一個(gè)電器觸點(diǎn)故障斷開(kāi)導(dǎo)致鋼水包墜落的事故分析及控制電路改進(jìn)

王祖生

（福建省特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院寧德分院，福建 寧德 352100）

1 引言

某鋼鐵廠一臺(tái)通用橋式起重機(jī)，在使用中發(fā)生鋼水包墜落事故。當(dāng)時(shí)，起重機(jī)司機(jī)用上升檔位將鋼水包提起到一定高度后，就把控制上升方向的手柄打回零位，再分別開(kāi)動(dòng)大、小車運(yùn)行到指定地點(diǎn)的上方。當(dāng)司機(jī)將控制手柄打到下降方向慢速檔要下落時(shí)，鋼水包突然失控自由墜落。

2 事故原因分析

2.1 事故直接原因

控制起升機(jī)構(gòu)的電路不具備電動(dòng)機(jī)定子異常失電保護(hù)功能（即正反向接觸器故障導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)失控時(shí)，制動(dòng)器應(yīng)立即上閘）[1-3]，加上控制下降方向2～3檔用到的上升方向接觸器，其連鎖觸點(diǎn)因燒蝕已斷開(kāi)，則上升方向接觸器線圈不得電，電動(dòng)機(jī)就沒(méi)有了驅(qū)動(dòng)力矩。此時(shí)，由于制動(dòng)器接觸器觸點(diǎn)自鎖作用，制動(dòng)器接觸器還是處于得電狀態(tài)，就不會(huì)斷電下閘，從而導(dǎo)致鋼水包自由墜落。

2.2 事故原因分析

經(jīng)查，起升控制屏型號(hào)為PQR10A，圖1是起升控制屏的電氣控制原理圖。下降方向2～3檔用到的上升方向接觸器-K1，其連鎖觸點(diǎn)-K1（11、12），因燒蝕已斷開(kāi)。

2.2.1 PQR10A控制屏設(shè)計(jì)缺陷

該起升機(jī)構(gòu)的PQR10A控制屏，存在重大事故隱患：制動(dòng)器接觸器自鎖。以下情況下，可能發(fā)生吊鉤上重物自由墜落事故。

（1）上升方向1～6檔時(shí)，上升方向接觸器-K1得電后，-K1（17、18）使-K7線圈得電，開(kāi)閘-K7（17、18）閉合使制動(dòng)器接觸器自鎖。

運(yùn)行中，上升方向接觸器-K1線圈斷電，電動(dòng)機(jī)動(dòng)力電源斷電，失去驅(qū)動(dòng)力矩。此時(shí)，由于制動(dòng)器接觸器觸點(diǎn)-K7（17、18）自鎖作用，-K1（17、18）斷開(kāi)也不能使制動(dòng)器接觸器-K7斷電下閘，發(fā)生吊鉤、重物自由墜落事故。

（2）下降方向2～3檔時(shí)，上升方向接觸器-K1得電后，-K1（17、18）使-K7線圈得電，開(kāi)閘-K7（17、18）閉合使制動(dòng)器接觸器自鎖。

運(yùn)行中，上升方向接觸器-K1線圈斷電，電動(dòng)機(jī)動(dòng)力電源斷電，失去驅(qū)動(dòng)力矩。此時(shí)，由于制動(dòng)器接觸器觸點(diǎn)-K7（17、18）自鎖作用，-K1（17、18）斷開(kāi)也不能使制動(dòng)器接觸器-K7斷電下閘，發(fā)生吊鉤、重物自由墜落事故。

（3）下降方向4、5、6各檔時(shí)，下降方向接觸器-K2得電后，-K2（17、18）使-K7線圈得電，開(kāi)閘，-K7（17、18）閉合使制動(dòng)器接觸器自鎖。

運(yùn)行中，下降方向接觸器-K2線圈斷電，電動(dòng)機(jī)動(dòng)力電源斷電，失去驅(qū)動(dòng)力矩。此時(shí)，由于制動(dòng)器接觸器觸點(diǎn)-K7（17、18）自鎖作用，-K2（17、18）斷開(kāi)也不能使制動(dòng)器接觸器-K7斷電下閘，發(fā)生吊鉤、重物自由墜落事故。

（4）重物停在空中，下降方向接觸器-K2回路斷路。主令控制器直接打下降4、5、6檔，下降方向接觸器-K2不能得電。由于經(jīng)過(guò)下降2、3檔時(shí)，上升方向接觸器-K1得電，-K1（17、18）閉合，使-K7線圈得電，開(kāi)閘。-K7（17、18）閉合使制動(dòng)器接觸器自鎖。打下降4、5、6檔時(shí)，下降方向接觸器-K2線圈不能得電，電動(dòng)機(jī)動(dòng)力電源不能得電，無(wú)驅(qū)動(dòng)力矩。此時(shí)，由于制動(dòng)器接觸器觸點(diǎn)-K7（17、18）自鎖作用，-K2（17、18）斷開(kāi)不能使制動(dòng)器接觸器-K7斷電下閘，發(fā)生吊鉤、重物自由墜落事故。

圖1 PQR10A屏的電氣控制原理圖

2.2.2 下降方向接觸器觸點(diǎn)故障斷開(kāi)

