用新方法對(duì)環(huán)鏈電動(dòng)葫蘆進(jìn)行能效監(jiān)測(cè)

時(shí)間：2022-05-23作者：藍(lán)創(chuàng)起重機(jī)械（江蘇）有限公司瀏覽：391

陶守凱

藍(lán)創(chuàng)起重機(jī)械（江蘇）有限公司  江蘇東臺(tái)  224200

摘 要：針對(duì)目前環(huán)鏈電動(dòng)葫蘆能效測(cè)試測(cè)量數(shù)據(jù)分散、運(yùn)行控制自動(dòng)化程度低、測(cè)試采集裝置布置繁瑣、測(cè)試效率低的問題，采用微控制器技術(shù)，研發(fā)了一款集供給能采集、負(fù)載高度測(cè)量、有效能計(jì)算、能效值計(jì)算、能效分級(jí)、運(yùn)行自動(dòng)控制于一體的多功能、便攜式的電動(dòng)葫蘆能效測(cè)試儀。該測(cè)試儀融入了物聯(lián)網(wǎng)和云平臺(tái)技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)能效的在線監(jiān)測(cè)和云監(jiān)控。該測(cè)試儀的研發(fā)大大提高了電動(dòng)葫蘆能效測(cè)試的測(cè)試效率和測(cè)試精度，為環(huán)鏈電動(dòng)葫蘆能效測(cè)試和能效遠(yuǎn)程監(jiān)管提供了技術(shù)支持。

 

關(guān)鍵詞：環(huán)鏈電動(dòng)葫蘆 能效監(jiān)測(cè) 自動(dòng)化測(cè)試 物聯(lián)網(wǎng)

 

電動(dòng)葫蘆能效測(cè)試和能效評(píng)價(jià)的研究和應(yīng)用在我國(guó)剛剛起步，國(guó)家對(duì)電動(dòng)葫蘆能效的要求日益規(guī)范。GB/T30028—2013《電動(dòng)葫蘆能效測(cè)試方法》規(guī)范了電動(dòng)葫蘆的能效測(cè)試方法，GB/T12745—2016《電動(dòng)葫蘆能效限額》，規(guī)定了各種電動(dòng)葫蘆的低能效限額，根據(jù)能效值劃分了能效等級(jí)。

目前，電動(dòng)葫蘆能效測(cè)試多在電動(dòng)葫蘆試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行，而具備國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的能效測(cè)試臺(tái)較少，測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性和精度不高。由于電動(dòng)葫蘆能效測(cè)試過程中測(cè)量點(diǎn)較分散，需要在不同位置安裝傳感器和信號(hào)采集器，傳統(tǒng)電動(dòng)葫蘆試驗(yàn)臺(tái)通過現(xiàn)場(chǎng)總線傳輸測(cè)量數(shù)據(jù)，安裝部署流程繁瑣，測(cè)試流程的自動(dòng)化程度不高。所以，研制一種集成式、自動(dòng)化電動(dòng)葫蘆能效測(cè)試裝置，提高電動(dòng)葫蘆能效測(cè)試的自動(dòng)化和信息化，對(duì)電動(dòng)葫蘆的能效能效測(cè)試、標(biāo)準(zhǔn)研究、節(jié)能設(shè)計(jì)、節(jié)能監(jiān)管等具有重要意義。

1硬件組成

1.1系統(tǒng)總體組成

圖1所示測(cè)試儀主要由微控制器、數(shù)據(jù)接口轉(zhuǎn)換模塊、電能采集模塊、ZigBee無線通訊模塊、負(fù)載高度測(cè)量模塊、SD卡存儲(chǔ)模塊、GSM無線通訊模塊、觸摸屏、IO驅(qū)動(dòng)模塊和電池模塊組成。

 

 

圖1 系統(tǒng)總成

 

1.2主要配置

1.2.1電池供電模塊,包括鋰電池、電池充放電保護(hù)電路、穩(wěn)壓電路，鋰電池作為電池充放電保護(hù)電路供電電源；電池充放電保護(hù)電路用于鋰電池發(fā)生過充放電時(shí)自動(dòng)切斷外部充放電回路；穩(wěn)壓電路對(duì)鋰電池的輸出電壓進(jìn)行穩(wěn)壓濾波，為其他模塊提供穩(wěn)定的工作電壓。電池充放電保護(hù)電路采用S-8262A芯片保護(hù)模塊。電池的組成結(jié)構(gòu)見圖2。

