橋（門）式起重機電氣原理及維護保養

章 磊

（新疆煉化建設集團有限公司，新疆獨山子 833600）

橋（門）式起重機電氣原理及維護保養

章 磊

（新疆煉化建設集團有限公司，新疆獨山子 833600）

對比幾種起重機典型電氣線路，給出起重機電氣故障維修思路及重要元器件檢修要求。

橋（門）式起重機；錐形轉子式；空中操作式；凸輪控制器

10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.09.62

0 前言

作為常用的機電特種設備，起重機在安裝、檢維修時都有特殊要求，否則很可能造成重大事故。電氣系統正常運行是起重機安全工作的前提，因此必須要對電氣系統的正確安裝、維護和檢修足夠重視。有特種設備安裝維修許可證企業的電氣作業人員，必須清楚工作中所涉及的起重機電氣系統的結構原理、線路走向等，按要求對設備進行維修保養，使起重機安全穩定運行。

1 起重機工作電氣原理

熟悉起重機的電氣原理是安裝維修起重機前提條件之一。橋（門）式起重機電氣控制系統有多種，主要元件由斷路器、接觸器、行程開關、電機、凸輪控制器、電阻器等構成。起重機的結構形式主要是單梁橋（門）式起重機（包括單軌吊、單梁懸掛式起重機）、雙梁橋（門）式起重機等。按照操作形式又可分為地面操作式（按鈕盒操作）和空中操作式（凸輪控制器操作）。按起吊方式又可分為單吊鉤式、雙吊鉤式、抓斗等。按照結構形式和操作方式的不同，起重機電氣系統有幾種典型電路。

圖1 單速升降起重機電氣原理

1.1 單速升降起重機電氣原理

從單軌吊、單梁橋（門）式起重機的電氣原理（圖1）可以看出，有5根線從接觸器接到電機，因此安裝線路時要注意相序調整。

起重機的上升、下降限位通常采用斷火限位器，利用鋼絲繩帶動卷筒里的排線器到極限位置時推拉斷火限位器，實現對主回路的隔斷。有些起重機的上升限位采用重錘或翹板觸發微動開關來通斷控制回路，即在上升控制回路中串入微動開關的動斷點，達到極限位停止的目的。

典型的單梁單速起重機電氣原理如圖2所示。由于運動量較小，運行速度較慢，小車沒有電氣限位開關，只是在單梁兩端裝有緩沖裝置。在要求大車啟動相對平緩的情況下通常采用圖3的電氣原理。大車在啟動時一相串入電阻，通過時間繼電器延時后將電阻短接，進入正常運行狀態。實際工作中，由于維護人員粗心或資料不全，在大車控制部分發生故障后，經常將KM7和KT線路斷開、將電阻短接，變成圖2所示的電路。雖然不影響起重機的使用性能，但是原有功能缺失，啟動時沖擊感較強。

起重機的工作不是連續的，所用電機與連續工作的電機有所不同。單梁橋式、懸掛式、門式起重機的起升機構，通常采用錐形轉子式三相籠型電機，其制動裝置的安裝位置與普通籠形電機風扇的位置相同。由于轉子形狀特殊，該電機在通電時產生旋轉磁場和較大軸向力，克服彈簧力使制動裝置松開，在斷電時彈簧力使制動裝置投入工作。

在雙梁橋式起重機中，由于對起吊物的起吊、行進速度有調速要求，電機采取的是三相滑環電機，轉子通過滑環使串一相電阻實現調速。

圖2 單梁單速起重機電氣原理

圖3 定子串一相電阻啟動電氣原理

圖4 空中操作式橋（門）式起重機的電氣線路

雙速升降起重機和單速升降起重機（電動葫蘆）的電機在數量、外形上是一樣的，只是前者比后者多了1臺電機。

1.2 空中操作式起重機電氣控制原理

空重操作式雙梁起重機和地面操作式起重機在控制方式、控制要求、電機等方面有所不同，所以兩者的電氣原理也有所區別。

空中操作式橋（門）式起重機的電氣線路中，總控箱啟動電路、保護電路都是由圖4所示的電路構成。在此電路中，Qs，Qx，Qd是凸輪控制器的零位，實現了零位保護功能，以防止控制器不在零位，起重機供電電源失壓后又恢復供電，造成電機的誤啟動。Qx是停止開關。1SQ-4SQ實現通道口聯鎖保護，1KI-2KId實現了過電流保護。1SQd，2SQd大車限位開關，1SQx，2SQx小車限位開關，1SQs上升限位開關實現了限位保護。如需要超重保護和風速保護，則可將其動斷觸點串接在電路中所需位置。

15 t以下的雙梁起重機通常，采用凸輪控制器直接控制電機的旋向及調速（圖5）。15 t以上的雙梁起重機，由于電機功率大，凸輪控制器的觸點允許電流已無法滿足主電路電流的要求，因此要通過凸輪控制器控制接觸器來實現主電路的通斷。

