塔式起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)失控事故的檢驗與分析

摘要：塔式起重機(jī)在使用中其起升機(jī)構(gòu)時常會發(fā)生失控事故，文章對塔式起重機(jī)起升失控事故的原因進(jìn)行必要的分析，同時對失控事故的預(yù)防措施進(jìn)行相關(guān)的闡述。文章將從塔式起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)輸出特性、塔機(jī)現(xiàn)場供電電源質(zhì)量及其保護(hù)及電磁離合器維護(hù)及其欠電流保護(hù)的要求與檢測來分析事故。

關(guān)鍵詞：塔式起重機(jī)；起升機(jī)構(gòu)；失控事故；原因分析；供電電源；電磁離合器

中圖分類號：TH21 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）05-0067-03

1 概述

塔式起重機(jī)一般都在比較惡劣的環(huán)境下工作，作業(yè)時需要塔式起重機(jī)起吊平穩(wěn)、沖擊小以適應(yīng)作業(yè)特點，這樣一來，就要求起升機(jī)有最佳的調(diào)速。雙電機(jī)調(diào)速是起升機(jī)經(jīng)常采用的一種方法，比較普遍。隨著時代的發(fā)展，塔式起重機(jī)也需要一些新的技術(shù)的注入為其增添新的血液。隨著電氣控制新技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用、新產(chǎn)品的出現(xiàn)，同時標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)提出的更高制造和設(shè)計要求，我們必須對相應(yīng)的電氣設(shè)備的控制手段進(jìn)行深入研究，以提高安全系數(shù)。

2 塔式起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)輸出特性分析

塔式起重機(jī)的輸出特性，主要從電動機(jī)的固有機(jī)械特性、起升機(jī)構(gòu)的理想輸出特性來詳細(xì)說明，最后將電動機(jī)的固有機(jī)械特性和理想輸出特性做一個橫向的比較。

2.1 電動機(jī)的固有機(jī)械特性

一般起重機(jī)都是用電驅(qū)動的，電動機(jī)分為兩種，即直流電動機(jī)和交流電動機(jī)。交流電動機(jī)主要是異步電動機(jī)（繞線轉(zhuǎn)子式）。轉(zhuǎn)速增高一點，輸出扭矩隨之減小，這說明它們的工作段都比較堅硬，接近于直線。由此可見，此兩種電動機(jī)基本上是在做等轉(zhuǎn)速運動，除非有額外的外在荷，否則只能提供比較小的功率。如圖1所示，可以看到三條直線，它們分別是與電動機(jī)機(jī)械特性相對應(yīng)的小時功率、連續(xù)功率和起動功率。它是與只有一個固定傳動比的減速器聯(lián)合工作時起升機(jī)構(gòu)的輸出特性，其起升功率p與起重量Q的關(guān)系近似成正比例。起動功率和小時功率的可用時間會因為電動機(jī)發(fā)熱而受到影響，使其可用時間縮短。由于電動機(jī)發(fā)熱，起動功率和小時功率的可用時間受到了限制。也正是得益于電動能發(fā)出很大的功率，起重機(jī)才可以超載更多，加速度也會比較大。

2.2 起升機(jī)構(gòu)的理想輸出特性

塔式起重機(jī)的起重量并不是一個固定的值，它的值是在一個區(qū)間內(nèi)變動（零或接近于零至最大額定）。我們可以看出來，在很多情況下，特別是在起重量很小的情況下，電動機(jī)的功率利用效率是相當(dāng)不客觀的。在這樣的情況下，如若起重量做出相應(yīng)的變化，電動機(jī)可以達(dá)到靜功率，所謂靜功率就是始終輸出一個穩(wěn)態(tài)功率，而這個穩(wěn)態(tài)功率也是在整個起重區(qū)間內(nèi)最大的輸出功率，這個時候的電動機(jī)是在額定功率點工作的。如圖2所示，v趨近于無窮大的時候，Q是趨近零的，這在現(xiàn)實是不允許發(fā)生的，所以這個圖我們要做一些修改，在下面的圖需要添加一個最高起升速度Vmax，Vmax可以起到限制的作用，在v=Vmax的這個區(qū)間里功率得到了更改，這時候的起重量和起升功率是成正比變化的。

3 塔式起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)失控事故原因分析

3.1 塔機(jī)現(xiàn)場供電電源質(zhì)量及其保護(hù)

3.1.1 塔機(jī)現(xiàn)場的供電電源質(zhì)量的相關(guān)要求。在現(xiàn)場，我們對塔機(jī)的供電電源有著相關(guān)的質(zhì)量要求以及相關(guān)的驗證通電的調(diào)試要求，其具體要求如下：

對其工作電源有著相關(guān)的要求，要求工作電源的電壓不得超過380V±10%（即342～418V）的范圍，必須滿足電機(jī)的功率的要求（電動機(jī)總功率44.8kW），才能保證塔式起重機(jī)的電動機(jī)正常的工作。對塔式的起重機(jī)進(jìn)行操作的時候，必須按照相關(guān)的安全制度進(jìn)行，必須把塔機(jī)的工作電壓控制在一定的范圍之內(nèi)，即380V±5%（即361～399V），如果達(dá)不到要求，可能會對相關(guān)的電氣造成不必要的損壞。