 

圖2 電池組成結(jié)構(gòu)

1.2.2電能采集模塊,采用DSSX/DTSX838型三相智能電表，可同時(shí)測(cè)量電能、電壓、電流等數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確度為0.5級(jí)。

1.2.3ZigBee無線通信模塊。采用CC25302.4GHz通信芯片，支持ZigBee通信協(xié)議，通信速率達(dá)250Kbps，且具有低功耗特性。

1.2.4負(fù)載高度測(cè)量模塊采用激光測(cè)距傳感器，精度達(dá)1mm，量程達(dá)50m，適用于大多數(shù)環(huán)境下的能效測(cè)試。

1.2.5微控制器采用STM32F407VET6型微控制器，控制測(cè)試流程的運(yùn)行，控制器主頻為168MHz，滿足運(yùn)

算要求，同時(shí)具有4路串口外設(shè)，滿足測(cè)試儀多路通訊接口的需求，并具有SDIO接口，可擴(kuò)展SD卡存儲(chǔ)。

1.2.6GSM無線通信模塊采用RisymA6型通信模組，支持GPRS數(shù)據(jù)傳輸，支持TCP、HTTP通訊方式。

1.2.7觸摸屏交互模塊采用DMT80480T050_02W型串口觸摸屏，提供測(cè)試流程所需的GUI顯示，工作穩(wěn)定，適用于工業(yè)級(jí)場(chǎng)景。

2工作原理

微控制器運(yùn)行測(cè)試程序，通過觸摸屏輸入?yún)?shù)、指令和顯示，通過IO口驅(qū)動(dòng)模塊，按照規(guī)定流程控制電動(dòng)葫蘆運(yùn)行（上升、懸停、下降、停止），同時(shí)通過RS485轉(zhuǎn)TTL模塊發(fā)送命令給電能采集模塊，然后讀取RS485轉(zhuǎn)TTL模塊轉(zhuǎn)發(fā)回的數(shù)據(jù)，并通過Zigbee無線通信模塊發(fā)送命令給與Zigbee無線通信模塊連接的負(fù)載高度測(cè)量模塊，讀取Zigbee無線通信模塊轉(zhuǎn)發(fā)回的數(shù)據(jù)，計(jì)算具體能效。將測(cè)試過程數(shù)據(jù)和能效數(shù)據(jù)以文件的形式存儲(chǔ)到SD卡存儲(chǔ)模塊，然后通過GSM無線通信模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送到服務(wù)器端；電能采集模塊采集測(cè)試過程中電動(dòng)葫蘆的耗電量、電壓以及電流數(shù)據(jù)；Zigbee無線通信模塊負(fù)責(zé)微控制器和負(fù)載高度測(cè)量模塊之間的通信；負(fù)載高度測(cè)量模塊負(fù)責(zé)測(cè)試過程中電動(dòng)葫蘆所帶負(fù)載的高度測(cè)量；RS485轉(zhuǎn)TTL模塊負(fù)責(zé)微處理器主控模塊和電能采集模塊之間的通信；電池供電模塊為各模塊提供電能；SD卡存儲(chǔ)模塊存儲(chǔ)測(cè)試過程數(shù)據(jù)及能效數(shù)據(jù)文件；IO口驅(qū)動(dòng)模塊放大微控制器IO口弱電信號(hào)，輸出至與之連接的電動(dòng)葫蘆電氣控制箱端口。

3功能特點(diǎn)

3.1集成度高集供給能測(cè)試、有效能測(cè)試、起升高度測(cè)試、能效等級(jí)劃分為一體。

3.2運(yùn)行自動(dòng)控制按照GB/T30028—2013《電動(dòng)葫蘆能效測(cè)試方法》規(guī)定的測(cè)試流程，電動(dòng)葫蘆自動(dòng)升降運(yùn)行。

3.3基于物聯(lián)網(wǎng)的無線通訊激光測(cè)距儀測(cè)出的數(shù)據(jù)通過ZigBee無線傳給微控制器，計(jì)算結(jié)果通過GSM無線傳給服務(wù)器。

