干扰，因此基于上述两个原因引入光耦进行隔离，电路设计如图7所示；系统中模拟量有电流，电压，相序等5个模拟量信号，这里采用较高分辨率的11路12位a/d转换器tlc2543，10us的转换时间小于plc的循环周期，易于兼容和数据采集周期获取，线性误差和采样率参数都符合系统要求，其和控制器接口如图8所示；港口起重机变频电机智能监测装置具有各参数异常时记录故障信息，该故障信息需要包含发生的时间信息，否则将没有意义，因此系统需要实时时钟电路，考虑系统的体积、功耗、价格，选用pcf8563作为系统时钟，系统数据的存储需要掉电保持，因此设计了at24c256存储器电路，如图9所示。
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控制输出电路是cpu经过外围参数的分析、判断和评估后将结果输出给港口机械控制系统控制核心plc，plc本身输入端具备一定的隔离措施，抗干扰能力强，为了提高使用
次数，这里设计中以tip122作为开关量关键器件进行前后电路的隔离与传递，如图10所示；通信接口采用rs-485总线标准，485通信方式历史沿革时间长，技术完善，采用平衡发送和差动接收方式通信，抗干扰能力强，由于干扰源多，环境噪音高，电路设计中重点关注抗干扰措施，首先进行电源隔离，使用dc-dc产生一组与控制模块处理器相隔离的电源v485，用于向max485收发器提供电源，其次在ttl电平输入输出及控制端进行了光耦隔离，隔绝了干扰源进入总线机会，但是光耦的饱和需要时间，因此这里采用了2501型高速光耦，同时将r27、r28配对组合进行了优化实验(其它分支皆同)，根据具体网络环境选取了具体数值，最后在485总线短进行了稳压管d15、d17稳压吸收回路进行了杂波抑制，如图11所示。
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本实用新型提供的港口起重机变频电机智能安全监测装置的工作原理如下：
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当需要使用变频电机监测设备壳体1上的电气设备时，直接拉动第一把手，第一把手带动圆柱形卡杆4移动，圆柱形卡杆4带动条型阻挡块5移动，条型阻挡块5带动s型伸缩弹簧一6移动，此时，s型伸缩弹簧一6将被压缩，产生弹力，当圆柱形卡杆4脱离圆型卡槽14内后，直接拉动方型连接保护盖2移动，在合页的作用下，方型连接保护盖2只能进行转动，反向操作，便可对其进行保护；
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当需要更换蜂网状透气型活性炭置放箱9内的活性炭时，直接拉动第二把手，第二把手带动圆柱形拉杆11移动，圆柱形拉杆11带动长方型防滑板13移动，长方型防滑板13带动s型伸缩弹簧二12移动，此时，s型伸缩弹簧二12将被压缩，产生弹力；
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当长方型防滑板13向上移动到一定距离时，再将蜂网状透气型活性炭置放箱9取下，然后更换活性炭，反向操作，便可将其固定在方型连接保护盖2上，继而可以在变频电机监测设备壳体1闲置时段吸附环境中的潮气，避免侵入到电气设备中，从而完成本次变频电机监测设备壳体1上的电气设备的保护工作。
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与相关技术相比较，本实用新型提供的港口起重机变频电机智能安全监测装置具有如下有益效果：
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本实用新型提供一种港口起重机变频电机智能安全监测装置，通过l型固定块3、方型连接保护盖2、圆柱形卡杆4、条型阻挡块5、s型伸缩弹簧一6、方型块7和圆型卡槽14相互配合下，能够简单有效的对变频电机监测设备壳体1上的电气设备进行保护，延长其使用寿命，通过横向顶板10、圆柱形拉杆11、长方型防滑板13和s型伸缩弹簧二12相互配合下，能够简单有效的对蜂网状透气型活性炭置放箱9进行安装或者拆卸，继而更换其中的活性炭，能够在变频电机监测设备壳体1闲置时段，吸附周围的潮气，且实施解决了变频感应电动机带来了在电磁、结构、绝缘、温升、漏电、过压、过载、短路、相序、三相负载平衡等方面的问题，便于使用者操作。
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需要说明的是，本实用新型的设备结构和附图主要对本实用新型的原理进行描述，在该设计原理的技术上，装置的动力机构、供电系统及控制系统等的设置并没有完全描述清楚，而在本领域技术人员理解上述实用新型的原理的前提下，可清楚获知其动力机构、供电系统及控制系统的具体。
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以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。