馬冠英

(廣東省特種設(shè)備檢測研究院佛山檢測院,廣東佛山 528000)

橋式起重機(jī)特點(diǎn)及電氣控制

馬冠英

(廣東省特種設(shè)備檢測研究院佛山檢測院,廣東佛山 528000)

起重機(jī)是一種用來搬運(yùn)重物的起重運(yùn)輸機(jī)械,起吊高差大,負(fù)重運(yùn)行頻繁,危險(xiǎn)因素也比較多,容易發(fā)生事故。本文主要對橋式起重機(jī)的電氣控制進(jìn)行了分析。

橋式起重機(jī) 電氣系統(tǒng) 故障 安全

1 橋式起重機(jī)對電力拖動(dòng)的要求

由于橋式起重機(jī)工作環(huán)境比較惡劣，經(jīng)常處于斷續(xù)工作狀態(tài)，拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)經(jīng)常處于起動(dòng)、制動(dòng)、正反轉(zhuǎn)之中，負(fù)載很不規(guī)律，時(shí)重時(shí)輕并經(jīng)常承受過載和機(jī)械沖擊，因此對起重機(jī)的電氣傳動(dòng)系統(tǒng)有很高的要求?，F(xiàn)在常用的調(diào)速方式有繞線式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速、定子調(diào)壓調(diào)速和變頻調(diào)速，為了保證起重機(jī)的生產(chǎn)效率和可靠性，對其電力拖動(dòng)和自動(dòng)控制等方面都提出了很高要求，這些要求集中反映在提升機(jī)構(gòu)的控制上，而對大車及小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的要求就相對低一些，主要是保證有一定的調(diào)速范圍和適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)。起重機(jī)對提升機(jī)構(gòu)電力拖動(dòng)與自動(dòng)控制的主要求是：空鉤能快速升降，以減少輔助工作時(shí)間，提高效率。輕載的提升速度應(yīng)大于額定負(fù)載的提升速度；具有一定的調(diào)速范圍，對于普通起重機(jī)調(diào)速范圍一般為3：1，而要求高的地方則應(yīng)達(dá)到5：1～10：1；在提升之初或重物接近預(yù)定位置附近時(shí)，都需要低速運(yùn)行。因此，升降控制應(yīng)將速度分為幾擋，以便靈活操作；提升第一擋，為避免過大的機(jī)械沖擊，消除傳動(dòng)間隙，使鋼絲繩張緊，電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩不能過大，一般限制在額定轉(zhuǎn)矩的一半以下；負(fù)載下降時(shí)，根據(jù)重物的大小，拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩可以是電動(dòng)轉(zhuǎn)矩，也可以是制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，兩者之間的轉(zhuǎn)換是自動(dòng)進(jìn)行的；為確保安全，要采用電氣與機(jī)械雙重制動(dòng)，既減小機(jī)械抱閘的磨損，又可防止突然斷電而使重物自由下落造成設(shè)備和人身事故；具有完備的電氣保護(hù)與聯(lián)鎖環(huán)節(jié)。

圖1 凸輪控制器控制電路原理圖

2 橋式起重機(jī)控制電路

凸輪控制器控制線路具有線路簡單，維護(hù)方便，價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，適用于中、小型起重機(jī)的平移機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)和小型提升機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)的控制。5t橋式起重機(jī)的控制線路一般就采用凸輪控制器控制。圖1所示是采用KTl4—25J/1與KTl4—60J/1型凸輪控制器直接控制起重機(jī)平移和提升機(jī)構(gòu)的啟停、正反轉(zhuǎn)、調(diào)速與制動(dòng)的電路原理圖。下面將分析其主電路。

SQ為電源開關(guān)；KI為過電流繼電器，用于過載保護(hù)；YA為電磁制動(dòng)抱閘的電磁鐵，YA斷電時(shí)，在強(qiáng)力彈簧作用下制動(dòng)器抱閘緊緊抱住電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸進(jìn)行制動(dòng)，YA通電時(shí)，在電磁鐵的吸合作用下，電磁抱閘松開；M為三相繞線式異步電動(dòng)機(jī)，該電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路串聯(lián)了幾段不對稱的調(diào)速電阻，以減少轉(zhuǎn)子電阻的段數(shù)及控制觸點(diǎn)的數(shù)目。由凸輪控制器在不同控制位置控制轉(zhuǎn)子接入不同的電阻，以得到不同的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)調(diào)速。下面分別就凸輪控制器手柄在不同控制位置進(jìn)行分析：

(1)當(dāng)手柄處于中間“0”位時(shí)，此時(shí)凸輪控制器的全部觸點(diǎn)都斷開，電動(dòng)機(jī)不通電，YA也斷電，電動(dòng)機(jī)處于制動(dòng)狀態(tài)。

(2)手柄處于右邊“1”位時(shí)，將凸輪控制器的12對觸點(diǎn)從上往下、從左至右進(jìn)行編號(hào)為：1～6，7～12。此時(shí)第三對觸點(diǎn)接通，其余都是斷開的。電動(dòng)機(jī)的定子繞組的“W”端通過觸點(diǎn)3與“2L3”相連，“U”端通過觸點(diǎn)5與“2L1”相連，“V”端直接與“2L2”相接。當(dāng)接觸器KM的三對主觸點(diǎn)閉合時(shí)，電動(dòng)機(jī)按正向接線通電，并且此時(shí)由于觸點(diǎn)8～12是斷開的，M三相轉(zhuǎn)予串入全部電阻記為(R5)進(jìn)行正向啟動(dòng)(電磁轉(zhuǎn)矩向上)，通過減速器、卷筒和鋼絲繩帶動(dòng)重物。

