橋式起重機特點及電氣控制

馬冠英

(廣東省特種設備檢測研究院佛山檢測院,廣東佛山 528000)

橋式起重機特點及電氣控制

馬冠英

(廣東省特種設備檢測研究院佛山檢測院,廣東佛山 528000)

起重機是一種用來搬運重物的起重運輸機械,起吊高差大,負重運行頻繁,危險因素也比較多,容易發生事故。本文主要對橋式起重機的電氣控制進行了分析。

橋式起重機 電氣系統 故障 安全

1 橋式起重機對電力拖動的要求

由于橋式起重機工作環境比較惡劣，經常處于斷續工作狀態，拖動電動機經常處于起動、制動、正反轉之中，負載很不規律，時重時輕并經常承受過載和機械沖擊，因此對起重機的電氣傳動系統有很高的要求。現在常用的調速方式有繞線式異步電動機轉子串電阻調速、定子調壓調速和變頻調速，為了保證起重機的生產效率和可靠性，對其電力拖動和自動控制等方面都提出了很高要求，這些要求集中反映在提升機構的控制上，而對大車及小車運行機構的要求就相對低一些，主要是保證有一定的調速范圍和適當的保護。起重機對提升機構電力拖動與自動控制的主要求是：空鉤能快速升降，以減少輔助工作時間，提高效率。輕載的提升速度應大于額定負載的提升速度；具有一定的調速范圍，對于普通起重機調速范圍一般為3：1，而要求高的地方則應達到5：1～10：1；在提升之初或重物接近預定位置附近時，都需要低速運行。因此，升降控制應將速度分為幾擋，以便靈活操作；提升第一擋，為避免過大的機械沖擊，消除傳動間隙，使鋼絲繩張緊，電動機的啟動轉矩不能過大，一般限制在額定轉矩的一半以下；負載下降時，根據重物的大小，拖動電動機的轉矩可以是電動轉矩，也可以是制動轉矩，兩者之間的轉換是自動進行的；為確保安全，要采用電氣與機械雙重制動，既減小機械抱閘的磨損，又可防止突然斷電而使重物自由下落造成設備和人身事故；具有完備的電氣保護與聯鎖環節。

圖1 凸輪控制器控制電路原理圖

2 橋式起重機控制電路

凸輪控制器控制線路具有線路簡單，維護方便，價格便宜等優點，適用于中、小型起重機的平移機構電動機和小型提升機構電動機的控制。5t橋式起重機的控制線路一般就采用凸輪控制器控制。圖1所示是采用KTl4—25J/1與KTl4—60J/1型凸輪控制器直接控制起重機平移和提升機構的啟停、正反轉、調速與制動的電路原理圖。下面將分析其主電路。

SQ為電源開關；KI為過電流繼電器，用于過載保護；YA為電磁制動抱閘的電磁鐵，YA斷電時，在強力彈簧作用下制動器抱閘緊緊抱住電動機轉軸進行制動，YA通電時，在電磁鐵的吸合作用下，電磁抱閘松開；M為三相繞線式異步電動機，該電動機轉子回路串聯了幾段不對稱的調速電阻，以減少轉子電阻的段數及控制觸點的數目。由凸輪控制器在不同控制位置控制轉子接入不同的電阻，以得到不同的轉速，實現調速。下面分別就凸輪控制器手柄在不同控制位置進行分析：

(1)當手柄處于中間“0”位時，此時凸輪控制器的全部觸點都斷開，電動機不通電，YA也斷電，電動機處于制動狀態。

(2)手柄處于右邊“1”位時，將凸輪控制器的12對觸點從上往下、從左至右進行編號為：1～6，7～12。此時第三對觸點接通，其余都是斷開的。電動機的定子繞組的“W”端通過觸點3與“2L3”相連，“U”端通過觸點5與“2L1”相連，“V”端直接與“2L2”相接。當接觸器KM的三對主觸點閉合時，電動機按正向接線通電，并且此時由于觸點8～12是斷開的，M三相轉予串入全部電阻記為(R5)進行正向啟動(電磁轉矩向上)，通過減速器、卷筒和鋼絲繩帶動重物。

