橋式起重機的電氣控制分析與故障處理探討

唐啟儒

（中冶寶鋼技術有限公司，湛江 524072）

電氣控制是橋式起重機運轉不可或缺的系統，通過對電氣控制的分析、故障處理的研究，對橋式起重機性能提升、日后保養有著積極借鑒作用。介于我國橋式起重機電氣控制系統的研究處于摸索性前進階段，在工業電氣自動化領域仍有很大的發展空間。隨著電氣控制方式的廣泛應用，更應加強對觸電交流接觸器控制方式維護的研究，促使繞線異步電動機在起重領域中性能的最大程度發揮。

1 橋式起重機電氣控制分析

1.1 橋式起重機概述

橋式起重機主要由橋架、大車移動機構、小車、小車移動機構、提升機構、駕駛室等組成。主要技術數據包括跨度、起重量、工作速度、起升高度、工作級別。

電動機的特征包括，電動機基于連續周期工作屬性制造；啟動轉矩較大；轉子呈細長形，自身具有較小的轉動慣量；電動機呈封閉性，機械結構堅硬，耐熱絕緣等級高，氣隙大。小車控制電路多采用凸輪控制器控制，控制器共有12個觸電，由細實線表示，任何觸電檔位連通用黑點表示，斷開無黑圓點。圖1為凸輪控制器控制提升機構控制電路圖。

圖1 凸輪控制器控制提升機構控制電路圖

提升機構、移動機構對電力拖動自動控制的要求包括，必須具備合適的升降速度，尤其是滿足空鉤速度；調速范圍寬松，提升的第一檔作為預備檔；在重負載下放時，必須確保電動機穩定運行；在提升發動機時，必須設置機械抱閘、電氣制動。

1.2 供電方式

由于起重機工作方式，所以不建議采用固定連接供電方式。通常采用軟電纜供電或滑線與集電器供電。軟電纜隨著小型起重機的移動而伸展、疊卷。滑線多由角鋼、圓鋼、輕軌制成。將沿車間長度方向敷設，并與車間供電源相連接的滑線稱為主滑線。主滑線借助集電器實現對大車電控設備的供電。通過大車敷設滑線、小車集電器實現對小車及其起升機構的供電[1]。

1.3 控制線路原理

基于主鉤控制電路角度分析，主要由主令控制器、電磁控制柜負責。主令控制器與凸輪控制器相似，將其AC4手柄置零，觸頭S1閉合，合上電源開關QS1～3，借助主電器，實現控制器電源控制。欠電壓繼電器k V線圈得電吸合，常開觸頭閉合。主令控制器AC4與接觸器協作，實現主鉤上升。主鉤下降電動機處倒拉反接制動運行狀態。

基于副鉤控制電路角度分析，凸輪控制器AC1左、右兩邊位置分別控制電動機M1的正反轉，實現副鉤升降操控。AC1的12副觸頭中，4對用于操控M1定子繞組電源、正反轉，5對操控M1轉子電阻1R切換，3對為聯鎖觸頭。

基于小車角度分析，其控制電路與副鉤操控相似，通過操控凸輪控制器AC2即可實現對小車軌道運動的控制。

基于大車角度分析，其控制電路與小車相似，凸輪控制器AC3比小車凸輪控制器觸頭要多，為第二臺大車電動機轉子、電阻外接提供便利。大車的兩臺電動機定子繞組，通常采用并聯方式連接，由AC3觸頭操控。

