絕緣起重機(jī)絕緣可靠性分析與改善措施探討

（安順市特種設(shè)備檢驗(yàn)所，貴州 安順 561000）

近年來，我國的國防事業(yè)和建材工業(yè)都得到了顯著的發(fā)展，鋁、鎂、鈦等新型材料在航天工程和建材工業(yè)中的應(yīng)用也越來越廣泛，這些材料應(yīng)用范圍的擴(kuò)展使我國的金屬冶煉車間數(shù)量逐漸增多，這就對絕緣起重機(jī)的需求也會(huì)越來越多。絕緣起重機(jī)主要適用于大電流、低電壓的鋁電解生產(chǎn)車間環(huán)境，對完成生產(chǎn)中的加料、吊運(yùn)電解熔液、更換陽極等工作發(fā)揮著重大的作用，是電解鋁車間重要的設(shè)備。絕緣起重機(jī)絕緣可靠與否關(guān)系著車間工作人員和機(jī)械設(shè)備的安全，因此，探討其可靠性與改善措施具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 絕緣起重機(jī)工作環(huán)境條件、特點(diǎn)及絕緣方式

電解鋁、電解鎂、電解銅等環(huán)境相差較大，采取絕緣的方式也不同，所以說，絕緣起重機(jī)并不能完全適用于電解行業(yè)。絕緣起重機(jī)在電解鋁車間的主要工作是更換陽極和吊運(yùn)鋁水包。在電解鋁車間中，主要為直流電，電解槽與地是絕緣的，一般，每個(gè)電解鋁車間都有幾十個(gè)電解槽，這些電解槽是相互串聯(lián)著的，單個(gè)電解槽的電壓為4.1V-4.5V，串聯(lián)而成的電解槽的直流電流為60kA-80kA，最高可達(dá)到500kA-600kA，電壓可達(dá)到400V-900V。

鋁在電解槽中熔煉為鋁液，然后可用絕緣起重機(jī)起吊一個(gè)吸液缸通過負(fù)壓將熔煉好的鋁液吸到真空罐中，然后即可鑄錠。起重機(jī)在起吊的時(shí)候，其橋架金屬結(jié)構(gòu)必然會(huì)通過大車軌道接地，加上鋁液和吸液缸都是導(dǎo)電體，所以，陽極上的電荷不能流向起重機(jī)的橋架結(jié)構(gòu)，否則將會(huì)形成相與地或泄露電流間的短路回路，破壞絕緣，導(dǎo)致變壓器的交流側(cè)跳閘，如果短路電流強(qiáng)大，將會(huì)燒斷鋼絲繩，造成重大的設(shè)備事故和安全事故。因此，絕緣起重機(jī)的鉤頭與橋架之間需要有可靠的絕緣，起重機(jī)通常要求要設(shè)有三道絕緣系統(tǒng)即吊鉤與滑輪、起升機(jī)構(gòu)與小車架、小車架與大車，其絕緣的可靠性應(yīng)作為衡量絕緣起重機(jī)的重要指標(biāo)。

由于電解鋁車間環(huán)境具有強(qiáng)磁場、高溫熔性、多粉塵、多氟化氫煙氣等特點(diǎn)，為了保證工作人員和設(shè)備的安全，絕緣起重機(jī)在滿足其絕緣性能外，還必須具有耐高溫、防塵防腐的特點(diǎn)，以更好適應(yīng)車間的環(huán)境。

