變頻門式起重機起升限位改進

駱 雙

成都鐵路局重慶重鐵物流有限公司 重慶市

1.問題的提出

隨著運輸物種日益增多，作業安全的逐漸重視，門式起重機也不斷破舊立新。根據作業量需要，按支腿數、主梁數、懸臂數等形成了多樣化、多種類的門式起重機。變頻系統在起升機構上的應用，形成貨物起重無極調速；風速儀、防風裝置的增加，使門式起重機在一定的風力中也能操控自如；超載限制器、緩沖期等自控裝置的投產使用，更是大幅增強了生產的安全指數。在門式起重機作業中，常出現司機空回程抽繩時，未警惕觀察起升吊鉤到達頂部的距離，用高速擋沖擊頂限位，造成滑輪沖頂損壞。以平均每次沖頂損壞6個滑輪（普通變頻式門吊起升滑輪組共8個滑輪）計算，則會造成約12 000元的設備損失，另不計維修費用等，而且由此引發的人身傷亡、貨物損失更是無法估量。為此，利用多觸點凸輪限位器與PLC多余端口的接線，對起升限位進行改進，以簡單操作取得良好效果。

2.原因分析

（1）設備主要參數。整機型號U20T 20M，額定起重量20t，跨度20m，全長39m，有效懸臂長7m，最大起升高度12m，工作制度A6，電機YZSP280S-8、N=45、n=730r/min，最大起升速度22m/min。

（2）變頻系統。使用三菱FXON-60MR 系列PLC。起升變頻調速特點之一是具有空載高速功能，PLC根據超載限制器的空鉤、輕載、超載等信號變化判斷提升的負載重量，向變頻器發出不同的速度給定信號，既實現了空鉤與輕載的高效率，又保證了負載重時安全。

（3）事故原因分析。如（2）介紹，變頻門吊的特點之一是可通過頻率的調整來調節起升速度，所以通常空鉤回程時，5擋（最高擋）速度可達到22m/min，比傳統普通門式起重機12m/min的起升速度快了近1倍。雖然作業效率明顯提高，但也埋下了安全隱患。而且變頻系統是通過頻率的轉變來實現制動，與普通門吊電磁鐵制動器不同，不能立即抱緊制動蹄片，而是一個緩慢制動的動作。另一方面，鐵路裝卸車位較高，為方便作業，普遍也將限位調得較高，離頂部一般在1m左右。若以22m/min的速度沖擊限位，在0.5s內制動抱緊，則完全可能發生沖頂情況。

現在門式起重機多數使用凸輪限位開關，當吊鉤到達一定高度時，凸輪將常閉開關頂開，起到斷電作用。但由于斷電時間很短，如果起升速度較快，則無法使吊鉤迅速停止，甚至有可能沖過限位，使其重新復位通電的危險。這就需要司機、信號員有扎實的業務技能水平，稍有不慎，就會造成事故。如遇卷筒強行將鋼絲繩擠斷，吊鉤、滑輪墜落，將造成更嚴重的后果。

3.起升限位改進

（1）PLC起升梯形圖（圖 1）。X004、X005、X006、X007 分別是起升2、3、4、5擋的擋位控制指令。當吊鉤上升到一定位置時，上升限位M01打開，電源切斷，動作停止。在X004前串入一限位開關2（X035），并且將限位開關2的凸輪動作順序調整到限位開關1前，使得吊鉤在上升到一定高度時先頂開限位開關2，一段距離后再頂開限位開關1。當吊鉤起升到限位開關2斷電位置時，X035斷開，起升回到一擋速度，接著只能以最低速到達限位開關1位置，使M01斷開，電路切斷，動作停止。這樣改進的優點是可通過速度的突變，及時提醒司機、信號員吊鉤即將到頂，需加強觀察；另外吊鉤在短距離內只能以一擋速度沖擊斷電限位，既不會影響生產效率，又絕對不會沖過斷電限位。

圖1 PLC梯形圖

（2）改進后的問題完善。試驗階段，根據司機提出，吊鉤到頂斷電復位后需要下降時，仍是以一擋速度下將，一段距離后才能恢復高速擋位，對生產效率產生較大影響。研究發現X035斷開后，凸輪需旋轉一周后才能復位，下降高速擋電路無法及時接通。在X035上短接下降擋位X003，上升時X003斷開，電路不受影響，當需要下降時，X003閉合，將X035短路，高速擋接通，使整個電路恢復到原設計，下降速度慢的問題得到解決（圖1）。

4.結語

門式起重機起升限位與PLC控制系統巧妙的接線改進，操作簡單，實用性強。經過重鐵物流重慶南裝卸分公司廣泛推廣試行后，取得了良好的效果，得到維修人員及操作人員的好評，有效的防治了吊鉤沖頂事故發生，損失消耗也大大降低，對起重機械的安全發展有一定意義。但在積極研究設備性能，努力攻克技術難題的基礎上，加強職工教育，提高操作者的業務水平和崗位技能也一樣重要，兩者共同發展，裝卸行業機械化、自動化、先進化的水平才能真正上一個平臺。