(3)手柄處于右邊“2”位時(shí)，右邊“2”位與右邊“1”位相比較，凸輪控制器多了一對觸點(diǎn)接通，即觸點(diǎn)8。其作用是切除右邊電阻的一段(此時(shí)總電阻記為R4)，對應(yīng)的機(jī)械特性曲線為曲線2。曲線2的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩比曲線1的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大了近一倍，此時(shí)的電磁轉(zhuǎn)矩一般大于重物引起的負(fù)載轉(zhuǎn)矩，可以提起重物上升。

(4)手柄處于左邊“l(fā)”位，此時(shí)凸輪控制器接通的觸點(diǎn)為2、4、6。電動(dòng)機(jī)的“U”端通過4接到“2L3”，“W”端通過6接到“2L1”，即電動(dòng)機(jī)反向接線，電磁轉(zhuǎn)矩向下。轉(zhuǎn)子電路串入全部電阻，電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性曲線為圖中第3，4象限的曲線17。

(5)手柄處于左邊“2～5”位，與右邊“2～5”位一樣，凸輪控制器分別把轉(zhuǎn)子電阻分段切除，對應(yīng)的機(jī)械特性曲線如圖中第3，4象限的曲線2’～5’，電動(dòng)機(jī)工作點(diǎn)的速度即下降速度依次降低。因此下降重物時(shí)，一開始應(yīng)將手柄迅速扳到下降第5擋，以求先低速下降，再根據(jù)重物的情況來選擇下降速度。

3 橋式起重機(jī)控制線路分析

3.1 控制線路的特點(diǎn)

(1)不能獲得輕載的低速下降。在下降操作中需要準(zhǔn)確定位時(shí)(如裝配件)，可采用點(diǎn)動(dòng)操作方式，即控制器手柄扳至下降第一擋后立即扳回零位，經(jīng)多次點(diǎn)動(dòng)，并配合電磁抱閘便能實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定位。

(2)提升重物時(shí)，控制器的第一擋一般為預(yù)備級(jí)，用于張緊鋼絲繩，但也可用于輕載的提升，在二、三、四、五擋時(shí)提升速度逐漸提高。

(3)下放重物時(shí)，電動(dòng)機(jī)工作在發(fā)電制動(dòng)狀態(tài)，為此操作重物下降時(shí)應(yīng)將控制器手柄從零位迅速扳至第五擋，中間不允許停留，以防下降速度過快。下降到位，往回操作時(shí)也應(yīng)從下降第五擋快速扳至零位，以免引起重物的高速下落而造成事故。

(4)對于輕載提升，第一擋為啟動(dòng)級(jí)，第二、三、四、五擋提升速度逐漸提高，但提升速度變化不大。下降時(shí)若重物太輕而不足以克服摩擦轉(zhuǎn)矩，則電動(dòng)機(jī)工作在強(qiáng)力下降狀態(tài)，即電磁轉(zhuǎn)矩與重物重力矩方向一致，幫助下降。

3.2 控制電路分析

凸輪控制器的另外三對觸點(diǎn)1、2、7串接在控制回路中，以控制接觸器KM。當(dāng)操作手柄處于零位時(shí)，觸點(diǎn)1，2，7都接通、SAl、SQl分別是緊急操作開關(guān)和安全門開關(guān)，正常運(yùn)行時(shí)都應(yīng)是閉合的。

3.3 保護(hù)聯(lián)鎖環(huán)節(jié)分析

本控制線路有過電流、失壓、短路、安全門、極限位置及緊急操作等保護(hù)環(huán)節(jié)。其中主電路的過電流保護(hù)由串接在主電路中的過電流繼電器來實(shí)現(xiàn)，其控制觸點(diǎn)串接在接觸器KM的控制回路中，一旦發(fā)生過電流，KI動(dòng)作，KM釋放而切斷控制回路電源，起重機(jī)便停止工作。由KM線圈和零位觸點(diǎn)串聯(lián)來實(shí)現(xiàn)失壓保護(hù)。操作中一旦斷電，KM釋放，必須將操作手柄扳回零位，并重新按啟動(dòng)按鈕方能工作?？刂齐娐返亩搪繁Ｗo(hù)由FU實(shí)現(xiàn)，串聯(lián)在控制電路中的SAl、SQl、SQFw及SQBw分別是緊急操作開關(guān)、安全門開關(guān)及提升機(jī)構(gòu)上極限與下極限位置保護(hù)開關(guān)。

4 預(yù)防措施

要預(yù)防起重機(jī)以上電氣故障，需采取以下措施：

(1)管理者增強(qiáng)對電氣技術(shù)及安全知識(shí)理解，把起重機(jī)作為一種特種設(shè)備放在重要位置。(2)完善操作管理機(jī)制、交接班制、定期檢查和維護(hù)等制度措施。(3)技術(shù)人員要增強(qiáng)業(yè)務(wù)素質(zhì)，提高技術(shù)水平，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障，把故障徹底解決。(4)要對維修人員進(jìn)行定期培訓(xùn)，提高其基本技能，增強(qiáng)工作責(zé)任心。

總之，通過采取以上措施，可以預(yù)防設(shè)備受損，提高其使用壽命。

[1]羅偉.起重機(jī)電氣故障分析及有效措施[J].現(xiàn)代企業(yè)文化,2010 (12).

[2]王強(qiáng),高建貌.淺議塔式起重機(jī)的電氣檢查[J].山西建筑,2009(17).