關(guān)于環(huán)鏈電動葫蘆起重機(jī)加裝雙限位問題的探討

劉慶福 王秀民

（東營市特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院 東營 257000）

起升高度限位是起重機(jī)防范過卷揚(yáng)及沖頂事故的一種重要的安全保護(hù)裝置，其可靠性直接影響起重機(jī)的安全運(yùn)轉(zhuǎn)。鑒于由起升高度限位的配置不當(dāng)、缺失、損壞和失效等原因引起的起重機(jī)械事故較多，2021年3朋9日，國家市場監(jiān)管總局辦公廳印發(fā)了《市場監(jiān)管總局辦公廳關(guān)于開展起重機(jī)械隱患排查治理工作的通知》（市監(jiān)特設(shè)發(fā)〔2021〕16號）（以下簡稱16號文），對橋門式起重機(jī)提出了安裝（加裝）雙限位的新要求[1]。本文就16號文執(zhí)行以來在檢驗(yàn)中遇到的實(shí)際問題進(jìn)行探討。

1 標(biāo)準(zhǔn)及16號文對起重機(jī)高度限位的相關(guān)要求

GB/T 3811—2008《起重機(jī)設(shè)計規(guī)范》中9.7.2.1條要求“起升機(jī)構(gòu)均應(yīng)當(dāng)裝設(shè)起升高度限位器。當(dāng)取物裝置上升到設(shè)計規(guī)定的上極限位置時，應(yīng)能自動切斷起升動力源。在此極限位置的上方，還應(yīng)留有足夠的空余高度，以適應(yīng)上升制動行程的要求。在特殊情況下，還可以裝設(shè)防止越程沖頂?shù)牡诙壠鹕叨认尬黄?。電動機(jī)作上述運(yùn)動方向的電源切斷后，仍需保留做相反方向運(yùn)動的電源?！盵2]

GB/T 6067.1—2010《起重機(jī)械安全規(guī)程 第1部分：總則》中9.2.1條要求“起升機(jī)構(gòu)均應(yīng)當(dāng)裝設(shè)起升高度限位器。當(dāng)取物裝置上升到設(shè)計規(guī)定的上極限位置時，應(yīng)能立即切斷起升動力源。在此極限位置的上方，還應(yīng)留有足夠的空余高度，以適應(yīng)上升制動行程的要求。在特殊情況下，如吊運(yùn)熔融金屬，還應(yīng)裝設(shè)防止越程沖頂?shù)牡诙壠鹕叨认尬黄?，第二級起升高度限位器?yīng)分?jǐn)喔咭患壍膭恿υ?。上述運(yùn)動方向的電源切斷后，仍可進(jìn)行相反方向運(yùn)動（第二級起升高度限位器除外）?！盵3]

16號文要求“（一）起重機(jī)械生產(chǎn)單位對新出廠的橋式、門式起重機(jī)，應(yīng)當(dāng)同時安裝兩種不同形式的高度限位裝置（以下簡稱“雙限位”裝置），如重錘式、斷火式、壓板式高度限位器等任意兩種。（二）起重機(jī)械使用單位應(yīng)當(dāng)對在用橋式、門式起重機(jī)加裝一套不同于原配置形式的高度限位裝置，確保該設(shè)備滿足“雙限位”裝置的要求。（三）例外情況。對于已經(jīng)安裝了傳動式高度限位裝置（如齒輪、蝸輪蝸桿傳動式高度限位器等）的新出廠或在用橋式、門式起重機(jī)，不再要求設(shè)置“雙限位”裝置?！盵4]

2 對標(biāo)準(zhǔn)及16號文有關(guān)高度限位要求的理解

GB/T 3811—2008與 GB/T 6067.1—2010對 特 殊情況下的第二級起升高度限位器的要求力度不同，GB/T 6067.1—2010中對特殊情況進(jìn)行了細(xì)化分析，對什么情況下應(yīng)加裝第二級起升高度限位器的要求明確。

GB/T 3811—2008要求高度限位動作后仍需保留做相反方向運(yùn)動的電源，對分?jǐn)嚯娫吹燃壩醋雒鞔_要求；而GB/T 6067.1—2010要求高度限位器動作后，仍可進(jìn)行相反方向運(yùn)動，但是第二級起升高度限位器除外，第二級起升高度限位分?jǐn)喔咭患夒娫辞覄幼骱蟛荒芫邆渲苯舆M(jìn)行反方向運(yùn)動的電源，要求更細(xì)化、更嚴(yán)格。

16號文只是要求具有“雙限位”，可采用任意兩種不同形式的高度限位，對雙限位的控制形式、分?jǐn)嚯娫吹燃壍任刺岢鲆螅煌贕B/T 6067.1—2010中的第二級高度限位的要求。