絕緣起重機(jī)絕緣方式的分類：絕緣起重機(jī)一般有3級絕緣，一種方式是吊鉤——鋼絲繩絕緣+鋼絲繩——小車架絕緣+小車架——橋架絕緣，此方式的第一級絕緣是采用絕緣吊鉤，一般使用外購成品絕緣吊鉤；第二級絕緣為鋼絲繩與小車架的絕緣（即起升機(jī)構(gòu)與小車架絕緣），采用的方式是在小車架定滑輪、卷筒、起升電機(jī)、減速機(jī)、制動(dòng)器等起升機(jī)構(gòu)零部件支座上加裝絕緣套管、墊板等絕緣材料保證其與小車架絕緣；第三級絕緣是在小車架的角形軸承架上加裝加裝絕緣套管、墊板絕緣材料保證與橋架絕緣。另一種絕緣方式是吊鉤——小車架絕緣+小車架——橋架絕緣+橋架——大車軌道絕緣（即起升機(jī)構(gòu)絕緣+小車架絕緣+橋架絕緣）。采用本方式時(shí)，吊鉤與鋼絲繩之間沒有絕緣，采用的時(shí)通常的吊鉤，但是有些大型企業(yè)，為了提高工作效益，鉤頭材料未使用普通的鍛鋼，而是采用鍛造不銹鋼，確保在強(qiáng)磁場環(huán)境下吊鉤與被吊物品之間不發(fā)生磁場變化，保證吊鉤工作順暢。其第一級絕緣就是第一種絕緣方式的第二級絕緣，本絕緣方式的第二級絕緣就是第一種絕緣方式的第三級絕緣，而本絕緣方式的第三級絕緣是采用的橋架與大車軌道的絕緣有兩種方式，一種是在大車角形軸承架上加裝絕緣，與第一種絕緣方式中小車架對橋架的絕緣處理方法一樣，加裝絕緣套管、墊板確保絕緣。另一種方式是采用絕緣大車車輪，這是一種外購成品，它是在輪緣與輪軸之間加入絕緣材料的絕緣車輪。

2 絕緣起重機(jī)絕緣可靠性改善措施

2.1 三道絕緣系統(tǒng)的改善

為了保證絕緣起重機(jī)絕緣的可靠性，根據(jù)使用環(huán)境和使用要求可將絕緣起重機(jī)可設(shè)置三道絕緣系統(tǒng)，這三道絕緣系統(tǒng)主要包括吊鉤與滑輪之間、起升機(jī)構(gòu)與小車架之間、小車架與大車之間，每道系統(tǒng)之間絕緣的電阻都不應(yīng)小于1MΩ，每道絕緣系統(tǒng)的可靠度為1/RS=1/R1+1/R2+1/R3+1/R4+…1/Rn，由此可以看出，絕緣起重機(jī)絕緣的可靠度是由每一個(gè)絕緣子系統(tǒng)的可靠度組成的，一個(gè)絕緣子系統(tǒng)的失效將會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的可靠性，因此，應(yīng)盡量減少每道絕緣系統(tǒng)中子系統(tǒng)的個(gè)數(shù)。

起重機(jī)的吊鉤與電解液是導(dǎo)電性能上是連通的，因此，吊鉤與滑輪（或第二種絕緣方式的小車架）之間的絕緣尤為重要，不能將吊鉤中的電流導(dǎo)入滑輪的鋼絲繩（或第二種方式的小車架）內(nèi)，以免設(shè)備的零部件其他級絕緣失效，從而引起設(shè)備事故；起升機(jī)構(gòu)與小車架之間的絕緣系統(tǒng)主要作用是當(dāng)?shù)蹉^與滑輪之間的絕緣環(huán)節(jié)失效的時(shí)候能保證絕緣起重機(jī)的安全，避免電解液飛濺導(dǎo)致滑輪鋼絲繩帶電時(shí)鋼絲繩出現(xiàn)安全問題；小車架與大車之間的絕緣是三道絕緣系統(tǒng)的最后一道防線，若前兩道絕緣系統(tǒng)都失效，這道絕緣系統(tǒng)可保證操作人員和設(shè)備的安全。

2.2 絕緣系統(tǒng)失效警報(bào)

必須注意的是，若前兩道絕緣系統(tǒng)同時(shí)失效，最后一道絕緣系統(tǒng)雖然能為操作人員和設(shè)備的安全提供保障，但是危險(xiǎn)還是有可能產(chǎn)生的，所以，防止絕緣系統(tǒng)的失效非常關(guān)鍵。因此加裝絕緣失效自動(dòng)聲光報(bào)警裝置很有必要，可在絕緣起重機(jī)進(jìn)線隔離變壓器處設(shè)置與起重機(jī)"地"之間的絕緣監(jiān)測繼電器，并將繼電器與電源的總開關(guān)之間裝置關(guān)聯(lián)鎖。這樣，當(dāng)起重機(jī)的絕緣系統(tǒng)失效的時(shí)候，繼電器就會(huì)自動(dòng)通過聲光報(bào)警裝置發(fā)出警報(bào)，及時(shí)向起重機(jī)操作人員傳達(dá)失效信號(hào)，使操作人員能夠及時(shí)關(guān)閉起重機(jī)的總電源，并及時(shí)進(jìn)行絕緣檢查和維修，避免因絕緣系統(tǒng)失效而導(dǎo)致不必要的人員的傷亡和設(shè)備的損壞。

