起重機失壓保護故障分析*

潘愛華

(江蘇省特種設備安全監(jiān)督檢驗研究院，江蘇南京 210036)

1 前言

為保護電氣設備及工作人員的安全，起重機電氣控制系統都要設置必要的電氣保護措施。一般有主隔離開關、總電源的短路保護和失壓保護、零位保護、電動機的過載保護、失磁保護和超速保護、緊急斷電開關、限位保護和行程保護、通道口聯鎖保護，以及接地保護等。筆者敘述了對單主梁門式起重機在檢驗中過程中發(fā)現失壓保護問題分析、失壓保護危害及預防，并介紹了幾種失壓保護的方法等。

2 問題的發(fā)現

2010年4月筆者在江蘇省某公司的使用現場對1臺MDG32t的單主梁通用門式起重機的檢查中，發(fā)現起重機供電電源的失壓保護故障。試驗時，將緊急事故開關處于接通狀態(tài)，所有保護裝置的聯鎖觸點均處于正常閉合狀態(tài)，合上斷開的地面總電源開關和起重機上的主隔離開關，且在未按動啟動按鈕的情況下，起重機上總電源接觸器一直處于吸合狀態(tài)。按下急停開關，總電源接觸器仍處于吸合狀態(tài)，扳動凸輪控制器手柄后起重機相應機構可以活動。筆者初步判斷應為失壓保護功能故障［1］。

3 問題的處理

3.1 失壓保護功能設置

檢查該起重機電氣原理圖的安全回路，該起重機的供電電源的失壓保護將能自動復位的按鈕QA串入總電源接觸器JLC線圈回路中來實現總電源的失壓保護，且總電源接觸器JLC的常開觸點自鎖啟動按鈕，所有機構的動力電源均從總電源接觸器的出線端引接，如圖1所示。

圖1 安全回路

3.2 分析問題及處理

從圖1可以得出，總電源接觸器對起重機失壓保護功能起決定性作用。因此重點檢查啟動按鈕和總電源接觸器，從而確定起重機故障的真正原因。打開電控柜發(fā)現，總接觸器上有一木塊強行壓制住其常開觸頭，如圖2所示。經過檢查和詢問司機，因總接觸器不能正常吸合，起重機不能使用，于是找一個木塊將其強制吸合，滿足使用功能。由此得出，該故障是由于總接觸器故障導致的失壓保護的功能失效［2］。

圖2 總接觸器圖

筆者就上述發(fā)現的問題，及時給使用者出具了《特種設備監(jiān)檢檢驗工作聯絡單》，要求企業(yè)更換總接觸器。通過使用單位委托起重機維修單位的修理，對設備進行了復檢，結果合格。

4 危害性分析

4.1 失壓保護的作用

(1)當電源電壓恢復時，如不重新按下啟動按鈕，電動機無法自行轉動(因自鎖觸頭也是斷開的)，避免發(fā)生事故。

(2)可以保證異步電動機不在電壓過低的情況下運行，防止電動機燒毀。既保證人身安全和設備安全，又確保能源的利用效率。

(3)某些特定場合，失壓可導致設備工作異常。

4.2 危害及案例

如果起重機沒有失壓保護，供電電源中斷后恢復供電時，不經手動操作，總電源便可自行接通。這時，操作人員如果沒有發(fā)現，誤認為總電源還沒有電，若有意或無意碰觸按鈕，造成相應機構誤動作，就會引發(fā)意外事故?；蛘撸绻硞€控制按鈕發(fā)生故障不能自行復位，一旦恢復供電，則會保持原運行動作，容易發(fā)生意外。

案例l:2006年5月，某機械廠的電動單梁起重機使用無失壓保護。操作工正在吊裝一個大型工件，因供電滑線接觸不好，使得起重機不能運行，但吊鉤仍保持吊裝狀態(tài)。操作工便斷開起重機的供電電源，通知維修人員后下班。下午上班后，操作工給起重機送電后請另一同事將手電門遞給他，但同事在遞送過程中不小心將大車行走按鈕按下，使得起重機開始行走，掛在吊鉤上的工件被拖倒?，F場工作的2名工人1人當場砸死，另1個被砸成重傷。如果采用有失壓保護的手電門，在未按啟動按鈕的情況下，總電源接觸器無法接通，運行機構就不會通電。即使按下大車運行按鈕起重機也無法運行，就不會發(fā)生這起慘劇。

