張棟梁++杜尚棟

[摘 要]起重機(jī)作為常見(jiàn)的物料搬運(yùn)設(shè)備，在工業(yè)生產(chǎn)中有著不可替代的作用。所以提高橋式起重機(jī)的運(yùn)行效率，確保運(yùn)行的安全可靠性是十分重要的。加強(qiáng)對(duì)橋式起重機(jī)電氣應(yīng)急運(yùn)行技術(shù)的進(jìn)一步研究與開(kāi)發(fā)，能夠更好地解決橋式起重機(jī)因發(fā)生電氣故障而無(wú)法正常有效工作的問(wèn)題，從而確保了起重機(jī)的工作效率與質(zhì)量。本文筆者簡(jiǎn)述了起重機(jī)電氣應(yīng)急系統(tǒng)的重要性，并在此基礎(chǔ)上介紹了大小車應(yīng)急系統(tǒng)及起升機(jī)構(gòu)單動(dòng)控制技術(shù)的設(shè)計(jì)原理和方案。

[關(guān)鍵詞]起重機(jī) 電氣故障 應(yīng)急 調(diào)壓調(diào)速 PLC

中圖分類號(hào)：TH215 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）17-0264-01

隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)及現(xiàn)代控制理論的發(fā)展，定子調(diào)壓調(diào)速和交流變頻調(diào)速等技術(shù)作為高新技術(shù)，運(yùn)用到起重機(jī)上可以使得起重機(jī)的整體特性得到很大的提高。再加上PLC，HMI起重機(jī)管理系統(tǒng)的介入使得整個(gè)系統(tǒng)更加完美可靠。不過(guò)在具體的運(yùn)行過(guò)程中仍然會(huì)出現(xiàn)各種緊急事故，需要我們不斷進(jìn)行技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)，以進(jìn)一步提高系統(tǒng)運(yùn)行效率。在本文以某鋼鐵集團(tuán)公司第二煉鋼廠加料跨7號(hào)橋式起重機(jī)為例對(duì)起重機(jī)應(yīng)急運(yùn)行技術(shù)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用進(jìn)行論述。由于煉鋼生產(chǎn)節(jié)奏快，起重機(jī)作業(yè)率高，而近幾年該起重機(jī)電氣故障頻發(fā)，已嚴(yán)重影響了生產(chǎn)。為此，起重機(jī)開(kāi)發(fā)了電氣應(yīng)急運(yùn)行技術(shù)。通過(guò)實(shí)際應(yīng)用證明，開(kāi)發(fā)的電氣應(yīng)急運(yùn)行技術(shù)有效解決了起重機(jī)出現(xiàn)電氣故障不能正常使用的問(wèn)題。

1、電氣控制系

7號(hào)橋式起重機(jī)有大車、主小車、副小車、前鉤、后鉤5個(gè)機(jī)構(gòu)，其控制系統(tǒng)以西門子S7-200編程控制器為核心，各機(jī)構(gòu)采用定子調(diào)壓調(diào)速或變頻控制。各機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)為：大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)由1臺(tái)定子調(diào)壓調(diào)速裝置調(diào)速及接觸器換相控制4臺(tái)30 k W的繞線式電機(jī)。主副小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)分別由1臺(tái)定子調(diào)壓調(diào)速裝置調(diào)速及接觸器換相控制1臺(tái)15 k W的繞線式電機(jī)。前、后鉤起升機(jī)構(gòu)分別由2臺(tái)變頻器調(diào)速分別控制2臺(tái)110 k W的變頻電機(jī)，且前、后鉤的2臺(tái)變頻器采用主從聯(lián)動(dòng)控制。

2 、技術(shù)開(kāi)發(fā)

1）當(dāng)大小車機(jī)構(gòu)出現(xiàn)電氣設(shè)備故障時(shí)，通過(guò)應(yīng)急系統(tǒng)，人工切換，立即恢復(fù)該起重機(jī)的大小車運(yùn)行功能。2）當(dāng)前后鉤出現(xiàn)電氣設(shè)備故障時(shí)，通過(guò)所設(shè)計(jì)的單動(dòng)控制技術(shù)，立即恢復(fù)前后鉤的起升功能。3）在正常運(yùn)行情況下，應(yīng)急系統(tǒng)及單動(dòng)控制技術(shù)與原工作系統(tǒng)不發(fā)生沖突，能將各機(jī)構(gòu)的電氣故障隔離，整套電氣控制系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行，并可以快速切換。

