本发明属于回转机构的转动惯量技术领域，具体涉及一种用于塔机的转动惯量保护系统及塔机。
背景技术：
作为基建施工过程中关键的设备，塔式起重机的工况直接影响着建筑产品的安全性与可靠性。塔机的回转机构在运行时，电机驱动起重臂动作时起重臂本身会承受很大的扭矩，即转动惯量。而从机械设计的角度上来说，塔机起重臂所承载的转动惯量是有极限的。在塔机回转机构处于加速阶段时，大臂的驱动力矩大于阻力矩，臂尖的位置将滞后于臂根的位置，使大臂产生形变；加速过程结束后，大臂的驱动力矩与阻力矩达到平衡，大臂的形变逐渐恢复。减速过程同样也是如此。所谓大臂为塔机的平衡臂和起重臂的总称。
现有塔机在回转控制中，大多数采用的技术为在回转过程中增加涡流系统，来起到提高回转运动过程稳定性以及保护大臂的作用。涡流控制的原理是电机涡流制动器电枢随转轴一起转动，当励磁线圈通入直流电后，涡流制动器的爪极与电枢间气隙产生磁场，点数切割磁力线感生电势，形成电流(即涡流)。由涡流产生的磁场与爪极磁场相互作用，形成制动转矩，在一定的转速范围内，制动转矩与励磁电流及电枢转速近似成正比例线性关系。这种控制方式无法反馈，一旦涡流线圈出现问题，则会导致塔机在回转过程中大臂出现较大的顿挫、反弹、甚至对大臂造成永久性破坏。
技术实现要素：
针对现有技术中的技术问题，本发明提供了一种用于塔机的转动惯量保护系统及塔机，能够有效避免塔机起重臂本身在回转运行中因转动惯量过大而受到损伤。
针对现有技术中的技术问题，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种用于塔机的转动惯量保护系统，包括姿态传感器、控制器和变频器，所述姿态传感器设置在塔机平衡臂上，所述姿态传感器与所述控制器连接，所述控制器与所述变频器连接，所述变频器用于给塔机的回转电机提供三相交流电；
所述姿态传感器用于采集塔机平衡臂的瞬时速度，并将塔机平衡臂的瞬时速度发送给所述控制器；
当塔机的回转电机进入稳定工作状态时，所述控制器用于将接收的塔机平衡臂的瞬时速度与预设的速度阈值进行比较，若塔机平衡臂的瞬时速度小于等于预设的速度阈值时，所述控制器控制所述变频器停止向塔机的回转电机提供三相交流电；若塔机平衡臂的瞬时速度大于预设的速度阈值时，所述变频器继续向塔机的回转电机提供三相交流电。
进一步地，所述控制器与塔机的回转电机的编码器连接；所述控制器用于获取所述变频器设置给塔机的回转电机的理论转速，并通过所述编码器获取塔机的回转电机的实际转速，并将理论转速与实际转速作差，若差值≤1％时，则判定塔机的回转电机进入稳定工作状态，此时，所述预设的速度阈值为0.45°/s。
进一步地，所述控制器用于获取所述变频器的理论输出频率和实际输出频率，并将理论输出频率乘85％后和实际输出频率比较，若实际输出频率≥理论输出频率乘85％时，则判定塔机的回转电机进入稳定工作状态，此时，所述预设的速度阈值为0.3°/s。
进一步地，所述姿态传感器设置在塔机平衡臂的末端。
进一步地，所述姿态传感器与所述控制器之间为can通信。
进一步地，所述姿态传感器的型号为rtes-motes。
进一步地，所述控制器为可编程逻辑控制器。
一种塔机，应用所述的转动惯量保护系统。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：本发明一种用于塔机的转动惯量保护系统，由于臂尖与臂根存在位置差是由于速度差造成的，本发明将传感器放置于平衡臂上进行固定，使用传感器对平衡臂的瞬时速度进行检测，即姿态传感器采集塔机平衡臂的瞬时速度，并将塔机平衡臂的瞬时速度发送给控制器；当塔机的回转电机进入稳定工作状态时，控制器将接收的塔机平衡臂的瞬时速度与预设的速度阈值进行比较，若塔机平衡臂的瞬时速度小于等于预设的速度阈值时，控制器控制变频器停止向塔机的回转电机提供三相交流电；若塔机平衡臂的瞬时速度大于预设的速度阈值时，变频器继续向塔机的回转电机提供三相交流电。本发明增加了对塔机回转过程中对大臂的保护措施，能够有效避免塔机起重臂本身在回转运行中因转动惯量过大而受到损伤，提高塔机自身的可靠性及稳定性。
进一步地，本发明将姿态传感器设置在塔机平衡臂的末端，能够更加准确的获取到塔机平衡臂的瞬时速度，进而使得系统控制更加可靠。
进一步地，本发明的姿态传感器与控制器之间采用can通信，该通信技术成熟可靠性高。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式中的技术方案，下面将对具体实施方式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方式，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。
图1为实施例中系统控制逻辑框图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明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做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。
