Study of drive currents for lifting bridge cranes of metallurgical enterprises for early diagnosis of load excess weight

Alexander Gerasimuk,Irina Semykina,Mikhail Kipervasser

doi:10.31897/pmi.2021.1.13

Alexander Gerasimuk, Irina Semykina + Show 1 more

Open Access

https://doi.org/10.31897/pmi.2021.1.13

Copy DOI

Abstract

The article discusses an approach based on the analysis of the drive motor currents to create an additional means of protection against emergency situations during the operation of bridge cranes associated with lifting a load with a mass exceeding the permissible one. A mathematical model of an overhead crane drive is described, as well as the results of computer simulation. It is shown that in the process of lifting up, before the stage of lifting the load, the stator current of the drive electric motor does not depend of the load mass, but when the load is detached, already for several periods of the mains voltage after the rope is pulled, when the mass of the load is exceeded, a measurable excess of the amplitude value of the current is recorded. This pattern has been confirmed for a number of cranes of various lifting capacities used at metallurgical enterprises. The possibility of diagnosing excess weight of the lifted load with a higher speed than existing mechanical methods of overload control is demonstrated, at the same time it is not required to make changes to the structural elements of overhead cranes.

Highlights

Работы [30, 31] рассматривают систему защиты от перегрузки при подъеме для кранов морского назначения в составе системы управления с упреждением, для функционирования которой используются совместно динамическая модель серводвигателя тяговой лебедки и подъемного механизма с грузом, однако отличия конструкции не позволяют переложить такой подход на мостовые краны металлургических предприятий.
Системы защиты от превышения массы груза с применением методов косвенного контроля для крановых механизмов применяются активно, однако эффективный подход для мостовых кранов, не требующий установки в механической подсистеме крана дополнительных датчиков, а использующий информацию о динамическом состоянии электродвигателей, в настоящее время отсутствует.
Для создания дополнительного средства предотвращения аварийных ситуаций – подъема грузов недопустимой массы – с использованием контроля токов электродвигателя механизма подъема мостового крана необходимо проводить анализ его динамического состояния, а при анализе динамических режимов электроприводов горно-металлургического оборудования необходимо обязательно учитывать динамику механической подсистемы [4].

Summary

Introduction

Работы [30, 31] рассматривают систему защиты от перегрузки при подъеме для кранов морского назначения в составе системы управления с упреждением, для функционирования которой используются совместно динамическая модель серводвигателя тяговой лебедки и подъемного механизма с грузом, однако отличия конструкции не позволяют переложить такой подход на мостовые краны металлургических предприятий. Системы защиты от превышения массы груза с применением методов косвенного контроля для крановых механизмов применяются активно, однако эффективный подход для мостовых кранов, не требующий установки в механической подсистеме крана дополнительных датчиков, а использующий информацию о динамическом состоянии электродвигателей, в настоящее время отсутствует.

Results

Conclusion