3、大小車應(yīng)急系統(tǒng)

3.1 設(shè)計(jì)原理

大小車機(jī)構(gòu)采用定子調(diào)壓調(diào)速裝置調(diào)速及正反轉(zhuǎn)接觸器換相控制技術(shù)，依其技術(shù)相似特點(diǎn)，設(shè)計(jì)一套應(yīng)急系統(tǒng)供大小車3個(gè)機(jī)構(gòu)共享使用，見(jiàn)圖1。

3.2 主回路控制設(shè)計(jì)

選用 1 臺(tái)平移型可控硅內(nèi)部換相的定子調(diào)壓調(diào)速裝置 A1，其輸出端并聯(lián) 3 個(gè)刀開(kāi)關(guān)，分別至大車和主副小車的電機(jī)定子線。通過(guò)閉合總開(kāi)關(guān)和相應(yīng)的刀開(kāi)關(guān)，選擇應(yīng)急系統(tǒng)所要切換至所要代替機(jī)構(gòu)的運(yùn)行，并將原機(jī)構(gòu)的控制電源及主回路電源切斷，實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣故障的有效隔離。

3.3 換相控制技術(shù)設(shè)計(jì)

應(yīng)急系統(tǒng)采用QY2-260Y/T5內(nèi)部可控硅換相定子調(diào)壓調(diào)速裝置，相比原控制系統(tǒng)，可避免外部接觸器故障，降低該應(yīng)急系統(tǒng)的故障率。該裝置容量按大車電機(jī)計(jì)算，即能滿足大車又能滿足小車機(jī)構(gòu)使用。

3.4 應(yīng)急系統(tǒng)控制設(shè)計(jì)

應(yīng)急系統(tǒng)的運(yùn)行由PLC控制，當(dāng)應(yīng)急系統(tǒng)切換至某機(jī)構(gòu)運(yùn)行時(shí)，PLC程序?qū)⒛硻C(jī)構(gòu)主令信號(hào)轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)急系統(tǒng)的控制，并通過(guò)PLC封鎖對(duì)某機(jī)構(gòu)的控制輸出及切斷控制回路電源，以確保對(duì)所代替機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的有效隔離。PLC系統(tǒng)是穩(wěn)定可靠的，但是由于鑄造起重機(jī)高溫、粉塵、震動(dòng)、滑線電壓波動(dòng)大等特殊使用工況，PLC系統(tǒng)出現(xiàn)異常的可能性是存在的，特別是通訊等偶爾出現(xiàn)異常，現(xiàn)場(chǎng)操作維護(hù)人員難以在短時(shí)間進(jìn)行排查處理，容易影響生產(chǎn)甚至造成事故，因此在此次改造中設(shè)置了應(yīng)急操作盒以及相應(yīng)的控制電路，滿足在PLC系統(tǒng)出現(xiàn)異常情況下的起重機(jī)操作運(yùn)行要求。應(yīng)急操作部件—應(yīng)急按鈕盒的連接簡(jiǎn)便：通過(guò)專門設(shè)計(jì)的航空插頭可簡(jiǎn)便快速連接，控制方式的切換方便，為確保系統(tǒng)的安全，僅將PLC系統(tǒng)的電源斷路器斷開(kāi)即可進(jìn)行應(yīng)急操作。鑒于應(yīng)急操作的原因—PLC出現(xiàn)異常，因此應(yīng)急操作對(duì)各機(jī)構(gòu)僅通過(guò)I/O端子控制，同時(shí)應(yīng)急操作設(shè)計(jì)具備相應(yīng)的安全保護(hù)，滿足起重機(jī)安全操作。應(yīng)急按鈕盒以及連接航空插頭。應(yīng)急操作便于快速開(kāi)動(dòng)起重機(jī)，降低甚至杜絕次生事故危害，對(duì)相應(yīng)場(chǎng)合鑄造起重機(jī)具備推廣價(jià)值。應(yīng)急系統(tǒng)設(shè)計(jì)了3路抱閘控制，分別控制大車、主副小車機(jī)構(gòu)的抱閘系統(tǒng)；應(yīng)急系統(tǒng)分別對(duì)各機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)了過(guò)流保護(hù)，并將過(guò)流信號(hào)輸入PLC中。

