橋式起重機(jī)溜鉤故障與抱閘開閉控制保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

鐘海祥

摘要：隨著我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)不斷發(fā)展，生產(chǎn)規(guī)模不斷增大，橋式起重機(jī)的作用越發(fā)凸顯。對(duì)于橋式起重機(jī)而言，制動(dòng)器作為實(shí)現(xiàn)制動(dòng)停止的裝置，制動(dòng)器的主要作用為：使相關(guān)機(jī)構(gòu)準(zhǔn)確、可靠停止，此既為抱閘。在起重機(jī)抱閘時(shí)，溜鉤是生產(chǎn)作業(yè)中最常發(fā)生的事故，導(dǎo)致設(shè)備故障的同時(shí)，危及了作業(yè)人員人身安全，工作效率難以保障?；诖?，文章基于橋式起重機(jī)溜鉤，設(shè)計(jì)了抱閘開閉控制保護(hù)系統(tǒng)，以期降低溜鉤事故的發(fā)生，提高起重機(jī)的工作效率。

關(guān)鍵詞：橋式起重機(jī);溜鉤故障;抱閘開閉控制保護(hù)系統(tǒng);設(shè)計(jì)

在我國(guó)礦山、冶金、化工、機(jī)械等行業(yè)中，橋式起重機(jī)作為常用設(shè)備，承擔(dān)著運(yùn)輸、起重等多種職能，發(fā)揮了重要作用。橋式起重機(jī)主要由梁（大梁、斷梁）、軌道、車輪、卷筒、減速器、連軸器、滑輪等部件組成，部件性能直接關(guān)系著機(jī)械的運(yùn)行，一旦某部件發(fā)生問題，起重機(jī)的正常作業(yè)將受到影響，生產(chǎn)效率降低[1]。溜鉤故障是起重機(jī)最常見故障，也是最易導(dǎo)致人員傷亡的故障，對(duì)此，筆者根據(jù)工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)溜鉤故障設(shè)計(jì)了一款系統(tǒng)––抱閘開閉控制保護(hù)系統(tǒng)，有效降低了溜鉤現(xiàn)象，保障起重機(jī)健康長(zhǎng)效運(yùn)行。

一、橋式起重機(jī)溜鉤故障

橋式起重機(jī)溜鉤故障多發(fā)生在抱閘過程中，而抱閘主要是指起重機(jī)制動(dòng)器停止制動(dòng)。因起重機(jī)上所用制動(dòng)器的動(dòng)力形式不同，常見制動(dòng)器由液壓制動(dòng)器、電磁制動(dòng)器。通常，制動(dòng)器為常閉式，當(dāng)起重機(jī)相關(guān)構(gòu)件不運(yùn)行時(shí)，制動(dòng)器呈抱緊狀態(tài)，起重機(jī)運(yùn)行時(shí)，制動(dòng)器松開。在橋式起重機(jī)停止制動(dòng)時(shí)，因慣性影響，起吊物常見下滑狀況，導(dǎo)致溜鉤現(xiàn)象[2]。因?yàn)?，在起升機(jī)構(gòu)停止工作后，產(chǎn)生的制動(dòng)力矩高于額定載荷的1.25倍，因此，在起吊物品呈下降狀態(tài)時(shí)，應(yīng)將慣性保持在50–60mm左右。對(duì)于起重機(jī)溜鉤故障，是導(dǎo)致人員安全事故的主要因素。因?yàn)?，在起重機(jī)起吊中，當(dāng)操作人員與地面人員相互配合作業(yè)時(shí)，若遇到緊急狀況，控制器緊急扳手被手動(dòng)操作到零位，極易產(chǎn)生溜鉤現(xiàn)象，使得起吊物下滑，砸傷地面工作人員。同時(shí)，在實(shí)際工作中，若起吊物作用中的卷筒下滑，導(dǎo)致溜鉤失穩(wěn)，極易導(dǎo)致機(jī)械設(shè)備損壞。因?yàn)?，在起重機(jī)溜鉤失穩(wěn)時(shí)，無(wú)法準(zhǔn)確定位起吊物，操作人員需要反復(fù)操作，影響了工作效率。由此可見，起重機(jī)溜鉤的影響。