作为本发明的某一具体实施例，一种用于塔机的转动惯量保护系统，包括姿态传感器、控制器和变频器，姿态传感器设置在塔机平衡臂上，优选的，姿态传感器安装在塔机平衡臂的末端，姿态传感器的型号为rtes-motes，控制器为可编程逻辑控制器(西门子s7-300系列plc)，变频器为hf300系列变频器。
如图1所示，姿态传感器与控制器的通讯为can总线协议通信，控制器与变频器通过dp协议进行通讯。变频器用于给塔机的回转电机提供三相交流电。姿态传感器用于采集塔机平衡臂的瞬时速度，并将塔机平衡臂的瞬时速度发送给控制器。控制器用于判断塔机的回转电机是否进入稳定工作状态，当塔机的回转电机进入稳定工作状态时，控制器用于将接收的塔机平衡臂的瞬时速度与预设的速度阈值进行比较，若塔机平衡臂的瞬时速度小于等于预设的速度阈值时，控制器控制变频器停止向塔机的回转电机提供三相交流电；若塔机平衡臂的瞬时速度大于预设的速度阈值时，变频器继续向塔机的回转电机提供三相交流电。
本实施例中，应用于塔机型号为stc600的塔机上，回转机构为回转平台上水平对置4台机构提供动力，机构所使用电机型号为：ytrvfw132m3-4f1/b60，额定转速为1230r/min，额定频率为50hz。该塔机所用回转为档位控制，转速为0～0.7r/min。
在系统通电运行后，型号为s7-300系列的可编程逻辑控制器判断塔机的回转电机是否进入稳定工作状态。具体包括以下两种判断方式。
一、控制器与塔机的回转电机的编码器连接，控制器用于获取变频器设置给塔机的回转电机的理论转速，并通过编码器获取塔机的回转电机的实际转速，并将理论转速与实际转速作差，若二者的差值≤1％时，则判定塔机的回转电机进入稳定工作状态，控制器读取此时姿态传感器采集的瞬时速度值。
若此时的瞬时速度值≤0.45°/s时，控制器控制变频器立即切断向塔机的回转电机提供三相交流电，并提示为故障状态，即停止向塔机的回转电机提供三相交流电。
若此时的瞬时速度值＞0.45°/s时，则判断为正常运行状态，变频器继续向塔机的回转电机提供三相交流电。
二、控制器用于获取变频器的理论输出频率和实际输出频率，并将理论输出频率乘85％后和实际输出频率比较，若实际输出频率≥理论输出频率乘85％时，则判定塔机的回转电机进入稳定工作状态，控制器读取此时姿态传感器采集的瞬时速度值。
若此时的瞬时速度值≤0.3°/s时，控制器控制变频器立即切断向塔机的回转电机提供三相交流电，并提示为故障状态，即停止向塔机的回转电机提供三相交流电。
若此时的瞬时速度值＞0.3°/s时，则判断为正常运行状态，变频器继续向塔机的回转电机提供三相交流电。
本发明以此来对塔机的回转机构进行精准控制，从而实现塔机回转过程中对大臂的大惯量保护。
本发明对塔机回转机构现有控制方式的基础上，增加了对塔机回转过程中对大臂的保护措施，提高塔机自身的可靠性及稳定性。综上所述，此发明在塔机市场将会更加被广泛应用。
最后应说明的是：以上实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，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：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
1.一种用于塔机的转动惯量保护系统，其特征在于，包括姿态传感器、控制器和变频器，所述姿态传感器设置在塔机平衡臂上，所述姿态传感器与所述控制器连接，所述控制器与所述变频器连接，所述变频器用于给塔机的回转电机提供三相交流电；
所述姿态传感器用于采集塔机平衡臂的瞬时速度，并将塔机平衡臂的瞬时速度发送给所述控制器；
当塔机的回转电机进入稳定工作状态时，所述控制器用于将接收的塔机平衡臂的瞬时速度与预设的速度阈值进行比较，若塔机平衡臂的瞬时速度小于等于预设的速度阈值时，所述控制器控制所述变频器停止向塔机的回转电机提供三相交流电；若塔机平衡臂的瞬时速度大于预设的速度阈值时，所述变频器继续向塔机的回转电机提供三相交流电。
2.根据权利要求1所述的一种用于塔机的转动惯量保护系统，其特征在于，所述控制器与塔机的回转电机的编码器连接；
所述控制器用于获取所述变频器设置给塔机的回转电机的理论转速，并通过所述编码器获取塔机的回转电机的实际转速，并将理论转速与实际转速作差，若差值≤1％时，则判定塔机的回转电机进入稳定工作状态，此时，所述预设的速度阈值为0.45°/s。
3.根据权利要求1所述的一种用于塔机的转动惯量保护系统，其特征在于，所述控制器用于获取所述变频器的理论输出频率和实际输出频率，并将理论输出频率乘85％后和实际输出频率比较，若实际输出频率≥理论输出频率乘85％时，则判定塔机的回转电机进入稳定工作状态，此时，所述预设的速度阈值为0.3°/s。
4.根据权利要求1所述的一种用于塔机的转动惯量保护系统，其特征在于，所述姿态传感器设置在塔机平衡臂的末端。
5.根据权利要求1所述的一种用于塔机的转动惯量保护系统，其特征在于，所述姿态传感器与所述控制器之间为can通信。
6.根据权利要求1所述的一种用于塔机的转动惯量保护系统，其特征在于，所述姿态传感器的型号为rtes-motes。
7.根据权利要求1所述的一种用于塔机的转动惯量保护系统，其特征在于，所述控制器为可编程逻辑控制器。
8.一种塔机，其特征在于，应用如权利要求1至7任一项所述的转动惯量保护系统。
技术总结