16號文對已經(jīng)安裝了傳動式高度限位裝置的起重機(jī)不再要求設(shè)置“雙限位”，其原因可以圖1中歐式四級蝸輪蝸桿式高度限位為例[5]來說明，它是由蝸輪蝸桿作為傳動機(jī)構(gòu)與卷筒連接，在蝸輪中心軸上安裝有凸輪可隨卷筒同步轉(zhuǎn)動，到達(dá)預(yù)設(shè)位置時觸發(fā)相應(yīng)限位器觸頭從而起到控制起升高度的作用。一套傳動式高度限位裝置內(nèi)部可擁有多個觸點(diǎn)，已經(jīng)形成了對起重機(jī)不同起升高度的多點(diǎn)（級）保護(hù)。

圖1 歐式四級蝸輪蝸桿式高度限位

3 16號文執(zhí)行過程中遇到問題的探討

3.1 環(huán)鏈電動葫蘆雙限位控制形式的選擇

16號文要求橋門式起重機(jī)應(yīng)具有不同形式的雙高度限位，其本意是采用冗余技術(shù)方法避免電路中單一電氣元件的失效而引起事故。

對于起升機(jī)構(gòu)為鋼絲繩電動葫蘆的起重機(jī)，一般選用斷火開關(guān)與重錘式或壓板式高度限位組成雙限位[6]。斷火開關(guān)動作后是分?jǐn)嗥鹕蛳陆到佑|器出線端到進(jìn)入電機(jī)之間的動力電源；重錘式或壓板式高度限位則是通過通斷起升接觸器的控制電路來接通或釋放起升接觸器，從而達(dá)到防止起重機(jī)沖頂?shù)哪康?。鋼絲繩電動葫蘆采用的這2種雙限位組合，其動作都是通過不同的電氣元件（即斷火開關(guān)與起升接觸器）來實(shí)現(xiàn)安全防護(hù)的，其中一種電氣元件失效時，起重機(jī)還具有安全冗余的另一電氣元件進(jìn)行安全防護(hù)。

但是，對于起升機(jī)構(gòu)為環(huán)鏈電動葫蘆的起重機(jī)受其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)形式限制，環(huán)鏈電動葫蘆不適合采用斷火開關(guān)作為高度限位，一般采用重錘式和壓板式高度限位組成雙限位。上述分析到這2種形式的高度限位都是通過通斷起升接觸器的控制電路來接通或釋放起升接觸器來進(jìn)行安全防護(hù)的。那么在實(shí)際中就存在了重錘式高度限位與壓板式高度限位共同控制起升接觸器的情況，因?yàn)?6號文并沒有明確雙限位的控制要求，因此這種做法不能判定不合格，但是從獲得更加安全的控制效果來看，改成分別控制起升接觸器和上一級接觸器更具有安全防范性，從而可以規(guī)避因單一的接觸器粘連、失效、損壞而引起的事故。

3.2 環(huán)鏈電動葫蘆雙限位控制形式的優(yōu)化處理

前面分析了環(huán)鏈電動葫蘆雙限位從更加安全的角度出發(fā)，宜采用分別控制起升接觸器和上一級接觸器的控制方式，但這樣的控制方式的運(yùn)用又存在著環(huán)鏈電動葫蘆起重機(jī)控制電路設(shè)計不夠優(yōu)化而帶來的新問題。環(huán)鏈電動葫蘆起重機(jī)控制回路電氣原理如圖2所示。

圖2 環(huán)鏈電動葫蘆起重機(jī)控制回路電氣原理

企業(yè)技術(shù)人員在加裝第二級壓板高度限位時，為了方便第二級壓板高度限位SQ2動作后總動力電源的恢復(fù)供電操作，避免因復(fù)雜的恢復(fù)供電操作影響整個工段的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，常常是將SQ2的常閉觸點(diǎn)不直接接到總線路接觸器KM1的線圈回路上，而是接到了總線路接觸器KM1的自鎖回路中。

●3.2.1 電路中第二級壓板高度限位控制設(shè)計的缺點(diǎn)分析

按動啟動按鈕SB2則總線路接觸器KM1線圈得電吸合[7]，同時總線路接觸器KM1的常開觸點(diǎn)閉合，再經(jīng)過第二級壓板高度限位SQ2的常閉觸點(diǎn)，進(jìn)而形成總線路接觸器KM1的自鎖，此時起重機(jī)總動力電源接通并處于待運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。

起升作業(yè)時，按下起升運(yùn)行按鈕SB3并保持按下狀態(tài)，起升接觸器KM2的線圈得電吸合主觸點(diǎn)閉合，起升電機(jī)得電并作起升運(yùn)行，由于第一級重錘式高度限位SQ1套裝在環(huán)鏈上的兩半重錘的連接螺栓脫落導(dǎo)致重錘脫離環(huán)鏈，吊鉤滑輪組起升到第一級限位高度時不能有效托起重錘，SQ1失效，此時起升機(jī)構(gòu)仍作起升運(yùn)行最終吊鉤滑輪組觸碰壓板式高度限位SQ2，SQ2的常閉觸點(diǎn)打開并保持在打開狀態(tài)，總線路接觸器KM1的自鎖回路也就相應(yīng)的被斷開，總線路接觸器KM1的線圈斷電，總線路接觸器KM1不再吸合其主觸點(diǎn)斷開，起重機(jī)總動力電路斷電，起重機(jī)各機(jī)構(gòu)不能運(yùn)轉(zhuǎn)。