2.3 控制絕緣起重機(jī)的感應(yīng)電

小車架與小車輪絕緣系統(tǒng)中，小車上其中任意一個(gè)電氣設(shè)備中任意一相帶電都能使絕緣起重機(jī)感應(yīng)電產(chǎn)生。常規(guī)的凸輪控制系統(tǒng)并不能使絕緣起重機(jī)的感應(yīng)電消失，目前大多數(shù)控制線路的主回路是由接觸器、變頻器、調(diào)壓器等來控制通斷的，主回路三相全部切除，限位開關(guān)的控制也在各線路的控制中，這個(gè)時(shí)候，電氣設(shè)備將不會(huì)出現(xiàn)帶電的情況，絕緣起重機(jī)也就不會(huì)存在感應(yīng)電。如在使用中產(chǎn)生的感應(yīng)電已經(jīng)對人體產(chǎn)生明顯的“電擊”現(xiàn)象，可以通過采用RC電路，將各級絕緣的感應(yīng)電卸放。

2.4 選擇高性能的材料

材料的絕緣性能直接關(guān)系到每道絕緣系統(tǒng)的可靠度，因此，絕緣材料被要求要有足夠的強(qiáng)度、良好的工藝、較大的電阻系數(shù)以及高壓情況下不冷流的特性。目前，應(yīng)用較多的高性能材料為環(huán)氧酚醛層壓玻璃布板和布棒，這兩種材料與一般的金屬材料的加工工藝不同，在這兩種材料的加工中，加工不當(dāng)將會(huì)直接影響材料的使用性能和使用要求，所以，最好到專業(yè)的材料加工廠購買，如果購買實(shí)在困難必須自己加工的時(shí)候，要通過反復(fù)的實(shí)驗(yàn)選擇最為合適的加工方法，材料加工后必須進(jìn)行絕緣后處理，浸泡絕緣漆，提高材料的表面電阻和防潮性能。每級絕緣組裝結(jié)束后應(yīng)分別測量其絕緣，避免全部組裝完成后查找絕緣失效點(diǎn)的困難。電解鋁車間具有很強(qiáng)的磁場，吊鉤的材質(zhì)要選用防磁性較強(qiáng)的材料，防止吊鉤因?yàn)檐囬g磁場強(qiáng)度的也影響而被吊具吸附，影響絕緣起重機(jī)的正常作業(yè)。

2.5 檢測絕緣起重機(jī)的絕緣系統(tǒng)

由于絕緣起重機(jī)的絕緣系統(tǒng)是由多個(gè)子系統(tǒng)組成的，為了防止絕緣系統(tǒng)失效影響絕緣起重機(jī)的可靠性，引起安全事故和設(shè)備事故，絕緣系統(tǒng)處設(shè)置了繼電器和保護(hù)裝置，所以在進(jìn)行在進(jìn)行絕緣檢測的時(shí)候，務(wù)必要做好電氣設(shè)備的隔離、斷電等防護(hù)工作，避免設(shè)備受到損壞。每道絕緣電阻值不應(yīng)低于1MΩ，當(dāng)實(shí)測值大于1MΩ的時(shí)候，滿足要求。

結(jié)語

絕緣起重機(jī)絕緣的可靠性直接關(guān)系著操作人員的人身安全和設(shè)備的安全，因此，必須將絕緣的可靠性作為衡量絕緣起重機(jī)安全、可靠與否的重要標(biāo)準(zhǔn)。絕緣系統(tǒng)失效將會(huì)導(dǎo)致安全事故和設(shè)備事故，所以，絕緣起重機(jī)的絕緣可靠性應(yīng)貫穿于起重機(jī)的設(shè)計(jì)、制造、設(shè)置、安裝、運(yùn)輸、檢測、維護(hù)以及使用等一系列環(huán)節(jié)中，只有加大對絕緣起重機(jī)絕緣的改善力度，其絕緣的可靠性才能得到保障，絕緣起重機(jī)所工作的電解鋁車間的生產(chǎn)才能安全的運(yùn)行。

[1]徐宏偉.重工與起重技術(shù)[J].絕緣起重機(jī)絕緣的可靠性，2004（01）：11-12.