智能自动送料货运升降梯控制系统的创新设计

智能自动送料货运升降梯控制系统的创新设计
作者：于洋马俊
来源：《消费电子》2012年第16期
摘要：施工升降机是建筑施工中的重要设备，也是施工现场容易发生事故的危险源。

本文从升降机的选型、布置、施工验收以及使用中的安全防范进行阐述，来说明智能自动送料货运升降梯控制系统的创新设计。

关键词：升降机；安全措施；控制系统
中图分类号：TP273.5 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2012） 16-0078-01
高层建筑工程的施工过程中，垂直运输经常会用到施工升降机，由于机械使用或管理不当，重大安全事故时有发生，而且往往是群伤、群亡事故，对社会影响极为严重，对创建和谐社会造成重大负面影响。

货运升降平台是一种必须以人手控制升降机门的货运专用升降机械，货运升降机一般比客运升降机大、载重多，由2000至5000公斤不等，多数都是采用曳引式。

货运升降机内一般没有很好的装饰，以避免运货时被损坏，一般都有专门的电梯控制人员值守，控制的升降机门开关。

一、设计要求
（一）技术要求。

智能自动送料货运升降梯必须达到一定的技术指标，以便保证升降机的正常运行和操作者的舒适性，主要技术指标有：承重量要满足每个升降机能够提升2000kg 的重物；升降速度要求满足加载条件下不超过0.15m/s，空载条件下超过0.25m/s；另外水平轨道每200mm 的最大偏差不应大于1mm；升降装置可以360°回转。

（二）安全性要求。

智能自动送料货运升降梯的设计必须要保证被送物料的运输安全，因此要求传动机构能够自锁，并且要安装保险装置，防止被送物料在升降机发生故障时跌落，另外连接点的设计应能防止物料支撑部分发生意外时连接点脱离。

二、主要技术问题
（一）大载荷拖动技术。

现有普遍使用的蜗轮蜗杆减速机的传动比已经不能满足升降机高速度的选型要求，需开发新型减速传动技术，从而扩大速比的选择范围，特别是高速下的小速比技术产品；同时大载荷下电机功率的增大，也会增大电能的消耗。

最常见的处理方法有：1）采用高精度斜齿、锥齿减速传动技术增大速比，特别是小速比范围，以适应高速度选择。

2）采用新型吊笼对重技术，降低电机功率，增大有效载重量，节省电能。

3）采用变频调速技术，改变电机转速，提高吊笼运行速度，增加起制动平稳性。

另外还可以通过一些新工艺的研
究，提高齿轮齿条、导轨架标准节的加工质量与结合处精度，解决高速重载下运行的平稳性与降低噪声要求。

（二）升降机多功能技术。

本着提高性能、增加功能的设计原则，使目标产品全部或部分替代塔机作业，将原来需用塔机完成起吊钢筋及混凝土的任务用多功能升降机来完成，降低了设备投入。

升降机附加多种运载功能后，使吊笼仍能够满足运行条件及载人要求。

在吊笼下方增设混凝土上料系统，可以运载≥0.7m3的混凝土，并具有混凝土自卸功能，方便装卸及运输安全。

自卸过程包括料斗的前后平移以及料斗门的启闭与向外倒料过程。

同时还设有可升降施工作业平台，解决人员和物料的水平运输问题。

（三）升降机多适应性技术。

升降机应适应一些复杂施工安装条件，如大型电站的高大烟囱、冷却塔、建材行业的水泥储存仓、跨江河输电塔等异型高耸建筑物。

在吊笼出口增设1套长度可变的水平作业平台，完成人员物料的空中水平运送任务。

在吊笼标准节侧面安装1套平台专用的爬升与锁定轨道，防止平台传递过来的载荷破坏升降机主体结构。

平台提升动力利用吊笼缓慢上行将其提到所需高度，保持与施工面平齐。

为适应不同水平距离的运输要求，平台长度为可变化组合形式，使平台与施工面缝隙最小，从而满足了升降机的安全要求。

另外为了适应不同附着安装条件，通常还采用柔性附着技术，以增强升降机的适应性。

（四）安全保护技术。

文章除了对现有升降机的安全技术进行研究以外，还利用声光机电一体化技术，提升了拉板式超载保护装置的测量精确，有效地防止了升降机标准节在接高、拆除过程中，由于吊笼上限位碰块移位或人为拆除而造成的吊笼意外冒顶事故的发生。

一旦升降机由于故障而滞留在空中时，可以利用该装置将吊笼安全匀速地降至某一安全位置，便于人员逃生及设备维护。

这种全封闭式电缆和双向止逆式电缆防护导向装置，彻底解决困扰行业多年的电缆保护难题。

三、主要创新点
（一）整机技术创新。

整机技术的创新主要包括输送施工人员、细长材料、建筑构件、混凝土等施工材料的垂直与水平运输功能，其区别于一般施工升降机产品，实现了一机多用的技术创新。

多适应性技术指的是，通过超长、可调节长度的空中水平作业平台以及远距离附着技术，使得升降机除适应常规垂直运输需要以外，还可在异型建筑施工时完成人员物料等的水平运送，扩大适用范围。

吊笼侧背式运送钢筋等细长建筑构件方面也有所突破，比如采用齿轮齿条传动方式实现混凝土的水平移动，采用电动推杆实现混凝土的自卸功能，保证混凝土卸料过程中更加安全、高效，减轻劳动强度。

值得一提的是平台可适应范围：1.3m～10m，宽2m，增大了升降机的使用范围。

（二）升降机节能技术创新。

通过智能化的运行程序设计使吊笼的运行速度根据载荷大小进行自动调整（重载低速、轻载高速）。

变频调速技术使升降机在向下运行时将位能负载形成的势能转化为电能，再将电能回馈至局域网，改变传统技术将电能变为热能，通过电阻发热消耗。

高速重载自适应设定速度的先进技术有效降低了电动机功率无谓的浪费，节约电能。

在大高度升降机运行时节能效果尤为明显，比传统升降机节能25%以上。

（三）安全保护技术创新。

拉板式超载保护技术远高于现有剪力销式超载装置的测量精度，可以将载荷测量精度提高到±5%内；具有安装方便、重复测量精度高等优点；在拉力传感器出现意外断裂时，防护板能有效防止吊笼坠落，实现二次保护。

光机电一体化的吊笼防冒顶技术，有效防止在升降机标准节加高或拆除时人为将原有的上限位保护装置拆除，从而出现吊笼冒顶事故；另外还利用红外感应技术能精确测量到吊笼向上运行时距离最上端标准节的安全距离，及时报警并立即切断运行电源。

四、结束语
多功能施工升降机的研发带来了巨大的社会效益，主要体现在以下几方面。

本课题所形成的技术和产品，改变了电力建设中高大烟囱、冷却塔等异型高耸建筑施工的设备落后状况，减少了设备成本、提高了施工效率、减少了安全事故发生。

新技术、新装置的推广应用，改变了送变电行业、气象观测和航天军工领域、露天高耸构筑物及登高检修所需的登高电梯设备长期依赖进口的局面。

制定的新标准已被行业普遍采用，所形成的新技术、新装置和新工艺成果已被国内10余家企业采用，推动了行业技术进步。

参考文献：
[1]张文修，粗糙集理论与方法[M].北京：科学出版社，2006：10-17.。