此時，要排除故障恢復(fù)起重機(jī)總動力電路的供電，就需要按下啟動按鈕SB2并一直保持按下狀態(tài)，相應(yīng)的總線路接觸器KM1的線圈得電主觸點(diǎn)保持吸合狀態(tài)，起重機(jī)總動力電路恢復(fù)通電，另一只手再按下下行運(yùn)行按鈕SB4，下行運(yùn)行接觸器KM3的線圈就會得電主觸點(diǎn)吸合起升機(jī)構(gòu)作下行運(yùn)動，吊鉤滑輪組在下行運(yùn)動后脫離壓板高度限位SQ2的常閉觸點(diǎn)恢復(fù)閉合，總線路接觸器KM1的自鎖回路恢復(fù)自鎖功能。

上述流程看似比較完美地解決了如果第二級壓板高度限位SQ2直接接入總線路接觸器KM1線圈回路后，限位動作后起重機(jī)總電源恢復(fù)供電操作煩瑣的問題。但是，這樣的控制設(shè)計存在一個較為容易出現(xiàn)的誤操作隱患且后果十分危險，那就是第二級壓板高度限位SQ2動作后恢復(fù)起重機(jī)動力電路供電時，需要同時按下啟動按鈕SB2與下行運(yùn)行按鈕SB4，如果此時操作人員沒有準(zhǔn)確地按下下行運(yùn)行按鈕SB4而是錯誤地按下了起升運(yùn)行按鈕SB3，那么此時起重機(jī)將會做起升運(yùn)行從而存在沖頂?shù)闹卮箫L(fēng)險。

●3.2.2 對電路中第二級壓板高度限位控制設(shè)計的優(yōu)化改進(jìn)

優(yōu)化改進(jìn)后的環(huán)鏈電動葫蘆起重機(jī)控制回路電氣原理如圖3所示。

優(yōu)化改進(jìn)方案即把原控制回路中第二級壓板高度限位SQ2的常閉觸點(diǎn)的接線點(diǎn)，改到了如圖3所示的總線路接觸器KM1的線圈控制回路中，且在SQ2的兩端并入起升運(yùn)行接觸器KM2的常閉觸點(diǎn)，對其他電路未做變動。

圖3 改進(jìn)后的環(huán)鏈電動葫蘆起重機(jī)控制回路電氣原理

●3.2.3 第二級壓板高度限位控制設(shè)計優(yōu)化改進(jìn)的電氣原理分析

優(yōu)化改進(jìn)后，當(dāng)?shù)诙墘喊甯叨认尬籗Q2被觸動后，SQ2的常閉觸點(diǎn)打開，總電路接觸器KM1的線圈斷電，KM1的主觸點(diǎn)不能繼續(xù)吸合使總線路動力電源失電，起重機(jī)各機(jī)構(gòu)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。而此時如果要恢復(fù)起重機(jī)動力電源的供電，只需重新按動啟動按鈕SB2，此時因動作而斷開的SQ2的觸點(diǎn)被起升運(yùn)行接觸器KM2的常閉觸點(diǎn)短接，總電路接觸器KM1的線圈得電后吸合并自鎖，按動下行運(yùn)行按鈕SB4起重機(jī)可做下行運(yùn)行，當(dāng)按動起升運(yùn)行按鈕SB3時會因起升運(yùn)行接觸器KM2的常閉觸點(diǎn)的打開而使得總電路接觸器KM1的線圈斷電，形成了故障后恢復(fù)供電時的沖頂保護(hù)?？刂圃O(shè)計的優(yōu)化改進(jìn)即實(shí)現(xiàn)了起重機(jī)故障后的快速恢復(fù)供電，又兼具了防止恢復(fù)供電時的沖頂誤操作。

4 結(jié)束語

16號文關(guān)于安裝（加裝）雙高度限位的要求，對加強(qiáng)起重機(jī)的安全運(yùn)行避免沖頂事故的發(fā)生收獲了切實(shí)成效。但是，16號文中缺少了對雙高度限位電氣控制形式的細(xì)節(jié)要求，使企業(yè)在整改及檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)在落實(shí)檢驗(yàn)中存在模棱兩可的情況，在執(zhí)行中缺失了明確的要求與規(guī)范。在生產(chǎn)和檢驗(yàn)實(shí)踐中不斷完善和細(xì)化雙限位控制電路設(shè)計及相關(guān)檢驗(yàn)要求是必要的。