橋式起重機無觸點控制改造

高陽

【摘要】橋式起重機在沈車公司生產工作中使用非常頻繁，其易用性、穩定性、安全性對生產工作的順利開展起著重要的作用，為了避免在工作中發生不必要的意外，增強穩定性和易用性，就應該結合生產現狀對橋式起重機進行一些必要改善，這就是用無觸點開關來代替凸輪控制器控制行車運行，把現有的觸點控制用雙向可控硅來實現電路的通斷能力，提高行車過程中的安全性和穩定性。

【關鍵詞】雙向可控硅 應用 無觸點控制

一、橋式起重機現狀與故障分析

（一）橋式起重機應用情況

轉向架分廠是承擔中車沈陽機車車輛有限公司的轉向架臺車配件檢修及組裝的關鍵分廠，主要生產新造貨車轉向架和檢修K2、K4、K5、K6型貨車轉向架，檢修配件種類繁多，員工勞動強度大，為提高生產效率，減輕員工勞動強度，分廠配備23臺橋式起重機來配合生產工作。橋式起重機是現代工業生產短距離物料搬運常用的機械設備之一，被廣泛應用于車間、庫房等多種場所，在現代化生產中應用越來越廣泛。

（二）橋式起重機凸輪控制器控制常見故障分析

（1）由于分廠的橋式起重機使用的是凸輪控制器觸頭直接控制供電給電機，會在通電瞬間擊穿觸頭表面膜，表面氧化會影響觸頭表面粗糙度，在閉合和斷開瞬間，電氣間隙會引起較大的拉弧，逐漸會造成觸頭材質損耗或爬電現象，引起觸頭導通不良，經常產生電動機缺相，燒毀電動機的現象。

（2）電機啟動瞬間電流大以及使用頻率高、動作頻繁，在運行過程中凸輪控制器的觸頭經常發生觸頭粘連，輕則造成不必要的短路現象，重則導致橋式起重機不能及時停斷，造成人員傷亡及設備損壞事故，因此維修人員需要經常檢修更換凸輪控制器的觸頭。

二、橋式起重機無觸點控制改造可行性分析

（一）從設備配件費用使用情況分析

每年分廠直接投入到橋式起重機電氣配件費用20余萬元，更換電動機20臺左右，更換凸輪控制器觸頭200余對等，但未能從根本上徹底解決，故障率仍然居高不下。橋式起重機在分廠的生產中使用頻繁，工作負荷量大，長期處于帶病運行狀態。如不及時解決，預計設備配件費用投入會更大，且有可能影響到分廠的正常生產。

（二）從安全方面情況分析

據統計，在分廠中，由橋式起重機造成的人員傷亡事故占總事故的30%以上，如橋式起重機凸輪控制器觸頭粘連，經常會有短路現象發生，短路引起的電弧會造成橋式起重機操作人員皮膚灼傷，并且使正在行駛中的橋式起重機突然斷電，不能及時停車，造成人員傷亡和設備損壞等事故的發生。

為了杜絕事故的發生，減少燒毀電動機和凸輪控制器觸頭更換頻率。通過研究分析可使用雙向可控硅替代原凸輪控制器觸頭直接控制行車運行，就是把現有行車的凸輪控制器觸頭用雙向可控硅來實現電路的通斷能力，從而解決現在行車的一個重大問題。

三、橋式起重機無觸點控制改造方法

（一）對原電控箱電氣控制改造

改造后的橋式起重機采用XQR型保護箱作為全車的配電保護裝置，由空氣開關QF和主接觸器KM作為全車的總電源開關，在接觸器線圈回路內接有如下操縱和保護元件。

（1）啟動按鈕QA，為接通主接觸器KM用。

（2）各機構的凸輪零位聯鎖觸點Kx、Ks、Kd，保證主接觸器只能在各凸輪控制器手柄旋轉在零位時才能啟動，也可避免電動機在轉子電阻被切除的情況下啟動。

（3）在操縱室斜梯進入走臺的欄桿門，端梁欄桿門及進入操作室平臺門中分別裝有安全開關1AK、2AK、3AK、4AK，以防止檢修人員發生觸電事故。

（4）緊急開關JK在事故狀態下，緊急切斷主接觸器KM避免事故發生。

（5）各機構和總的過流繼電器LJ，當某機構過載或線路短路時斷開主接觸器KM。

（二）對凸輪控制器內部接線改造

對接入原凸輪控制器的正反換向觸頭、切換電阻觸頭，共計18個觸頭改造，采用單獨電源供電，正反換向觸頭串接原極限限位開關與帶LED指示燈的交流中間繼電器串聯，采取每一步凸輪控制器動作對應一個中間繼電器吸合并LED燈指示，方便日后查找判斷故障。

（三）雙向可控硅和觸發控制模塊的選擇

（1）雙向可控硅的選擇。雙向可控硅又稱為雙向晶閘管，普通晶閘管實質上屬于直流控制器件。要控制交流負載，必須將兩只晶閘管反向并聯，讓每只可控硅整流器控制一個半波，為此需要兩套獨立的觸發電路，使用不夠方便。雙向晶閘管是在普通晶閘管的基礎上發展而成的，它不僅能代替兩只反向并聯的晶閘管，而且僅需要一個觸發電路，是目前比較理想的交流開關器件。

（2）雙向可控硅的關斷條件。雙向可控硅第一陽極A1與第二陽極A2間，無論所加電壓極性是正向還是反向，只要控制極G和第一陽極A1間加有正負極性不同的觸發電壓，就可觸發導通呈低阻狀態。此時，A1、A2間壓降也約為1V，雙向可控硅一旦導通，即使失去觸發電壓，也能繼續保持導通狀態。只有當第一陽極A1，第二陽極A2電流減小，小于維持電流或A1、A2間當電壓極性改變且沒有觸發電壓時，雙向可控硅才截斷，此時只有重新加觸發電壓方可導通。

（3）電動機換向控制模塊和觸發控制模塊的選擇。采用隔離變壓器對原有交流380V電源轉換為交流220V電源，并采用開關電源對交流220V電壓轉化為直流24V電壓為觸發控制模塊供電。通過查找相關資料采用SYZF1型三相電動機換向控制模塊，為可控硅導通和分斷做控制，該模塊在強電輸出端設置正反向互鎖，當撤銷A1路控制信號時，A1路可控硅該斷開卻未及時斷開時，A2路可控硅即使有控制信號也不會立即接通，只有待A1路完全斷開后才接通A2路。為了使雙向可控硅工作穩定，查閱資料后，選取MKC-2型可控硅觸發模塊，為可控硅觸發提供保證，雙向可控硅型號選擇可依據通過各控制電機電流的大小選取，為了防止靜電放電、浪涌和其他瞬態電流而造成損壞，在可控硅陽極和陰極間并聯821KD20型壓敏電阻保護。

四、無觸點控制改造后使用情況

通過對橋式起重機的無觸點控制改造，不僅可以使自己對橋式起重機電氣原理更加熟悉，并且通過改造使自己專業技能進一步提高。改造后的橋式起重機無觸點控制系統采用較好的控制保護，克服了原凸輪控制器觸頭粘連造成的短路現象，每年減少更換因缺相燒毀的電動機10臺以上，無需更換凸輪控制器觸頭，每年節約設備配件費用10萬元以上，因故障率明顯降低，維修人員工作強度減少，運行安全可靠。