經(jīng)檢查，控制屏上的下降方向接觸器-K2控制回路中的上升方向接觸器的連鎖觸點(diǎn)-K1（11、12），因燒蝕已斷開(kāi)。符合上述分析中（4）的“重物停在空中，直接打下降第6擋”的情況。

當(dāng)時(shí)，重物停在空中，直接打下降第6擋，經(jīng)下降2、3檔時(shí)，已開(kāi)閘，再到下降接觸器線圈斷路的第6檔，由于連鎖觸頭-K1（11、12）因燒蝕已斷開(kāi)，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電源不能得電，吊鉤在重物作用下做自由落體運(yùn)動(dòng)。

如果，只是PQR10A控制屏存在“制動(dòng)器接觸器自鎖”的重大事故隱患，下降方向接觸器線圈回路中的上升方向接觸器的連鎖觸頭-K1（11、12），不發(fā)生故障斷開(kāi)，這起事故就不會(huì)發(fā)生。

3 改進(jìn)設(shè)計(jì)意見(jiàn)

保留制動(dòng)器接觸器-K7自鎖的控制環(huán)節(jié)，增加方向接觸器全部斷電時(shí)，強(qiáng)迫制動(dòng)器制動(dòng)的控制環(huán)節(jié)，見(jiàn)圖2。

圖2 方向接觸器全部斷電時(shí)，強(qiáng)迫制動(dòng)器制動(dòng)的線路

圖2 為方向接觸器全部斷電時(shí)，強(qiáng)迫制動(dòng)器制動(dòng)的控制線路。設(shè)置一個(gè)得電延時(shí)、失電不延時(shí)的時(shí)間繼電器-K91，當(dāng)電動(dòng)機(jī)所有方向接觸器全部斷電時(shí)，時(shí)間繼電器-K91強(qiáng)迫得電，-K91（57、58）延時(shí)斷開(kāi)，制動(dòng)器接觸器-K7延時(shí)失電，強(qiáng)迫制動(dòng)器制動(dòng)。

上述重物自由墜落事故預(yù)防環(huán)節(jié)，采用了時(shí)間繼電器，故障停車會(huì)出現(xiàn)滯后下閘的現(xiàn)象，滯后時(shí)間就是時(shí)間繼電器的延時(shí)時(shí)間，故障停車出現(xiàn)滯后下閘的現(xiàn)象是允許的。

正常停車（回零位停車）是由制動(dòng)器接觸器線圈回路中的主令控制器觸點(diǎn)（斷開(kāi)）來(lái)完成的，不是由上述環(huán)節(jié)中方向接觸器的觸點(diǎn)及上述環(huán)節(jié)中的時(shí)間繼電器決定。

正常停車（回零位停車）出現(xiàn)滯后下閘的現(xiàn)象是不允許的。正常停車（回零位停車）出現(xiàn)滯后下閘的時(shí)間由主令控制器觸點(diǎn)斷開(kāi)到電動(dòng)機(jī)斷電失去驅(qū)動(dòng)力矩,由主令控制器觸點(diǎn)斷開(kāi)到制動(dòng)器完全抱住制動(dòng)輪的時(shí)間差決定。

為了避免出現(xiàn)滯后下閘的現(xiàn)象，在下降各檔回零位正常停車時(shí), 必須設(shè)置先下閘后斷電（電動(dòng)機(jī)）的防止溜鉤的控制環(huán)節(jié)，否則正常停車時(shí)有溜鉤的可能。

上升方向回零停車時(shí)，也可能發(fā)生滯后下閘的現(xiàn)象，有溜鉤的可能。如有必要，也可設(shè)置先下閘后斷電的防止溜鉤的控制環(huán)節(jié)。

4 結(jié)論與建議

4.1 結(jié)論

起升機(jī)構(gòu)不具備電動(dòng)機(jī)定子異常失電保護(hù)功能（即正反向接觸器故障導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)失控時(shí)，制動(dòng)器應(yīng)立即上閘）[1-3]，是這起事故的直接原因。

4.2 建議

（1）起重機(jī)械的設(shè)計(jì)制造單位進(jìn)行電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)避免正反向接觸器故障導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)失控的缺陷，同時(shí)嚴(yán)格控制電器元件的質(zhì)量。

（2）使用單位應(yīng)加強(qiáng)起重機(jī)械日常維護(hù)保養(yǎng)，尤其不能忽視電氣方面。

（3）起重機(jī)械的型式試驗(yàn)機(jī)構(gòu)，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)起重機(jī)械設(shè)計(jì)質(zhì)量的把關(guān)，特別是電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面。

（4）起重機(jī)械的法定檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)，應(yīng)當(dāng)對(duì)正反向接觸器故障導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)失控的保護(hù)功能進(jìn)行檢驗(yàn)，嚴(yán)格把關(guān)。

[1]中華人民共各國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn).GB/T 3811-2008 起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008.

[2]中華人民共各國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn).GB 6067.1-2010 起重機(jī)械安全規(guī)程 第1部分：總則[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2010.

[3]特種設(shè)備安全技術(shù)規(guī)范.TSG Q7016-2008 起重機(jī)械安裝改造重大維修監(jiān)督檢驗(yàn)規(guī)則[S].北京：新華出版社，2008.