關于冶金起重機正反向接觸器故障保護功能的檢驗分析

趙世軍

（山西省特種設備監督檢驗研究院，山西 太原 030012）

隨著經濟社會的快速發展，冶金起重機被廣泛應用于鋼廠、鑄造廠、加工廠等企業。由于其吊運物件為熔融金屬和熾熱金屬，一旦發生安全事故，將會造成嚴重后果，嚴重威脅人民生命財產安全。2007年4月18日，遼寧省鐵嶺市清河特殊鋼有限責任公司1臺80/20T通用橋式起重機在吊運過程中發生鋼水包傾覆的特別重大事故，造成現場32名工人死亡，6人重傷的嚴重后果。造成該事故的主要原因就是起重機電氣控制系統在運行過程中，由于下降接觸器控制回路的一個聯鎖常閉觸點銹蝕斷開，上升、下降接觸器均失電，電動機電源被切斷，失去電磁轉矩，而制動器接觸器仍在閉合狀態，制動器不抱閘。起升控制屏的線路存在制動器接觸器線圈有自保回路的重大缺陷，當上升或下降接觸器接通后，制動器接觸器閉合并自保，不再受二接觸器控制，制動器仍維持打開狀態。當主令控制器回零后，兩臺制動器制動輪磨損嚴重，制動力矩嚴重不足，導致鋼水包在自重作用下，失控下墜，造成重大人員傷亡。

為此，國家質檢總局下發了《關于冶金起重機械整治工作有關意見的通知》（質檢辦特〔2007〕375號），要求起重機起升機構電氣系統應具有正反向接觸器故障保護功能。同時，2008年8月國家質總局頒布的 《起重機械安裝改造重大維修監督檢驗規則》（TGSQ7016-2008）、《起重機械定期檢驗規則》（TGSQ7015-2008）、《起重機械安全技術監察規程——橋式起重機》（TSG Q0002-2008）及 《起重機械安全規程第1部分：總則》（GB6067.1-2010）中也對此作出了明確規定。

1 目的和要求

特種設備安全技術規范要求：對于吊運熔融金屬和熾熱金屬的冶金橋式起重機的起升機構（以電動葫蘆為起升機構的除外），其電氣系統應具有正反向接觸器故障保護功能，防止電動機失電而制動器仍然在通電，進而導致失速發生。

正反向接觸器故障保護功能：即上升方向、下降方向接觸器和其它涉及起升機構動力電源的接觸器（如單相制動接觸器等）的故障保護功能。

在起升機構運行過程中，當上升方向接觸器或下降方向接觸器、其它涉及起升機構動力電源的接觸器回路斷開時（如回路觸點故障、接觸器線包斷路等），驅動電動機失電，制動器應能可靠下閘，以防止電動機失電而制動器仍然在通電進而導致失速發生，保證起重機安全運行。然而，并不是所有吊運熔融金屬和熾熱金屬的橋式起重機的起升機構都必須具有正反向接觸器故障保護功能，只有起升機構電氣控制系統中同時具有方向接觸器（上升、下降，其它涉及起升機構動力電源的接觸器）回路和制動器接觸器回路的起重機，才應該設置該項功能。否則，談不上正反向接觸器故障保護功能。因此，需要具體情況具體分析，以便作出正確判斷。

2 檢驗

2.1 查閱電氣原理圖

檢查看起升機構電氣原理圖中是否同時具有方向接觸器回路和制動器接觸器回路。如果有，則應判斷正反向接觸器故障保護功能是否已按要求設置，即當起升機構電動機失電時，起升制動器應能可靠下閘。如未達到要求，應告知使用單位或施工單位進行整改，令其重新設計、改進電氣控制系統。

2.2 電氣原理分析

（1）一般情況下，對于一些由凸輪控制器控制的額定起重量較小（小于20t）的通用橋式起重機，因其起升電動機及制動器的動力電源由凸輪控制器直接控制通斷，所以不存在正反向接觸器故障保護功能，如圖1所示（部分省略）。

圖1 通用橋式起升機構電氣原理圖

圖1中所示：起升電動機M10及起升制動器Y11、Y12的動力電源由凸輪控制器S40直接控制，并無方向接觸器（上升、下降，以及其它涉及起升機構動力電源的接觸器）回路和制動器接觸器回路。能保證起升電動機M10失電時，起升制動器Y11、Y12的電源也同時切斷，制動器立即下閘，不可能出現電動機失電而制動器仍然通電進而導致起升機構失速的狀況。因此，不存在正反向接觸器故障保護功能的設置問題。