3.4基于云平臺(tái)的數(shù)據(jù)分析測(cè)試的數(shù)據(jù)通過GSM

傳給服務(wù)器，服務(wù)器中的云平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

3.5采用觸摸屏的人機(jī)界面 數(shù)據(jù)輸入、運(yùn)行操作和顯示通過觸摸屏實(shí)現(xiàn)，方便快捷。

3.6結(jié)構(gòu)緊湊體積小，質(zhì)量輕，便于攜帶。

3.7布線方便 只需將控制輸出線接到電動(dòng)葫蘆的接觸器上。

3.8應(yīng)用廣泛 儀器的測(cè)試能力不受電動(dòng)葫蘆噸位的限制，并且可以應(yīng)用在工頻和變頻電動(dòng)葫蘆上。

4測(cè)試數(shù)學(xué)模型

4.1供給能測(cè)量

通過智能電表測(cè)量電動(dòng)葫蘆起升機(jī)構(gòu)在特定工作級(jí)別下的測(cè)試周期內(nèi)完成起升動(dòng)作所輸入的能量，即供給能，計(jì)算式為（1）

式中：E為10個(gè)運(yùn)行周期的供給能，Di為*i個(gè)周期電動(dòng)葫蘆在上升階段從電能表上讀出的數(shù)據(jù)。

4.2高度測(cè)量

采用激光測(cè)距儀測(cè)量起升距離，測(cè)量方向垂直向下，并與重力方向的角度差不大于0.5°，地面放置反光板，反光板垂直于起升距離的測(cè)量方向。起升距離為（2）

式中：li1為*i個(gè)周期起升前激光測(cè)距儀讀數(shù)；li2為*i個(gè)周期起升后，載荷完全靜止時(shí)激光測(cè)距儀讀數(shù)。

4.3有效能測(cè)量

根據(jù)電動(dòng)葫蘆的測(cè)試起重載荷和測(cè)試起升行程，計(jì)算電動(dòng)葫蘆在規(guī)定的工作周期內(nèi)完成升降動(dòng)作所產(chǎn)生的勢(shì)能的變化即有效能，計(jì)算式為（3）

式中：Q為10個(gè)工作周期內(nèi)的有效能，G為電動(dòng)葫蘆實(shí)際起升載荷質(zhì)量，Hi為電動(dòng)葫蘆載荷在*i個(gè)工作周期起升的距離。

4.4能效計(jì)算

根據(jù)規(guī)定工作周期內(nèi)輸入能和有效能之比，計(jì)算電動(dòng)葫蘆的能效值，計(jì)算式為（4）



 

 

5測(cè)試流程

5.1測(cè)試開始前

首先，準(zhǔn)備好被測(cè)電動(dòng)葫蘆額定載荷。其次，將測(cè)試儀的控制輸出線接到電動(dòng)葫蘆控制箱的接觸器上，單速電動(dòng)葫蘆有上升和下降兩個(gè)接觸器分別控制電動(dòng)葫蘆的上升和下降，雙速電動(dòng)葫蘆有快升、快降、慢升、慢降，4個(gè)接觸器分別控制葫蘆的慢速升降和快速升降。后，接入外部電源。短期測(cè)試不需要額外電源，測(cè)試儀自帶電池電源，長(zhǎng)期測(cè)試時(shí)需要接通外部電源。

5.2測(cè)試中

首先，啟動(dòng)測(cè)試儀。其次，輸入?yún)?shù)。通過觸摸屏輸入一個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)周期中起升、懸停、下降、停止的時(shí)間長(zhǎng)度，輸入運(yùn)轉(zhuǎn)周期數(shù)，輸入電動(dòng)葫蘆參數(shù)和測(cè)試信息。然后，啟動(dòng)測(cè)試。點(diǎn)擊觸摸屏上的啟動(dòng)觸摸鍵，

啟動(dòng)測(cè)試程序。后，注意觀察測(cè)試工況。測(cè)試過程中出現(xiàn)制動(dòng)下滑量過大、負(fù)載高度過低、能耗過高或達(dá)不到試驗(yàn)條件，或試驗(yàn)出現(xiàn)危險(xiǎn)狀況時(shí)，點(diǎn)擊觸摸屏上的停止觸摸鍵，停止試驗(yàn)。

