起重機遙控控制電路及一種遙控急停開關的失效分析

陳祿輝

（廣州特種機電設備檢測研究院，廣東廣州，510180）

1 遙控控制電路的失效分析

對于起重機采用多種控制方式，GB6067.1-2010《起重機械安全規(guī)程第1部分：總則》的第7.6條要求多種控制方式之間應具有互鎖功能，在任何給定時間內(nèi)只允許一種控制方式工作。在對起重機的安全技術檢驗中，筆者就發(fā)現(xiàn)多起線控手柄或者司機室加裝遙控裝置后，要么未設置專門的控制方式轉(zhuǎn)換開關，僅利用原操縱裝置和（或）遙控裝置上的急停開關進行轉(zhuǎn)換，而未實現(xiàn)兩種控制方式之間的互鎖保護；要么轉(zhuǎn)換至遙控控制，會導致起重機的安全技術規(guī)范和國家標準要求必須設置的某些電氣保護功能（如斷錯相保護、失壓保護）失效。下面以法定檢驗中某些起重機制造/改造單位提供的起重機控制電路圖紙為案例，對遙控控制電路的失效模式進行分析。

1.1 控制轉(zhuǎn)換失效

在圖1的電路中，當遙控/線控轉(zhuǎn)換開關SA1閉合后（由線控轉(zhuǎn)換至遙控），KA1線圈得電，接入總停的兩個KA1常閉輔助觸點（端子03-1和5-7）斷開，導致總停斷路，即使按下起動按鈕S1，總接觸器KM的線圈也不能得電，總接觸器處于斷開狀態(tài)?？梢?，該電路的控制轉(zhuǎn)換存在設計缺陷，由線控轉(zhuǎn)換至遙控時，遙控控制功能將失效。

圖1 起重機遙控/線控控制電路（1）

1.2 控制轉(zhuǎn)換失效，且有電氣保護功能失效

1.2.1 轉(zhuǎn)換至線控（遙控總停S2-1斷開時）

在圖2的電路中（注：該電路圖未見設置有專門的遙控/線控轉(zhuǎn)換開關，而是將遙控總停S2-1設計為兼具控制方式轉(zhuǎn)換功能的開關），假定電流流向為：相序繼電器F10輸出端（得電且無斷錯相發(fā)生時，該輸出端閉合）→總接觸器K0線圈→K01常閉輔助觸點（S2-1斷開時K01線圈不得電，該輔助觸點保持閉合）→啟動按鈕S1-3（按下）→停止按鈕S1-2（閉合）→急停按鈕S1-1（閉合）→K01常閉輔助觸點（S2-1斷開時K01線圈不得電，該輔助觸點保持閉合），即電流在端子0至端子1之間形成通路使得K0線圈得電，K0的一個常開輔助觸點（端子4至端子3）閉合并自鎖，此時線控總?；芈方油ǎ崔D(zhuǎn)換至線控控制。在線控控制下，斷錯相保護（F10)、失壓保護(端子4至端子3)和急停開關(S1-1)均被接入至線控總停回路，其動作均可切斷線控總停回路，即這些電氣保護功能有效。

圖2 起重機遙控/線控控制電路（2）

轉(zhuǎn)換至線控后，雖然遙控總?；芈窋嚅_，但是由于電路中的端子1-1至端子1-2之間未接入如遙控總停S2-1之類能起到控制方式轉(zhuǎn)換作用的開關，且遙控器電源也未接入可在線控下切斷其供電的電氣開關，導致葫蘆升降、葫蘆運行和大車運行的遙控控制電路一直處于通路狀態(tài)，遙控裝置仍可起到控制作用。即，此時線控和遙控兩種控制方式可以同時操作?？梢?，該電路轉(zhuǎn)換至線控時控制轉(zhuǎn)換失效，兩種控制方式之間未實現(xiàn)互鎖保護。

1.2.2 轉(zhuǎn)換至遙控（遙控總停S2-1接通時）

在圖2的電路中，假定電流流向為：相序繼電器F10輸出端（得電且無斷錯相發(fā)生時，該輸出端閉合）→總接觸器K0線圈→K01常開輔助觸點（S2-1接通時K01線圈得電，該輔助觸點由斷開轉(zhuǎn)為閉合）→S2-1（接通），即端子0至端子1之間形成通路使得K0線圈得電，此時遙控總停回路接通，即轉(zhuǎn)換至遙控控制。