橋式起重機(jī)出現(xiàn)溜鉤故障的因素主要包含以下兩種：其一，電壓降過大。通常，導(dǎo)致電壓多大的因素包含了外部因素與內(nèi)部因素，其中，外部因素較少，只需要選擇適當(dāng)?shù)那冯妷罕Ｗo(hù)元件，就能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電壓的保護(hù)。對(duì)于內(nèi)部因素導(dǎo)致的溜鉤，處理較為困難，因?yàn)?，?dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)部電壓較大的原因包含有：溜鉤多在滿載或重載情況下發(fā)生，在起動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，電機(jī)電流約為額定電流的1.5–7倍，起重機(jī)處于正常工作下，起動(dòng)機(jī)啟動(dòng)瞬間會(huì)帶來較大電壓損失;若在系統(tǒng)轉(zhuǎn)正、工作未停止下進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，或反轉(zhuǎn)后正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)差率約等于2，導(dǎo)致電機(jī)壓降增大一倍。上述兩種情況，導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)部的電壓降擴(kuò)大，起重機(jī)起升力矩降低，導(dǎo)致溜鉤問題的發(fā)生。其二，制動(dòng)器機(jī)械或電氣出現(xiàn)故障。制動(dòng)器常見故障有：推桿卡殼、閘瓦磨損較大導(dǎo)致無(wú)法抱緊。電氣故障常見故障為電機(jī)與制動(dòng)器難以同步，制動(dòng)器提前開閘、遲到開閘，都是導(dǎo)致溜鉤故障的重要因素。

二、抱閘開閉控制保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

（一）設(shè)計(jì)起升抱閘狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)

為實(shí)現(xiàn)對(duì)起升抱閘狀態(tài)的有效檢測(cè)，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，應(yīng)為其裝設(shè)兩個(gè)檢測(cè)開關(guān)，一個(gè)裝置在抱閘下端，檢測(cè)抱閘是夠緊閉，一個(gè)裝置在抱閘上端，檢查抱閘是否打開，具體裝設(shè)位置。

起升抱閘狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)主要包含兩個(gè)裝置：制動(dòng)器、限位裝置。

（二）設(shè)計(jì)起升高度檢測(cè)系統(tǒng)

為避免溜鉤現(xiàn)象帶來的事故，應(yīng)設(shè)計(jì)起升高度監(jiān)視系統(tǒng)，通過在鋼繩卷筒后邊設(shè)置絕對(duì)值編碼器，對(duì)卷筒運(yùn)行位置進(jìn)行記錄，通過計(jì)算得出主起升、副起升所在位置，為溜鉤現(xiàn)象提前預(yù)警奠定數(shù)據(jù)基礎(chǔ)[3]。計(jì)算如下：對(duì)起升總高度標(biāo)定，若起升總高度在20m，將其對(duì)應(yīng)的編碼器值20736設(shè)定為最高值，當(dāng)起升高度為零時(shí)，對(duì)應(yīng)的編碼器值為零，設(shè)定為最低值。當(dāng)編碼器顯示10368，起升高度為10m，如此，準(zhǔn)確掌握起重機(jī)的起升高度。

（三）設(shè)計(jì)溜鉤故障報(bào)警系統(tǒng)

在起重機(jī)運(yùn)行中，為避免溜鉤故障帶來的事故，報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)非常關(guān)鍵，以保障溜鉤現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)能夠及時(shí)報(bào)警，提醒操作人員處理，提醒工作人員躲避可能的危險(xiǎn)。溜鉤故障報(bào)警系統(tǒng)，當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到溜鉤現(xiàn)象，會(huì)直接將報(bào)警信號(hào)發(fā)送至H1，H1發(fā)生閃光，提醒周邊人員注意，而指示燈H1的閃動(dòng)頻率，也為維護(hù)人員提供了故障位置，提高了故障的維修速度，增強(qiáng)了起重機(jī)的安全性與可靠性，保障了生產(chǎn)效率。

在設(shè)計(jì)溜鉤故障報(bào)警系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)臺(tái)時(shí)，可做如下設(shè)計(jì)：故障指示燈閃動(dòng)頻率為1s一次時(shí)，則為副鉤閘的接觸器粘連;若故障指示燈閃動(dòng)頻率為0.5s一次，則為主鉤閘的接觸器粘連起來;若故障指示燈先以0.5s每次的頻率閃動(dòng)，后以每1s頻閃兩次，停頓3s后，再次循環(huán)，此為主鉤抱閘故障;若故障指示燈先以1s兩次頻閃，再以2s兩次，停頓3s，以此循環(huán)，此為副鉤抱閘故障。

（四）設(shè)計(jì)起升溜鉤距離記錄查詢系統(tǒng)

隨著起升抱閘的使用時(shí)間延長(zhǎng)，抱閘外皮會(huì)出現(xiàn)磨損現(xiàn)象，當(dāng)閘皮磨損較為嚴(yán)重時(shí)，則抱閘難以抱緊，當(dāng)起重機(jī)重載或滿載時(shí)，極可能導(dǎo)致溜鉤狀況發(fā)生，輕則導(dǎo)致財(cái)產(chǎn)損失，影響生產(chǎn)效率，重則危害作業(yè)人員的生命安全。對(duì)此，應(yīng)設(shè)計(jì)相應(yīng)系統(tǒng)，以便隨時(shí)查詢起升溜鉤距離，降低溜鉤帶來的損失。具體如下：在減速機(jī)上，裝設(shè)絕對(duì)值編碼器，將編碼器與變頻器運(yùn)行狀態(tài)、抱閘雙方檢測(cè)的限位、專用控制軟件有機(jī)結(jié)合，記錄并檢測(cè)抱閘下滑距離。如此，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)抱閘磨損狀況，減少抱閘磨損帶來的溜鉤問題。