5.3試驗(yàn)結(jié)束

電動(dòng)葫蘆運(yùn)行周期達(dá)到設(shè)定的周期數(shù)后，系統(tǒng)自動(dòng)停止運(yùn)行，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在SD卡存儲(chǔ)模塊中，并通過GSM將數(shù)據(jù)發(fā)送給服務(wù)端。為了防止網(wǎng)絡(luò)故障和儀器故障及其他原因造成的數(shù)據(jù)丟失，試驗(yàn)結(jié)束后可將數(shù)據(jù)導(dǎo)出到電腦或者移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備上備份。

6. 藍(lán)創(chuàng)起重LANC環(huán)鏈電動(dòng)葫蘆的特點(diǎn)及檢驗(yàn)

6.1環(huán)鏈電動(dòng)葫蘆的整體特點(diǎn)

1、外殼：鋁合金外殼，堅(jiān)實(shí)而輕質(zhì)。有特殊散熱片，散熱快，克連續(xù)使用，效率達(dá)百分之四十，可使用在化工廠、電鍍廠等地方；

2、旁磁剎車：新設(shè)計(jì)的磁力產(chǎn)生器，其特性為產(chǎn)磁?？稍谇袛嚯娫吹耐瑫r(shí)間剎車，吊重時(shí)剎車及時(shí)可靠；

3、限位開關(guān)：吊上吊下都有限位開關(guān)裝置，使自動(dòng)停止，防止鏈條**出，確?？煽浚?/span>

4、鏈條：采用FEC G80 加熱處理合金鋼鏈條。在雨水、海水、化學(xué)品及其他惡劣狀況下使用；

5、吊鉤：經(jīng)熱鍛造，強(qiáng)度高，不易斷裂。下吊鉤可旋轉(zhuǎn)360度，附吊鉤舌片，確保操作可靠；

6、支撐架：吊重支撐架由兩片鋼板組合，非常堅(jiān)固；

7、變壓器：24v/36v/48v等變壓裝置。操作時(shí)，萬一漏電，克防止意外發(fā)生，下雨時(shí)，可保證操作可靠；

8、電磁接觸器：可高頻率使用，沒有問題；

9、逆向保護(hù)器：特殊電器裝置，當(dāng)電源接線錯(cuò)誤時(shí)，控制電路無法動(dòng)作；

10、按鈕開關(guān)：使用防水按鈕開關(guān)，輕便耐用。

 

6.2藍(lán)創(chuàng)起重環(huán)鏈電動(dòng)葫蘆產(chǎn)品生產(chǎn)測(cè)試全流程簡(jiǎn)介

藍(lán)創(chuàng)起重機(jī)械（江蘇）有限公司是一家環(huán)鏈電動(dòng)葫蘆、KBK軌道、懸臂吊、智能輔助提升設(shè)備等的生產(chǎn)公司，公司產(chǎn)品種類齊全，隨著市場(chǎng)發(fā)展，產(chǎn)品不斷升級(jí)，并獲得客戶**。環(huán)鏈電動(dòng)葫蘆目前主要分為L(zhǎng)CK系列和LCR系列，分別對(duì)應(yīng)的是兩款不同時(shí)間的環(huán)鏈電動(dòng)葫蘆，增加了現(xiàn)場(chǎng)物料提升設(shè)備的選擇性，一種屬于常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)款提升葫蘆，一種屬于變頻器控制提升葫蘆。作為環(huán)鏈電動(dòng)葫蘆生產(chǎn)廠家，始終緊盯生產(chǎn)，牢固生產(chǎn)品質(zhì)，為用戶提供高品質(zhì)環(huán)鏈電動(dòng)葫蘆是我們的使命。下面簡(jiǎn)單介紹下我們公司環(huán)鏈電動(dòng)葫蘆生產(chǎn)測(cè)試的全部流程。

環(huán)鏈電動(dòng)葫蘆由電機(jī)、齒輪箱、中間件、鏈條、電器控制系統(tǒng)等組成。我們從原料采購(gòu)、加工、組裝、測(cè)試、出廠，全流程控制。

6.2.1原料采購(gòu)

