港口門座式起重機(jī)常見電氣故障分析

劉 建

（平果鋁業(yè)有限公司，廣西百色 531400）

0 引言

隨著科技的不斷發(fā)展，大批大型、連續(xù)、高速、高效、強(qiáng)載、自動化的機(jī)械設(shè)備被引入各廠房、港口。裝卸設(shè)備的優(yōu)化不僅提高了工作效率，降低了生產(chǎn)成本，同時降低了由于裝卸設(shè)備故障導(dǎo)致的損失。為了提高大型裝卸設(shè)備的安全性及可靠性，國家對現(xiàn)代化港口機(jī)械設(shè)備要求十分嚴(yán)格，為降低損失、加強(qiáng)設(shè)備維護(hù)和管理，研制監(jiān)測系統(tǒng)對現(xiàn)代化機(jī)械設(shè)備實時監(jiān)測，并制定完善的設(shè)備維修體制，以提高設(shè)備管理水平。

1 常用故障診斷方法

大型設(shè)備在使用過程中難免會發(fā)生故障，如何快速找到故障原因，并進(jìn)行針對性修復(fù)是人們關(guān)注的重點，由此故障診斷技術(shù)成為人們關(guān)注的焦點。港口門座式起重機(jī)屬于大型裝卸設(shè)備，常用的故障診斷方法有三種，即模型分析法、知識系統(tǒng)法、信號處理法。模型分析法即通過對故障診斷對象建立精確的數(shù)學(xué)模型，通過數(shù)學(xué)建模、數(shù)理運(yùn)算等數(shù)學(xué)分析手段，對故障診斷對象進(jìn)行深入剖析，實現(xiàn)故障實時動態(tài)診斷。知識系統(tǒng)法是通過對知識系統(tǒng)的建立，包括軟件模塊、知識模塊等，依據(jù)知識數(shù)據(jù)庫查詢故障原因。信號處理法是通過對故障診斷對象進(jìn)行信號測試，監(jiān)測頻譜、方差、均值等參數(shù)，確定故障原因。

港口門坐式起重機(jī)電氣故障常用的診斷方法有觀察法、排除法、檢測法和經(jīng)驗法。通常用觀察法初步判定故障范圍，簡單故障可以用觀察法直接診斷故障原因。排除法多用于設(shè)備原理圖、元器件是否損壞的判斷，通過對故障回路的查看，排除故障可能性，最終確定故障原因。經(jīng)驗法通常根據(jù)原理圖分析，結(jié)合前人經(jīng)驗對問題電路進(jìn)行短接測試，以確定故障原因。對于大型故障、復(fù)雜故障常用檢測法診斷原因，通過對故障診斷對象進(jìn)行功能及性能檢測，逐步確定故障原因。

2 起重機(jī)電氣控制系統(tǒng)

港口門坐式起重機(jī)電氣系統(tǒng)主要由PLC 控制系統(tǒng)組成。PLC 控制系統(tǒng)不僅能夠?qū)υO(shè)備作業(yè)時的狀態(tài)、數(shù)據(jù)、環(huán)境情況進(jìn)行采集分析，系統(tǒng)本身也可以通過反饋控制進(jìn)行自主調(diào)整。PLC控制系統(tǒng)通過設(shè)備層、控制層、信息層實現(xiàn)對港口門坐式起重機(jī)電氣故障可視化監(jiān)控。通過電動機(jī)、變頻器、制動器、傳感器、輸入輸出等基礎(chǔ)元件實現(xiàn)對其作業(yè)時的狀態(tài)、數(shù)據(jù)、環(huán)境情況的采集，結(jié)合PLC 控制層實現(xiàn)對港口門坐式起重機(jī)各項數(shù)據(jù)的綜合分析，并通過信息層將控制層的指令以以太網(wǎng)的方式傳送到設(shè)備層。起重機(jī)電氣系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D如圖1 所示。

圖1 起重機(jī)電氣系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/p>

3 起重機(jī)電氣故障類型

港口門座式起重機(jī)電氣控制系統(tǒng)由profibus-DP 現(xiàn)場總線連接組成，PLC 采用主單主從式多總線結(jié)構(gòu)，因此需要對PLC網(wǎng)絡(luò)中的硬件模塊進(jìn)行故障排除。確定故障的具體位置和原因。起重機(jī)電氣系統(tǒng)帶有自我診斷功能，可以通過自診斷程序快速查找故障位置。起重機(jī)電氣故障類型主要有PLC 控制系統(tǒng)故障、智能從站控制端故障、外部設(shè)備故障等。

3.1 PLC 控制系統(tǒng)故障

PLC 控制系統(tǒng)是起重機(jī)電氣控制系統(tǒng)的核心機(jī)構(gòu)，發(fā)生故障將影響整個系統(tǒng)的正常運(yùn)行，造成嚴(yán)重的意外事故。PLC 系統(tǒng)故障包括設(shè)備故障、系統(tǒng)輸入、部件的不當(dāng)使用或老化等原因造成的故障等。若PLC 軟件系統(tǒng)出現(xiàn)故障，PLC 階梯構(gòu)建編寫可能錯誤或代碼運(yùn)行出現(xiàn)錯誤的行，導(dǎo)致通信中斷，運(yùn)行此軟件程序可能導(dǎo)致控制系統(tǒng)程序無法運(yùn)行。在硬件全部正常的情況下，PLC 系統(tǒng)出現(xiàn)偶然性故障，只需重新啟動，設(shè)備就能恢復(fù)正常。

