帶自診斷功能的門式起重機糾偏裝置

劉劍鋒 李記葉

（山東省特種設備檢驗研究院泰安分院 泰安 271000）

帶自診斷功能的門式起重機糾偏裝置

劉劍鋒 李記葉

（山東省特種設備檢驗研究院泰安分院 泰安 271000）

起重機在工作過程中，可能會因為各種原因出現跑偏現象，尤其是大跨度（大于或者等于40m）的門式起重機和裝卸橋，一旦出現跑偏而不能及時發現糾正，其后果將是難以估量的。為防止工作過程中出現偏斜和啃軌事故，應設置偏斜顯示或者限制裝置。為了保證偏斜限制裝置有效可靠的工作，分析了可能導致起重機跑偏的原因，并設計了糾偏裝置的自診斷功能，實現了糾偏裝置的有效可靠工作。

起重機 跑偏 糾偏裝置 自診斷

起重機械是現代生產中不可缺少的搬運設備，被廣泛地利用在各個領域內，大大減少了體力勞動強度，提高了生產效率。在起重機械帶來便利地同時，其潛在危險也是不可忽視的，其中跑偏就是實際使用中最容易忽視的危險之一。門式起重機和裝卸橋在運行過程中，其大車運行機構，由于安裝偏差、兩側所受到的運行阻力的不同、車輪打滑程度以及直徑差異、傳動效率的差異、兩端傳動系統電動機滑差率的微小差值等原因的影響，橋架兩端支腿的運行速度往往會不同步，而且行走距離越長，異步性的誤差積累也會越大，因此會導致一端支腿超前另一端的支腿，造成起重機在偏斜狀態下運行的狀態，偏斜過大時，會造成金屬結構損傷甚至損壞，并使起重機啃軌，嚴重偏斜時，會燒壞電動機，構成工作事故隱患[1]。故此，為了保障安全工作，TSG Q7016—2008《起重機械安裝改造重大維修監督檢驗規則》和TSG Q7015—2008《起重機定期檢驗規則》要求：對于大跨度（大于或者等于40m）的門式起重機和裝卸橋，檢查是否設置偏斜顯示或者限制裝置[2]。

1 門式起重機大車糾偏裝置的設計及自診斷功能的實現

門式起重機或裝卸橋柔性支腿與剛性支腿相比較而言，其運行時的變形量將會更大，能夠較容易測出其偏移量，所以偏斜調整裝置通常安裝于柔性支腿處。

GB 6067—2010《起重機械安全規程》中第9．2．11規定：跨度大于40m的門式起重機和裝卸橋應裝設偏斜指示器或限制器。當兩側支腿運行不同步而發生偏斜時，能向司機指示出偏斜情況，在達到設計規定值時，還應使運行偏斜得到調整和糾正[3]。根據起重機械安全規程、大跨度門式起重機大車運行的特點及經濟性的要求，筆者通過現場實際的試驗設計了門式起重機糾偏裝置以及該糾偏裝置的自診斷功能，其控制原理如下所述：

1）大跨度的起重機其大車運行機構所采用的電動機一般為繞線式異步電動機(YZR)[4]，因此可以采用通過接入或者切除電阻改變電動機運行速度的調速方法實現調速。在大車控制線路中裝設控制接觸器RM1、RM2，來控制電機電阻的通斷。其大車運行機構的主電路如圖1所示。

圖1 大車運行機構主電路

2）大車運行機構正常運行時，大車的四個車輪在一個平面內處于正方形的四個頂點位置，并且四個車輪與大車軌道處于平行的狀態，如果大車不同步，會出現一側快一側慢的情況，這時大車的四個車輪處于平行四邊形的四個頂點上，在車輪外側裝設兩個或四個接近開關分別為JM1，JM2(JM3、JM4)，用來檢測車輪與軌道的平行情況，以此來檢測大車運行是否出現偏斜。

3）正常運行情況下，車輪外側的接近開關JM1、 JM2與軌道平行，此時接觸器不動作，因而控制電阻接觸器RM1、RM2得電，其常開觸點閉合，兩臺電機處于正常狀態，電機的速度相同。

4）當一側支腿的電機運行稍快時，將出現一側車輪超前，一側車輪落后，此時起重機處于跑偏狀態中，這時自診斷功能如果檢測到一側大車輪緣與軌道頭的距離超過設定值時，糾偏指示燈亮，提醒當前起重機已經跑偏；同時自診斷功能觸發糾偏裝置工作。起重機跑偏形成情況如圖2所示。