原料主要指鑄件毛坯件、吊鉤件、鋁合金外殼件、齒輪、電纜、電器等各種組成部件；

6.2.2加工

鑄件、毛坯件等進(jìn)廠后，經(jīng)過倉(cāng)庫(kù)初檢，并由機(jī)加領(lǐng)料，按照?qǐng)D紙加工。我公司擁有數(shù)控機(jī)床5臺(tái)，加工機(jī)床5臺(tái)，鉆床、磨床等11臺(tái)，能滿足常規(guī)件加工，以及非標(biāo)定制加工；

6.2.3組裝

經(jīng)過機(jī)加機(jī)床的加工后，有組裝部門進(jìn)行葫蘆初步組裝，在根據(jù)加工工藝說明書后，進(jìn)行初步組裝測(cè)試，這里主要測(cè)試葫蘆的運(yùn)行順暢程度、噪音程度等；

6.2.4測(cè)試

在經(jīng)過初步測(cè)試后，由測(cè)試人員進(jìn)行整體通電測(cè)試，這里需要對(duì)葫蘆電機(jī)能效、通電運(yùn)行噪音、葫蘆是否卡頓等情況進(jìn)行了解，按照工藝說明書的要求，對(duì)不滿足要求的葫蘆進(jìn)行下一步調(diào)整，其他滿足能效、工藝要求的轉(zhuǎn)運(yùn)到噴涂線；

6.2.5噴涂

藍(lán)創(chuàng)起重機(jī)械所使用的噴涂線是全自動(dòng)噴涂線，葫蘆在全流程中，不落地，保持外形美觀，漆面完整。

6.2.6打包

環(huán)鏈電動(dòng)葫蘆經(jīng)過能效測(cè)試、 噴涂之后，在流水線中流轉(zhuǎn)到打包區(qū)域，在打包區(qū)域，葫蘆完成整體組裝，通電測(cè)試，在和用戶確認(rèn)的高度等在這一步就要實(shí)現(xiàn)。

6.2.7發(fā)貨

經(jīng)過以上步驟之后，環(huán)鏈電動(dòng)葫蘆整體組裝測(cè)試打包全部結(jié)束了，并有打包區(qū)域人員，用鏟車運(yùn)到待發(fā)貨區(qū)域，經(jīng)過倉(cāng)庫(kù)人員入庫(kù)后，方可按要求通知物流發(fā)貨。

7. 結(jié)束語(yǔ)

能效檢測(cè)和電動(dòng)葫蘆運(yùn)行自動(dòng)控制于一體，提升了檢測(cè)效率，降低了檢測(cè)工作量。供給能檢測(cè)、有效能檢測(cè)、能效計(jì)算、環(huán)鏈電動(dòng)葫蘆運(yùn)行控制同步進(jìn)行，避免了量值傳送、偏差變大、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)偏差及數(shù)據(jù)舍入等造成的偏差。引進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，完成能效在線監(jiān)控。不但能夠進(jìn)行單機(jī)能效檢測(cè)，還可以將儀器放到實(shí)地完成遠(yuǎn)程的能耗監(jiān)測(cè)。測(cè)試報(bào)告通過GSM發(fā)送給服務(wù)器云平臺(tái)，可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)一步分析處理，為能效云平臺(tái)的搭建提供了基礎(chǔ)。

 

參考文獻(xiàn)

[1]GB/T30028—2013電動(dòng)葫蘆能效測(cè)試方法研究[S].

[2]GB/T12745—2016電動(dòng)葫蘆能效測(cè)試方法研究[S].

[3]王松雷，黃永明，劉安國(guó) ，基于物聯(lián)網(wǎng)的電動(dòng)葫蘆能效自動(dòng)化測(cè)試儀[G]起重運(yùn)輸機(jī)械2019（1）127-129

[4]藍(lán)創(chuàng)起重機(jī)械環(huán)鏈電動(dòng)葫蘆選型手冊(cè) 2019版

 





藍(lán)創(chuàng)起重機(jī)械（江蘇）有限公司專注于防爆環(huán)鏈電動(dòng)葫蘆,粉塵防爆電動(dòng)葫蘆,鏈條電動(dòng)葫蘆,無塵電動(dòng)葫蘆,環(huán)鏈電動(dòng)葫蘆廠家,環(huán)鏈葫蘆,雙吊鉤電動(dòng)葫蘆,潔凈葫蘆,潔凈環(huán)鏈電動(dòng)葫蘆,潔凈行吊等, 歡迎致電 13056164037

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