塔式起重機(jī)在實際工作中的供電相關(guān)的情況

如下：

一般塔機(jī)有兩個控制開關(guān)，分別是操作室里的總電源開關(guān)以及地面的供電電源的開關(guān)，在塔機(jī)啟動時，兩個開關(guān)必須都要合上進(jìn)行送電，然后對起升相關(guān)的電動機(jī)的電流的入口端進(jìn)行三相電源的平衡檢測，并且電壓的平均值為375V，在塔機(jī)的啟動瞬間，電壓會迅速下降50～60V；通常我們使用YCW的重型的橡膠套的5芯的電纜（3×25m2+2×10m2）進(jìn)行輸電，對于一般設(shè)計來說是滿足要求的。然而在我們實際使用的過程中，往往會出現(xiàn)起升機(jī)非正常啟動，通過對塔式起重機(jī)的現(xiàn)場觀察和必要的調(diào)查表明：一般在工地施工現(xiàn)場會出現(xiàn)多種大型的機(jī)械設(shè)備同時運行，這造成供電電源的電容量達(dá)不到要求，導(dǎo)致塔機(jī)出現(xiàn)供電不足或者質(zhì)量不好，使得塔機(jī)不能正常的啟動，這對相關(guān)的電氣設(shè)備的使用壽命也有很大的影響。

3.1.2 供電電源電路的保護(hù)要求與檢測分析。在《塔式起重機(jī)設(shè)計規(guī)范》中對電源在相應(yīng)的電路中過流、短路、過壓、欠壓、斷相以及錯相等做出了相應(yīng)的保護(hù)要求。明確要求電源電壓如果不在0.85～1.1Ve（即323～418V，其中Ve表示電源的額定電壓）范圍之內(nèi)，報警裝置必須做出過壓或者欠壓的報警工作，或者自動把電源電路切斷。

通過相關(guān)的檢測表明：我們必須按相關(guān)的要求對塔機(jī)電源電路進(jìn)行相關(guān)的保護(hù)設(shè)置，然而對于過壓保護(hù)與欠壓保護(hù)的實際整定值和理論值存在一定的差距，而且還會有一點的延遲，所以在設(shè)計時我們必須考慮到此方面，對其進(jìn)行必要的調(diào)整以滿足相應(yīng)的要求，以達(dá)到塔機(jī)在高壓與低壓下均能滿足正常工作的要求。

3.2 電磁離合器維護(hù)及其欠電流保護(hù)的要求與檢測分析

為了確保電磁離合器的使用安全，我們必須定期對其進(jìn)行必要的維護(hù)，并且還要對線路中的電流進(jìn)行實時的必要的檢測，并需要對欠流進(jìn)行必要的保護(hù)。

3.2.1 電磁離合器直流電路的相關(guān)要求與檢測。對于電磁離合器線圈工作的額定電壓來說，一般在其使用的說明書都有著明確的規(guī)定，為了讓電磁離合器能夠正常工作，其工作電壓必須滿足相應(yīng)的要求。通常為了達(dá)到所需的電壓，我們可以利用單相或三相橋式整流獲得（以三相橋式整流為佳），在此過程中不需要對穩(wěn)壓以及平波進(jìn)行

考慮。

電源的電容量必須滿足相關(guān)電機(jī)對電流的基本要求，還保證線路中出現(xiàn)的各種壓降對整個系統(tǒng)的影響不能太大，通常根據(jù)線圈的功率來確定電源的容量。我們還需要考慮到電機(jī)的工作環(huán)境的溫度、天氣等對電源的影響。在塔機(jī)的電磁離合器的直流電路的設(shè)計中，我們必須對線路中的各種壓降進(jìn)行充分的考慮，而且還要為該系統(tǒng)提供足夠的電流，以滿足塔機(jī)的正常工作。

3.2.2 電磁離合器直流電路的欠電流保護(hù)。在電磁離合器的說明書中對電磁離合器直流電路的欠流保護(hù)做出了相應(yīng)的要求：電磁離合器工作時，其直流電路一旦出現(xiàn)欠流時，直流電路相應(yīng)的欠流繼電器必須立馬釋放，使得起升機(jī)構(gòu)的工作電源被立即切斷，便達(dá)到對整個系統(tǒng)的保護(hù)的目的。并明確禁止該欠電流繼電器的控制觸點出現(xiàn)短接。

4 結(jié)語

在現(xiàn)代化的施工工地中，起重機(jī)隨處可見，我們對塔式起重機(jī)的運用范圍也在不斷擴(kuò)大，然而塔式起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)的失控事故時常發(fā)生，因此，我們必須做好相關(guān)的預(yù)防工作。本文通過對塔式起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)的相關(guān)研究以及對其失控事故的原因進(jìn)行必要的檢驗與分析可知，我們必須保證供電電源的質(zhì)量以及做好欠壓欠流相關(guān)的保護(hù)工作。

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作者簡介：韓文濤（1984-），男，天津人，供職于深圳市特種設(shè)備安全檢驗研究院，研究方向：機(jī)械設(shè)計制造及其自

動化。

（責(zé)任編輯：周 瓊）