[发明专利]一种利用电机能耗测量电机提升的重物的质量的系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及对电机承载重物的质量进行测量的系统和方法，具体的讲是一种通过测量电机工作中的各种参数综合分析判断其承载的重物的质量和方法。

背景技术

现有的通过电机驱动的吊装设备的吊装重量的精确计算难以实现，通常的方法是用张力传感器测量，此种技术与电子称的原理完全一样，采用应变片式测量方式及杠杆原理，即传感器上受到外力后输出一个相应的信号，根据信号关系测出重量。

然而，由于张力传感器测得的重量为静态重量，且传感器容易受外界因素，例如：震动、环境等多种因素的干扰，因此测量精度无法保证。此外，通常40T起重设备用3t、5t的传感器，可见传感器的可放大倍数很大，因此很小的干扰会产生很大的误差，误差一般可达到3％至5％。

发明内容

为解决前述问题，本发明提供了一种测量单相或三相交流电机、或直流电机承载重物的质量的方法，其包括：采集一未知质量的重物提升过程中的数据，从中筛选出电机在额定转速附近稳定工作的一连续位置段的数据，计算出电机在该连续位置段的总能耗，再根据预先得到的重物质量与该段总能耗的函数关系计算得出重物重量。

具体的讲，该得到的重物质量与该段总能耗的函数关系的获取方法包括：对电机在吊装具有第一质量的重物过程中的多个位置的电机工作电压、电机工作电流、电机转速以及重物高度进行采样；从采样得到的数据中筛选出电机转速位于及或临近额定转速的电机工作电压、电机工作电流以及高度数据组；根据采样结果计算电机在该位置段的总功耗；改变重物质量并重复前述采样、筛选以及总能耗计算操作；根据该位置段重物质量和总能耗额关系，依照二次曲线拟合方式，计算二次曲线拟合的各参数；

例如，对于三相了交流电机，总功耗的计算公式为：1.732*u*i*s；其中，M是理论重量，u是该段为位置的测量到的平均工作电压，i该段为位置的测量到平均工作电流，s是时间，h是该段为位置的测量到重物提升的相对高度，G为重力加速度，从而M＝1.732*u*i*s/(h*G)。对于单相交流电机，总功耗的计算公式为：u*i*s，其中，M是理论重量，u是该段为位置的测量到的平均工作电压，i该段为位置的测量到平均工作电流，s是时间，h是该段为位置的测量到重物提升的相对高度，G为重力加速度，从而M＝u*i*s/h/G。

为解决前述问题，本发明的另一个方面还提供了一种利用电机能耗测量电机提升的重物的质量的系统，其包括

电机电压测量单元，用于获得电机在吊装重物至少部分过程中多个位置的工作电压；

电机电流测量单元，用于获得电机在吊装重物至少部分过程中多个位置的工作电流；

重物高度测量单元，用于获得重物在被吊装至少部分过程中多个位置的高度值；

电机转速测量单元，用于获得重物在被吊装至少部分过程中多个位置的电机转速；

数据筛选单元，用于筛选出电机在其额定转速及附近工作时的一段连续的工作位置的电压、工作电流以及高度；

电机提升总能耗计算单元，用于根据该工作电压、工作电流以及高度值计算电机在筛选出的连续的位置的输出功率，并根据该段连续位置对应的时间段得到总输出能耗；

校准单元，其依据第一重物的质量，以及具有第一质量的重物在一次吊装过程中的筛选出的连续位置的总能耗；第二重物的质量，以及该第二质量重物在一次吊装过程中的筛选出的连续位置的总能耗，以及第三重物的质量，以及该第三质量重物在一次吊装过程筛选出的连续位置的总能耗，确定一根据功率对质量进行二次拟合的一次、二次以及常数参数；

重物质量计算单元，从电机提升总能耗计算单元获得一未知质量的重物在吊装过程中的筛选出的连续位置的总能耗，将该通过得到的二次曲线拟合的一次、二次和常数参数通过二次曲线拟合得到该重物的质量。

本发明的电量分析称重方式则是对提升电机和开闭电机的电流电压同时提起，同时也对提升高度参数进行测量，该系统的误差影响来自于电机参数漂移，而电机参数漂移是以年为单位的，不容易产生大的突变，而其它电机的空载损耗，电子器件的载荷损耗都是有一定的规律的，可以通过计算等方式确定，其计算误差起重设备产生误差很小。经实践测量仅为1％至2％。

附图说明

图1为本发明的系统和方法的应用场景图。

图2为本发明的测量方法的流程图。

图3为本发明的函数关系建立方法的流程图。

图4为本发明的系统的功能框图。

图5为提升重物过程中的功耗随重物高度变化能耗M*t与h(t)关系的曲线图。