轉(zhuǎn)換至遙控后，由于K01線圈得電，使得端子2至端子1之間的K01常閉輔助觸點斷開，導致線控總?；芈窋嚅_，葫蘆升降、葫蘆運行和大車運行的線控控制電路將一直處于斷開狀態(tài)，即線控失效，此時只有遙控一種控制方式可以操作?？梢?，電路轉(zhuǎn)換至遙控時控制轉(zhuǎn)換有效，兩種控制方式之間可實現(xiàn)互鎖保護。但在遙控控制下，僅斷錯相保護功能有效，失壓保護(端子4至端子3)因未被接入至遙控總?；芈范δ苁А?/p>

2 磁鐵鑰匙式遙控急停開關的失效分析

起重機遙控裝置發(fā)射器的急停開關通常有兩種形式，一種是蘑菇頭按鈕式急停開關，一種是磁鐵鑰匙式急停開關，見圖3所示。

圖3

磁鐵鑰匙利用串接入發(fā)射電路中的磁簧開關（俗稱干簧管，形如保險絲，其結(jié)構(gòu)和原理見圖4示），通過所施加的磁場操作發(fā)射電路的通斷。當磁鐵鑰匙磁體遠離磁簧開關時，磁簧開關的干簧片由于本身的彈性而釋放，兩片簧片接觸面就會分開而切斷發(fā)射電路，使得遙控裝置的發(fā)射器無法發(fā)射信號；當遙控裝置的接收器在一定時間內(nèi)檢測不到來自與之配對的發(fā)射器的信號時，將會關閉接收器的所有輸出信號，即會斷開接入到起重機控制回路的所有繼電器開關量輸出，導致起重機的總接觸器及各運行接觸器都斷開。按照JB/T 8437《起重機械無線遙控裝置》第3.9條的定義，這種磁鐵鑰匙急停開關應屬于被動急停。

圖4

由上述磁鐵鑰匙的工作原理可知，其作為起重機急停開關的作用效果會受到兩個參數(shù)的影響：一是磁簧開關的感應距離（靈敏度）；二是被動急停的響應觸發(fā)時間。實際使用中即使磁鐵鑰匙撥離工作槽位1cm左右（磁簧開關準確的感應距離可查閱其產(chǎn)品說明書），磁簧開關仍能感應到鑰匙磁體的磁場而處于導通狀態(tài)。緊急情況下，如操作者未及時意識到需將磁鐵鑰匙撥離工作槽位足夠遠的距離，將導致急停開關的作用失效或者延誤，從而存在安全風險。對于被動急停的響應觸發(fā)時間，JB/T 8437《起重機械無線遙控裝置》第5.5.8條要求對停止指令的響應時間不應超過550ms，被動急停的觸發(fā)時間不應超過0.5s。被動急停的響應觸發(fā)時間受制于遙控裝置的硬軟件設計。如確需對遙控發(fā)射器磁鐵鑰匙急停開關的響應觸發(fā)時間進行觀測，應自簧片接觸面分開并切斷發(fā)射電路的瞬間計起，而非自磁鐵鑰匙撥離工作槽位的瞬間計起，以免受到磁簧開關感應距離的影響。實際使用中如發(fā)現(xiàn)磁鐵鑰匙急停開關的響應觸發(fā)時間有過大的延遲，應引起注意。

GB 6067.1-2010《起重機械安全規(guī)程第1部分：總則》對緊急停止開關提出了具體的型式要求：緊急停止開關應為紅色，并且不能自動復位。可見，磁鐵鑰匙式急停開關并不符合該標準的要求。

3 結(jié)束語

從安全角度考慮，起重機的制造/改造單位以及使用單位在對起重機的控制方式進行改造時，應嚴格按照起重機的安全技術規(guī)范和國家標準的要求進行電路設計，多種控制方式之間應有互鎖保護，且控制方式的轉(zhuǎn)換不應導致某些必要的電氣保護功能失效；同時，應盡量選用符合國家標準要求的遙控裝置，對于磁鐵鑰匙式急停開關，感應距離過大或者響應觸發(fā)時間過長，顯然將使這種型式的急停開關失去了其作用意義，增加了安全風險。