1.4 電氣運動系統

通過起重電動機的垂直和水平運動，實現重物升降和水平移動。橋式起重機包括配電保護、起重升機、輔助升機、大車運動、小車運動、PLC運動控制等六種模塊。圍繞模塊系統位置，對PLC控制系統準確操控，同時掌握編程系統、變頻器及同步的運行標準，了解安全保護系統和實際制動器的工作過程。通過對聯動平臺位置的操控，實現對實際控制端裝置安排的分析。借助PLC和MPI總線間的數據傳輸，將獲取的所需信息輸入到PLC輸入端模塊，PLC程序對信號進行實時處理。通過對輸入端和輸出端信號的處理，可實現接觸器的準確操控，確保實際起重機各結構精準運動。圍繞開關標準、實際保護信號位置處理繼電器反饋信號，切實發揮實際安全保護作用。PLC橋式起重機電氣控制系統的基本運行標準，主要包括變頻器實際的有效選擇標準、控制PLC程序設計的選用標準、應急系統的備用標準、自動糾偏與電氣的同步系統控制以及安全有效的保護。當橋式起重機鉤起升電機、大車電機處于負荷工作狀態時，主回路電流增加，電流繼電器中某輔助觸點會出現閉合不良問題，此時主接觸器km1會斷開，實施過電流保護[2]。

2 橋式起重機電氣控制常見故障處理

2.1 主接觸器km1吸合問題

首先檢查電路電源（220V電源供電）、啟車回路電線（絕緣）是否正常。其次檢查過電流繼電器常閉觸點、各艙門安全開關、啟動與停車按鈕及緊急開關的閉合情況。同時檢查大車零位點閉合、主接觸器動鐵芯卡組現象。最后檢查啟動接觸器內部線圈連接情況，對短路和線圈連接處開焊情況及時處理，確保km1吸合。

2.2 km1不釋放

當動靜主觸頭焦灼粘連時，會出現km1不釋放的情況，此時必須將粘連部位銼削使其光滑。同時積極調整主動觸頭在消弧罩內的位置。避免控制回路中零線接地問題，必須找出接地點，并用絕緣膠布處理。

2.3 主接觸器吸合不自保

當輔助觸點出現線斷等閉合問題時，必須擺正輔助觸點位置，并對線路斷線處接好包扎。當大車動斷觸點、行程終端限位開關出現斷開現象時，必須逐層逐段展開故障排查，并對故障位置及時處理。

2.4 接觸器線圈高發聲

線圈過載、磁路通路工作表面不清潔、系統傾斜等因素會導致接觸器線圈高發聲。對此必須積極調整彈簧，降低主觸頭壓力。同時清除表面污垢，對偏斜機械部分進行調整，從而消除高發聲問題。

2.5 交流接觸圈線圈溫度過高

對于線圈吸力過載現象必須及時調整彈簧。積極消除磁流通路固定、活動部分間的空隙。為使線圈電壓、電源電壓持平，必須更換線圈。為使接觸器、線圈屬性一致也需要及時更換線圈。

2.6 主鉤升降困難

當主鉤升降狀態不理想時，可從繼電器動作情況、電動機運轉情況、電磁抱閘制動器吸合及其聲音進行判斷，實時檢查橋架交流電磁保護柜運行狀態。檢查過程中注意測量等安全，通過操作室端子排上測量確定故障位置并排除[3]。

2.7 電動機轉矩小

當出現電動機轉矩下的問題時，如果多個電動機正常運行，則表示控制電路完好，主電路內電動機出現弊端。首先檢查轉子回路狀態，當轉子回路出現故障，通常為轉子繞組斷路，對此必須的及時處理。

2.8 電阻器短接

如果手柄置于第1擋或第2擋時，電動機啟動轉矩比正常值低，而第3擋時電動機加速，那么故障通常出現在電阻元件末端、電阻器或短接線斷開燈位置。對此，多采取導電線短接電阻元件末端的手段，來確保電阻器正常運行。

3 總結

橋式起重機電氣控制故障的排除與處理過程復雜且繁瑣。為了實現故障處理的實效性，對其電氣控制展開詳細的分析。明確電動機特征、供電方式、控制線路原理及電氣運行系統，對主接觸器km1不吸合與吸合不釋放、吸合不自保、接觸器線圈高發聲、交流接觸圈線圈溫度過高、主鉤升降困難等故障的排除以及各個機構性能的優化起到積極促進作用。