案例2:2007年9月，某閥門廠的電動單梁起重機使用所示的手電門，其起升按鈕卡住不能復位，操作人員將起重機總電源斷開，等待維修。其他人員在給另外設備送電時，按錯電源開關，誤將該起重機送電。起重機的吊鉤不停上升，由于廠房內噪聲較大，也未有人發(fā)現該起重機在運行，結果造成提升鋼絲繩被拉斷，吊鉤墜落。將正在起重機下面裝工件的1名工人當場砸死。如采用有失壓保護的手電門，即使送錯電源，總電源接觸器無法自行接通，運行機構不通電，起重機不會啟動，就不會發(fā)生這起事故。

5 失壓保護的理解

5.1 標準規(guī)定

根據《起重機機械設計規(guī)范》和《起重機械安全規(guī)程》對失壓保護功能的規(guī)定:當起重機供電電源中斷后，凡涉及安全或不宜自動開啟的用電設備均應處于斷電狀態(tài)，避免恢復供電后用電設備自動運行［3］。

該規(guī)定是指總動力電源的失壓保護。應強調當供電中斷時必須自動斷開總回路;恢復供電時，不經手動操縱不能自動接通總動力電源回路。機構的動力分支電源(電動機、制動器)的失壓保護由零位保護完成。

5.2 失壓保護的幾種情況

(1)接觸器和能自動復位的按鈕，實現總動力電源的失壓保護，如圖3所示。

圖3 失壓保護圖

接觸器的電磁線圈上的電壓達到額定電壓的85%時，總電源接觸器的電磁線圈可以吸動銜鐵，使觸頭可靠閉合。當電壓下降到額定電壓的35%～70%時，電磁線圈吸不住銜鐵而釋放，實現失壓保護。

接觸器J4和能自動復位QA的按鈕組成電路，實現總電源的失壓保護。接觸器主觸頭J4接入起重機總動力電源的主回路中，所有機構的電動機動力電源線全部從接觸器的下端頭引接，能自動復位的按鈕串入總動力電源的接觸器的啟動回路中。圖1中則將這一功能使用在安全回路及總電源主回路中。

(2)帶失壓脫扣器的自動斷路器作總動力電源的失壓保護，如圖4所示。

圖4 帶失壓脫扣器的自動斷路器的工作原理圖

圖4中，電源有電時，電磁線圈8有電，動鐵心6克服彈簧7彈力而吸合。當電源無電或當電壓下降到額定電壓的35% ～70%時，電磁線圈吸不住銜鐵而釋放。動鐵心6在彈簧7彈簧力的作用下，觸動自動短斷路器的脫扣機構，使觸頭斷開，實現失壓保護。對于大型起重機，總動力電源接觸器容量不夠時，不可能由一個電源接觸器接通電源接觸器總電源，可設帶失壓脫扣線圈的自動斷路器切斷或接通總電源。

6 總結

失壓保護和急停保護是起重機上一種非常重要的安全保護，應引起有關方面的足夠重視。不具備失壓保護功能則有可能引發(fā)事故，必須采取相應措施杜絕其危害。

(1)制造和安裝企業(yè)應加強質量意識，從設計、制造、檢驗環(huán)節(jié)，確保起重機具備失壓保護功能。

(2)使用單位需加強業(yè)務知識培訓，嚴格規(guī)范對在用起重機械每月進行常規(guī)檢查及每年度的全面檢查，使有關人員能及時發(fā)現和排除存在的事故隱患。

(3)設備檢驗檢測機構在進行設備安全技術檢驗時應嚴格把關，確保設備投入使用時的安全性。

(4)有關監(jiān)督機構應加強檢查，杜絕不符合檢規(guī)要求的部件在市場上流通。齊抓共管一定能從根本上堵住漏洞，使在用設備的安全技術性能滿足規(guī)范要求，避免事故的發(fā)生。

［1］ 張質文.起重機設計手冊［M］.北京:中國鐵道出版社，1998.

［2］ 吳鐵莊，李春卉，張大鵬.起重運輸機械電氣控制電路詳解［M］.北京:化學工業(yè)出版社，2009.

［3］ 趙 國.起重機械電氣安全技術檢驗［M］.大連:大連理工大學出版社，2008.