3.2 智能從站控制端故障

指的是變頻器和遠(yuǎn)程配電模塊故障，從站本身要有一定的故障診斷和自我保護(hù)功能。當(dāng)發(fā)生事故時，維修人員可以查閱制造商提供的用戶手冊來驗證和解決問題。

3.3 通信故障

起重機(jī)的工作環(huán)境比較差，在許多情況下，起重機(jī)被組合在一起容易發(fā)生設(shè)備相互干擾?？偩€造成的通信故障可能是因為網(wǎng)絡(luò)插頭、網(wǎng)卡和模塊之間的接觸不良造成的。短路、開路、環(huán)境干擾、公共網(wǎng)絡(luò)連接中斷或公共網(wǎng)絡(luò)與有線線路之間的聯(lián)系不良，也可能是通信對象的質(zhì)量問題甚至是通信參數(shù)錯誤和通信兼容性不一致的問題。

3.4 外部設(shè)備故障

外部裝置包括繼電器、接觸器、斷路器、限位開關(guān)、傳感器、剎車、非PLC 發(fā)動機(jī)等。這部分設(shè)備的失效直接影響PLC 控制系統(tǒng)的控制能力，并有可能使系統(tǒng)無法正常運(yùn)轉(zhuǎn)。通常情況下，是由于設(shè)備的質(zhì)量、使用壽命或接觸松弛、接觸不良和彈簧約束不足所致。

4 起重機(jī)常見故障應(yīng)對措施

4.1 替換故障元件

確定故障原因后，立即更換故障點元器件，將故障組件更換為未損壞新組件。更換后重新啟動機(jī)器，確定是否可以正常工作。如果工作不正常，則必須修復(fù)其他損壞的地方。

4.2 確保操作的安全性

由于港口門坐式起重機(jī)是一個大型裝卸設(shè)施，違規(guī)操作將會導(dǎo)致安全事故，對企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益產(chǎn)生重大影響，甚至可能危及作業(yè)人員的生命安全。

4.3 使用儀器診斷故障

為了能夠更好地檢測電氣故障，可以采用由傳感器和控制線構(gòu)成的檢測儀。采用單片機(jī)檢測技術(shù)的診斷裝置能準(zhǔn)確檢測起重機(jī)運(yùn)行參數(shù)，用代碼顯示故障范圍與嚴(yán)重程度，檢測結(jié)果真實準(zhǔn)確。

4.4 電氣故障的維修

門座式起重機(jī)在運(yùn)行時，不得觸碰帶電電力線。然而，在實際施工中，部分人員職工沒有意識到這一問題的嚴(yán)要性，因此發(fā)生了很多安全事故，給社會造成了不好的影響。為了避免這個問題，必須安裝警報裝置。當(dāng)機(jī)器超過安全線時，報警器立刻報警，以提高安全性，消除潛在的安全隱患。

4.5 定期維護(hù)、檢查和保養(yǎng)

為了預(yù)防門座式起重機(jī)的電氣故障，需要定期檢查、維護(hù)和保養(yǎng)，依據(jù)起重機(jī)的維修程度，將維護(hù)工作分成5 個階段，分別是高級維護(hù)、中等維護(hù)、日常維護(hù)、一級維護(hù)及二級維護(hù)。

4.6 提升人員的技能水平

作業(yè)人員的素質(zhì)和水平是影響起重機(jī)工作效率的重要因素，因此，對作業(yè)人員的選擇有嚴(yán)格的要求。首先，作業(yè)人員必須具有安全意識，并且接受嚴(yán)格的訓(xùn)練后才可以進(jìn)行作業(yè)。其次，企業(yè)應(yīng)該加強(qiáng)作業(yè)人員的培訓(xùn)，要求他們熟練掌握操作技能和加強(qiáng)自我保護(hù)意思。最后，企業(yè)需要制定相應(yīng)的制度和標(biāo)準(zhǔn)，監(jiān)管員工嚴(yán)格按照規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)操作，對違規(guī)操作予以嚴(yán)懲。

5 總結(jié)

通過對港口門坐式起重機(jī)常見故障診斷方法的分析，解析起重機(jī)常見故障的診斷方法，剖析起重機(jī)常見電氣故障類型及成因，提出應(yīng)對措施。

起重機(jī)電氣故障的原因有多種，起重機(jī)故障不但嚴(yán)重影響起重機(jī)的正常使用，而且?guī)砹艘欢ǖ陌踩[患。因此，在起重機(jī)操作過程中，操作者應(yīng)嚴(yán)格遵守相應(yīng)的規(guī)章制度。發(fā)生故障時，可以迅速檢測到故障原因并盡快解決。此外，為了保證起重機(jī)的正常運(yùn)行，必須定期對起重機(jī)進(jìn)行維護(hù)和檢查。