（2）以電動葫蘆作為起升機構用于吊運熔融金屬和熾熱金屬的橋式起重機，其電氣控制系統中雖然有上升、下降方向接觸器回路，但是并無制動器接觸器回路，所以也不存在正反向接觸器故障保護功能。如圖2所示。

圖2 電動單梁起重機電氣原理圖

圖2中所示：起升機構電動機M1的動力電源由上升、下降方向接觸器KM2，KM3控制。當KM2或KM3失電時，電動機M1失電。因為起升機構電動機M1為制動電機，所以此時Ml即刻自行制動，起升機構停止運行。可見，電氣控制系統和電動機本身可以保證電動機失電，起升機構可靠制動。因此，該類起重機也不存在正反向接觸器故障保護功能的設置問題。

（3）通常情況下，額定起重量大于20t的通用橋式起重機、冶金橋式起重機的起升機構采用“主令控制器—接觸器”或其它方式間接控制，其電氣控制系統中一般同時具有方向接觸器（上升、下降，以及其它涉及起升機構動力電源的接觸器）回路和制動器接觸器回路。如圖3所示，以一臺通用橋式起重機的主起升機構電氣原理圖（部分省略）為例，分析正反向接觸器故障保護功能的原理。

圖3 通用橋式起重機主起升機構電氣原理圖

1）上升1、2、3檔，上升接觸器Kll吸合，起升機構作上升方向運行。運行過程中若上升接觸器K11回路故障斷開（回路觸點故障、K11線包斷路等），則起升電動機M10失電。此時，中間繼電器K01及時間繼電器K03失電，制動器接觸器K71回路中的K03觸點延時0.6s斷開，制動器接觸器K71失電，起升制動器立即下閘。

2）下降1檔，當主令控制器S40由上升1檔經零位至下降1檔或由下降2檔至下降1檔時，上升接觸器K11吸合，起升機構作上升方向運行或倒拉反接制動。運行過程中若上升接觸器K11回路故障斷開，則起升電動機M10失電。此時，起升制動器下閘情況分析同第1）條。

3）下降2檔，單相制動接觸器K31吸合，起升機構單相制動。運行過程中若單相制動接觸器K31回路故障斷開（回路觸點故障、K31線包斷路等），則起升電動機M10失電。此時，時間繼電器K03失電，制動器接觸器K71回路中的K03觸點延時0.6s斷開，制動器接觸器K71失電，起升制動器立即下閘。

4）下降3檔，下降接觸器K21吸合，起升機構作下降方向運行。運行過程中若下降接觸器K21回路故障斷開（回路觸點故障、K21線包斷路等），則起升電動機M10失電。此時，時間繼電器K03失電，制動器接觸器K71回路中的K03觸點延時0.6s斷開，制動器接觸器K71失電，起升制動器立即下閘。

2.3 實物檢查

在確認電氣原理圖中具有正反向接觸器故障保護功能的基礎上，進行實物檢查。仍以圖3為例，在控制回路中分別設置SB1、SB2及SB3三個自動復位型試驗按鈕，并在空載運行狀態下進行檢查。

（1）上升 1，2，3檔及下降1檔，起升機構運行過程中按下試驗按鈕SB1，即人為使上升接觸器K11回路斷開。此時查看起升制動器能否按設計要求可靠下閘。

（2）下降2檔，起升機構運行過程中按下試驗按鈕SB3，即人為使單相制動接觸器K31回路斷開。此時查看起升制動器能否按設計要求可靠下閘。

（3）下降3檔，起升機構運行過程中按下試驗按鈕SB2，即人為使單相制動接觸器K21回路斷開。此時查看起升制動器能否按設計要求可靠下閘。

3 結論

正反向接觸器故障保護是防止起重機起升機構失速的重要措施，它對起重機的安全運行意義重大，因此要求檢驗員在對此項目進行檢驗之前，對所檢設備有一個正確的判斷。不同的設備品種應采取對應的檢驗方法，這樣才能得出正確的檢驗結論，保證檢驗工作的科學性和有效性。本文對正反向接觸器故障保護功能檢驗進行了分析，希望能對冶金起重機的監督和定期檢驗工作起到一定的幫助和指導作用。

[1]王福綿.起重機械技術檢驗[M].北京：學苑出版社，2000，12：202-217.

[2]GB/T 3811-2008.起重機設計規范[S].北京：中國國家標準委、中國標準出版社，2008，4，30：97.

[3]GB 6067.1-2010.起重機械安全規程[S].北京：中國國家標準委、中國標準出版社，2010，9，26：12.