(3)手柄處于右邊“2”位時，右邊“2”位與右邊“1”位相比較，凸輪控制器多了一對觸點接通，即觸點8。其作用是切除右邊電阻的一段(此時總電阻記為R4)，對應的機械特性曲線為曲線2。曲線2的啟動轉矩比曲線1的啟動轉矩大了近一倍，此時的電磁轉矩一般大于重物引起的負載轉矩，可以提起重物上升。

(4)手柄處于左邊“l”位，此時凸輪控制器接通的觸點為2、4、6。電動機的“U”端通過4接到“2L3”，“W”端通過6接到“2L1”，即電動機反向接線，電磁轉矩向下。轉子電路串入全部電阻，電動機機械特性曲線為圖中第3，4象限的曲線17。

(5)手柄處于左邊“2～5”位，與右邊“2～5”位一樣，凸輪控制器分別把轉子電阻分段切除，對應的機械特性曲線如圖中第3，4象限的曲線2’～5’，電動機工作點的速度即下降速度依次降低。因此下降重物時，一開始應將手柄迅速扳到下降第5擋，以求先低速下降，再根據重物的情況來選擇下降速度。

3 橋式起重機控制線路分析

3.1 控制線路的特點

(1)不能獲得輕載的低速下降。在下降操作中需要準確定位時(如裝配件)，可采用點動操作方式，即控制器手柄扳至下降第一擋后立即扳回零位，經多次點動，并配合電磁抱閘便能實現準確定位。

(2)提升重物時，控制器的第一擋一般為預備級，用于張緊鋼絲繩，但也可用于輕載的提升，在二、三、四、五擋時提升速度逐漸提高。

(3)下放重物時，電動機工作在發電制動狀態，為此操作重物下降時應將控制器手柄從零位迅速扳至第五擋，中間不允許停留，以防下降速度過快。下降到位，往回操作時也應從下降第五擋快速扳至零位，以免引起重物的高速下落而造成事故。

(4)對于輕載提升，第一擋為啟動級，第二、三、四、五擋提升速度逐漸提高，但提升速度變化不大。下降時若重物太輕而不足以克服摩擦轉矩，則電動機工作在強力下降狀態，即電磁轉矩與重物重力矩方向一致，幫助下降。

3.2 控制電路分析

凸輪控制器的另外三對觸點1、2、7串接在控制回路中，以控制接觸器KM。當操作手柄處于零位時，觸點1，2，7都接通、SAl、SQl分別是緊急操作開關和安全門開關，正常運行時都應是閉合的。

3.3 保護聯鎖環節分析

本控制線路有過電流、失壓、短路、安全門、極限位置及緊急操作等保護環節。其中主電路的過電流保護由串接在主電路中的過電流繼電器來實現，其控制觸點串接在接觸器KM的控制回路中，一旦發生過電流，KI動作，KM釋放而切斷控制回路電源，起重機便停止工作。由KM線圈和零位觸點串聯來實現失壓保護。操作中一旦斷電，KM釋放，必須將操作手柄扳回零位，并重新按啟動按鈕方能工作。控制電路的短路保護由FU實現，串聯在控制電路中的SAl、SQl、SQFw及SQBw分別是緊急操作開關、安全門開關及提升機構上極限與下極限位置保護開關。

4 預防措施

要預防起重機以上電氣故障，需采取以下措施：

(1)管理者增強對電氣技術及安全知識理解，把起重機作為一種特種設備放在重要位置。(2)完善操作管理機制、交接班制、定期檢查和維護等制度措施。(3)技術人員要增強業務素質，提高技術水平，及時發現故障，把故障徹底解決。(4)要對維修人員進行定期培訓，提高其基本技能，增強工作責任心。

總之，通過采取以上措施，可以預防設備受損，提高其使用壽命。

[1]羅偉.起重機電氣故障分析及有效措施[J].現代企業文化,2010 (12).

[2]王強,高建貌.淺議塔式起重機的電氣檢查[J].山西建筑,2009(17).