（五）設(shè)計(jì)抱閘開閉控制系統(tǒng)

抱閘開閉控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，主要是利用變頻控制信號(hào)采集起重機(jī)的運(yùn)行控制信號(hào)，采集變頻器電流信號(hào)作為開閘信號(hào)，采集變頻器速度信號(hào)作為關(guān)閘信號(hào)，變頻器電流設(shè)定為電機(jī)電流的30%，速度關(guān)閘信號(hào)的設(shè)計(jì)值取電機(jī)實(shí)速的10%。將上述兩個(gè)信號(hào)作為與門，當(dāng)兩個(gè)信號(hào)全部為正常值，才能確保抱閘信號(hào)正確，抱閘允許打開。將抱閘控制信號(hào)作為兩路輸出信號(hào)，對(duì)兩路接觸器驅(qū)動(dòng)。同時(shí)，輸出信號(hào)選擇雙抱閘，以此降低溜鉤故障，避免控制信號(hào)單一，若出現(xiàn)粘連、擊穿問題，極易導(dǎo)致溜鉤事故。

在抱閘開閉控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，選擇雙抱閘輸出，保障了一路輸出信號(hào)被擊穿，抱閘開閉依然準(zhǔn)確，且控制系統(tǒng)能夠快速判斷被擊穿的信號(hào)，為相關(guān)人員反饋，提醒相關(guān)人員解決問題，快速恢復(fù)起重機(jī)運(yùn)行。信號(hào)被擊穿的判斷原理如下：的去昂控制系統(tǒng)檢測(cè)抱閘控制信號(hào)的輸出時(shí)，若未檢測(cè)到輸出，而在任意接觸器的接點(diǎn)都能檢測(cè)到信號(hào)，則該輸出點(diǎn)出現(xiàn)擊穿或接觸器粘連現(xiàn)象。

三、加強(qiáng)橋式起重機(jī)的管理，降低溜鉤現(xiàn)象

在橋式起重機(jī)運(yùn)行中，為避免溜鉤故障的發(fā)生，僅依靠開閉控制保護(hù)系統(tǒng)，較為被動(dòng)，對(duì)此，加強(qiáng)起重機(jī)的管理，做好事前預(yù)防，才能更有效降低溜鉤損失。具體來講，在起重機(jī)械運(yùn)行中，操作人員應(yīng)保障操作的規(guī)范性，避免不規(guī)范操作為起重機(jī)埋下隱患。同時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)制動(dòng)器的檢測(cè)與保養(yǎng)，每次起重機(jī)工作前，對(duì)制動(dòng)器進(jìn)行檢測(cè)，避免起重機(jī)帶病運(yùn)行，定期對(duì)制動(dòng)器進(jìn)行保養(yǎng)，提高制動(dòng)器的壽命，有效避免起重機(jī)溜鉤事故[4]。同時(shí)，在吊裝作業(yè)開展前，應(yīng)將重物吊至地面半米處，后放置在地面，檢測(cè)抱閘的可靠性，若起重機(jī)所吊重物接近額定荷載，應(yīng)在起吊前對(duì)制動(dòng)器進(jìn)行檢查，并通過上述起吊試驗(yàn)，有效保障起重機(jī)的安全運(yùn)行。

在起重機(jī)起吊過程中，若制動(dòng)器失靈，抱閘開閉控制保護(hù)系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警信息，機(jī)械操作者應(yīng)將檔位調(diào)到一檔，使起吊機(jī)以最慢速度吊升，若提升至上限，應(yīng)再次降低檔位，使起重機(jī)的吊物以最慢速度下降，以此反復(fù)，將起吊物放置于安全位置，有效避免溜鉤故障。

四、總結(jié)

總而言之，文章簡(jiǎn)述了橋式起重機(jī)溜鉤故障與故障原因，并對(duì)抱閘開閉控制保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)展開探討，以此降低溜鉤故障的發(fā)生，保障橋式起重機(jī)順利運(yùn)行，提高生產(chǎn)效率，增強(qiáng)生產(chǎn)安全性。對(duì)于抱閘開閉保護(hù)系統(tǒng)，整個(gè)系統(tǒng)主要包含了五個(gè)子系統(tǒng)，有效減少了起重機(jī)生產(chǎn)作業(yè)中溜鉤現(xiàn)象的發(fā)生，提高了起重機(jī)的安全性與工作效率，最大限度避免安全事故的發(fā)生。

參考文獻(xiàn)

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