典型起升線路如圖6所示：凸輪控制器向上升位置移向第一擋時，K3，K4，K6，K7 接通，接觸器線圈 M，ZC，1F 動作。以此類推，2F，1a，2a，3a，4a 逐個動作，轉子外接電阻逐個被切除，電機趨向正常運轉。上升至極限位置時1SQ斷開，M，ZC，1F，2F，1a，2a，3a，4a 全部斷電，只有把手柄扳到下降第 3，4，5 擋時，才能重新啟動電機反向運轉。

圖5 15 t以下的空中操作式雙梁起重機的電氣線路

圖6 15 t以上的空中操作式雙梁起重機的電氣線路

由于起重機起吊物較重、位能非常大，因此在下降低速擋時反接制動和機械制動同時作用。凸輪控制器移向下降C擋時，K3，K6，K7，K8 閉合，接觸器 ZC，1F，2F 動作，M 未動作，制動器不打開，電機仍處于制動狀態。這一擋主要實現手柄由下降位置向零位搬動時，重物下降制動時不溜車實現正確停車。控制手柄繼續推向一擋時，K3，K4，K6，K7，M閉合，制動器松閘，外接電阻僅一段被切除，此時重物按下降方向慢速移動，但旋轉磁場方向與實際旋向相反。第2擋時，磁場方向相同，外接電阻全部被加入到轉子中。由此可知，在C，1，2擋時，電機處于反接制動下降工況；在第3，4，5擋時，電機的旋轉磁場方向與實際旋向相同，轉子電阻逐漸被切除。這幾擋，可實現再生發電制動。在輕載或空鉤狀態下，應快速過渡到3，4，5擋，防止吊鉤上升。

上述幾種典型線路，基本涵蓋了目前在煉化建設集團使用的橋（門）式起重機的電氣原理。也有少數大噸位起重機在下降時采用一擋反接、一擋單相制動加一擋再生制動的組合，控制原理與圖6類似。

2 起重機的檢修和維護

在檢修和判斷起重機電路故障時，不但要檢查起重機電路本身，而且還應考慮影響起重機電路可靠性的一些外部因素，如：由震動引起的過電流繼電器常閉觸頭瞬時斷開，各元件觸點接觸不良引起的接觸器掉閘等。這類故障的特點是時斷時續，有時故障停車檢查時電路又恢復正常。

因為起重機各端子箱的距離較遠、線路較長，經常出現將一些主回路故障與控制回路故障混淆的情況，很難準確找出故障部位。所以在檢修時，必須同時考慮主電路和控制電路，全面分析整個電路，以便迅速排除故障。

有些起重機電路故障特征比較明顯，如短路、非運行中跑單相等，而有些故障就不容易被發現和識別，如運行中跑單相。發生運行中跑單相故障時，控制器停在最后一擋，電機還能繼續轉動但輸出力矩減少，長時間下去就會導致電機燒毀。所以，維護人員必須認真對待起重機電氣系統的日常維護工作。

首先，為相關人員、起重機自身和被吊設備的安全，必須保證行程開關的功能正常，確保起重機在極限位置時正確作用。其次，除了對通用器件，如接觸器、按鈕、開關等進行例行常規維修和調整外，對專用易損元器件也要進行定期維修和調整，如凸輪控制器和電阻器。

（1）凸輪控制器。觸指和觸片如有輕微燒焦的地方，需用細銼或尖銼修整。修整后觸指沿觸片移動，在觸片全長內，必須緊密接觸，而且接觸面應大于其寬度的3/4。觸指與觸片焦灼或磨損嚴重時，必須進行更換。控制器的觸指額定滑落范圍應在1.5～2.5 mm，超過額定范圍時，會加劇觸指和觸片磨損，還有可能造成觸指破裂。

（2）電阻器。應定期清除電阻器上的灰塵和臟物。檢查接線端子的螺帽緊固情況。調整電阻器時，要檢查所有電阻器接線是否正確，各段電阻的數值是否與要求相符。可根據電阻元件的規格和數量可作簡單判斷，必要時可用電橋進行檢查（此時應拆除所有與電阻相聯的導線）。按照標準規定，各段電阻和總電阻阻值允許誤差為±5%。

滑環電機的維護與普通三相籠型電機維護內容相同外，還要特別注意對滑環部位的檢查，可通過目測滑環光潔度、測量磨損高度等確定維修方式。

3 結束語

由于起重機作業的特殊性，大多數電氣元件安裝在高空，各作用元件的距離相對較遠，給日常維修保養等工作增加了難度。檢維修工作人員必須按照規范的要求對待各種元器件的日常檢修，掌握好典型電路，熟悉各元件的位置及線路連接走向，作好設備的維修保養工作。

［1］裘為章.實用起重機電氣技術手冊［M］.北京：機械工業出版社，2005.

［2］方承遠，張振國.工廠電氣控制技術［M］.北京：機械工業出版社，2006.

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〔編輯 吳建卿〕