圖2 門式起重機車輪偏斜示意圖

5）為了確保糾偏裝置安全可靠的工作，在此筆者設計了糾偏裝置的自診斷功能，以實現糾偏裝置的可靠工作，這避免了作業人員過分依賴糾偏裝置而發生事故。該門式起重機的大車輪踏面比軌道頭的寬度大40mm，因此，該糾偏裝置設置為：當一側大車輪緣與軌道頭的距離在8mm內時，糾偏指示燈亮，提醒當前門式起重機已經跑偏；同時裝置執行4）的糾偏功能，使門式起重機能恢復正常工作。其具體的原理如下所述：

首先：對自診斷裝置的有效性進行驗證。在起重機停錨的位置，兩軌道的內側各設置一個金屬板，分別為JZM1和JZM2，并在起重機兩側端梁上相應位置各設置一個傳感器ZM1、ZM2，當起重機到達停錨位置時應能使ZM1和ZM2動作；在軌道的外側各設置一個金屬板，分別為JJM1和JJM2，在ZM1與ZM2起作用的同時，JJM1和JJM2應能使JM1和JM2也動作。在停錨位置，如果糾偏裝置正常指示燈LED亮，則說明糾偏裝置是有效的，此時可以開始正常工作；如果指示燈不亮，則說明糾偏裝置已經失效。該裝置的設計如圖3所示。

其次，在門式起重機的整個工作過程中，自診斷功能始終處于工作狀態，當檢測到一側大車輪緣與軌道頭的距離在8mm內時，啟動糾偏裝置工作。設JM1超前，JM2落后，JM1與軌道接近，當檢測到一側大車輪緣與軌道頭的距離在8mm內，此時JM1動作，控制電阻接觸器RM1動作，斷開電阻連接，使電機轉子一相開路，電阻無限大，使JM1側電機轉速降低，逐步實現與另一側電機的同步。當兩側電機同步，接近開關與軌道的距離處于正常狀態時，JM1停止工作，使控制電阻開路接觸器RM1停止工作，串入的電阻恢復正常狀態。反之JM2動作，根據上述五點工作原理，設計其電氣控制設計如圖4所示。

圖3 診斷裝置的設計

圖4 糾偏裝置及自診斷功能電氣控制原理圖

其中RM1和RM2為電阻切換接觸器，其型號為5SJ6-D16A，1極動力保護型；ZJ1和ZJ2為中間繼電器，選用歐姆龍公司型號為MY2N-J 220V的中間繼電器；JM1和JM2為檢測跑偏的接近開關，其型號為LP-18N8C/LP-18P8C，選擇NPN型三線式接近開關，其感應距離為8mm，滿足設計要求的需要；ZM1和ZM2為診斷糾偏裝置是否有效的接近開關，其型號為供電為LP-18Y8C，二線式接近開關，其感應距離為8mm，滿足設計需要。

2 總結

通過現場的反復試驗，該糾偏裝置即能有效的實現糾偏裝置的自診斷，又能自動地根據實際情況進行調整和糾正，避免了因糾偏裝置失效而發生啃軌事故，減少了該門式起重機械事故的發生頻次。根據測算，該裝置能保證大車車輪的使用壽命達到25個月以上，節約電能10%以上。該裝置同時滿足了TSG Q7015—2008與GB 6067—2010兩者的要求，是符合安全要求的保護裝置。

[1] 王福綿．起重機械技術檢驗[M]．北京：學苑出版社，2000：72-74．

[2] TSG Q7016—2008 起重機械安裝改造重大維修監督檢驗規則[S]．

[3] GB 6067—2010 起重機械安全規程[S]．

[4] 謝劍剛．起重機大車運行“啃道”現象治理[J]．武漢：武漢科技大學學報（自然科學版），2003，（6）：152-154．

Gantry Crane Rectifying Device with Self Diagnosis Function

Liu Jianfeng Li Jiye
(Shandong Special Equipment Inspection Institute Tai'an Branch Tai'an 271000)

In the working process, crane possibly appears deviation phenomenon because of various reasons, especially the gantry crane and loading bridges with large span (greater than or equal to 40m), once deviation appears and cannot be discovered and corrected timely, the consequences will be immeasurable. To prevent deflection and gnawing rail accident occurred during work, the skew display or limit device should be set. In order to ensure defection limiting device work effectively and reliably, the writer analyzes the possible cause of the deviation of the carne, and designed self-diagnostic function, and it made corrective devices work effectively and reliably.

Crane Deviation Corrective devices Self-diagnostic

X941

B

1673-257X(2017)01-0032-03

10．3969/j．issn．1673-257X．2017．01．007

劉劍鋒(1973～)，男，本科，高級工程師，從事特種設備安全及檢驗工作。

2016-04-12）