3.5 PLC 控制程序設(shè)計(jì)

在PLC原程序基礎(chǔ)上，增加各機(jī)構(gòu)與應(yīng)急系統(tǒng)之間切換的控制程序，主要實(shí)現(xiàn)各機(jī)構(gòu)主令與應(yīng)急系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換控制和過(guò)流保護(hù)等。并且應(yīng)急系統(tǒng)與原機(jī)構(gòu)控制程序聯(lián)鎖，主令控制器在應(yīng)急系統(tǒng)和所被代替機(jī)構(gòu)中只控制其中1套系統(tǒng)。

4、起升應(yīng)急技術(shù)

4.1 設(shè)計(jì)原理

前后鉤分別由2臺(tái)變頻器（西門子6SE7035）單獨(dú)控制2臺(tái)起升電機(jī)，采用主從控制方式，以及前后鉤主從變頻器分別由PLC程序聯(lián)動(dòng)控制。當(dāng)前后鉤的某個(gè)變頻器或電機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，采取將發(fā)生故障的變頻器或電機(jī)隔離停用，采用另外1臺(tái)電機(jī)運(yùn)行，使起升機(jī)構(gòu)繼續(xù)運(yùn)行。

4.2 單動(dòng)技術(shù)方案

1）從動(dòng)變頻器單動(dòng)控制技術(shù)將從動(dòng)變頻器的參數(shù)P587=1改為0，并把主動(dòng)變頻器電源切斷及短接其輸入PLC相關(guān)的信號(hào)。此時(shí)主動(dòng)變頻器已經(jīng)停用，從動(dòng)變頻器變成主動(dòng)單動(dòng)運(yùn)行。2）主動(dòng)變頻器單動(dòng)控制技術(shù)將從動(dòng)變頻器電源切斷及短接其輸入PLC相關(guān)的信號(hào)。此時(shí)從動(dòng)變頻器已經(jīng)停用，主動(dòng)變頻器單動(dòng)運(yùn)行。

結(jié)語(yǔ)：

上述新技術(shù)、新方法在鑄造起重機(jī)的電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、改造使用中具有明顯的現(xiàn)場(chǎng)使用意義，解決了以往鑄影響造起重機(jī)使用中的很多典型問(wèn)題，在冶金企業(yè)鑄造起重機(jī)的實(shí)際應(yīng)用中具備很好推廣價(jià)值?？偠灾瑢?duì)電氣應(yīng)急運(yùn)行技術(shù)的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)與研究，能夠使起重機(jī)在出現(xiàn)問(wèn)題后迅速切換到應(yīng)急體系，將正在進(jìn)行的工作順利完成，避免因該起重機(jī)故障而影響工作效率與質(zhì)量。起重機(jī)電氣應(yīng)急系統(tǒng)技術(shù)，在生產(chǎn)節(jié)奏快、生產(chǎn)組織復(fù)雜的鋼鐵企業(yè)或其他企業(yè)的橋式起重機(jī)上有很好的應(yīng)用效果，可大幅提升起重機(jī)的可開(kāi)動(dòng)率，避免因起重機(jī)故障而對(duì)企業(yè)生產(chǎn)造成損失。

參考文獻(xiàn)：

[1]賴家柱，張濤. 起重機(jī)電氣應(yīng)急運(yùn)行技術(shù)開(kāi)發(fā)與應(yīng)用[J]. 起重運(yùn)輸機(jī)械，2015，12：46-48.

[2]鞠俊. 大型造船龍門起重機(jī)電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D].大連理工大學(xué)，2014.

[3]賈延龍. 鑄造起重機(jī)整車電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 硅谷，2014，09：18-20.

[4]尹浩. 港口門式起重機(jī)安全監(jiān)控管理系統(tǒng)研究[D].武漢紡織大學(xué)，2015.