變頻門式起重機(jī)溜鉤故障的分析和處理

摘 要：鐵路寧波北站一臺(tái)變頻門式起重機(jī)在使用中發(fā)生了偶然性溜鉤，給安全生產(chǎn)構(gòu)成了威脅，通過對(duì)主鉤制動(dòng)各個(gè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析檢測后，最終查找出PLC硬件故障，用更換PLC的方法解決了溜鉤問題。

關(guān)鍵詞：起重機(jī) 變頻 溜鉤 PLC

中圖分類號(hào)：TH213.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2013）01（a）-00-01

1 溜鉤故障概況

該門式起重機(jī)系用于裝卸集裝箱的一臺(tái)26 t變頻門機(jī)。2012年初，在裝卸集裝箱作業(yè)過程中，發(fā)生了吊起的集裝箱在空中溜鉤至地面的故障險(xiǎn)情。門機(jī)主鉤系統(tǒng)主要技術(shù)參數(shù)：伯頓變頻專用電動(dòng)機(jī)YZP280m-8m，功率55 kW；變頻器型號(hào)安川CIMR-616G5，控制功率75 kW；可編程控制器PLC型號(hào)三菱FX1N-60 mR；制動(dòng)器型號(hào)YWZ4-400/80，雙制動(dòng)器；主鉤采用凸輪控制器操作，有超載限制器、起升限位開關(guān)等安全裝置。

2 溜鉤情況分析

由于在檢查中發(fā)現(xiàn)溜鉤屬于偶然性故障，現(xiàn)場多次調(diào)試并未發(fā)現(xiàn)溜鉤情況，而偶然溜鉤時(shí)是吊起的集裝箱溜鉤至地面，可能存在的情況一是制動(dòng)器未有效制動(dòng)，導(dǎo)致控制器回到零位時(shí)，制動(dòng)器的制動(dòng)力矩不足以維持重鉤在空中的停止?fàn)顟B(tài)；二是控制系統(tǒng)沒有發(fā)送抱閘指令，主鉤在控制器回零后制動(dòng)器仍維持于開閘狀態(tài)，導(dǎo)致溜鉤至地面。

3 對(duì)主鉤制動(dòng)有關(guān)設(shè)備的分析

3.1 檢查制動(dòng)器

該門機(jī)主鉤采用的是電力液壓推桿制動(dòng)器YWZ4-400/80，雙制動(dòng)器。檢查制動(dòng)閘片無明顯磨損，閘瓦打開時(shí)兩邊間隙均等，沒有偏剎，主彈簧壓縮量及制動(dòng)力矩測量值正常，制動(dòng)器供電電源為三相380 V接線，接線情況良好，推動(dòng)器的工作狀態(tài)及制動(dòng)器各部位的聯(lián)接緊固情況良好，確定制動(dòng)器工作正常。

3.2 檢查變頻器

該變頻器采用的是帶PG 矢量閉環(huán)控制模式，查看變頻器故障代碼有OS、OC，即過速度（速度超過設(shè)定值F1-08，持續(xù)時(shí)間超過設(shè)定值F1-09）和過電流，檢查了PG連線及工作情況，并延長了變頻器加減速時(shí)間。調(diào)整變頻器參數(shù)后，經(jīng)過多次的實(shí)測，沒有解決偶然性溜鉤的問題。

3.3 檢查制動(dòng)電阻

當(dāng)起重機(jī)的電動(dòng)機(jī)處于再生制動(dòng)狀態(tài)時(shí)，拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)能要反饋到變頻器直流電路中，使直流電壓不斷上升，該門機(jī)使用制動(dòng)電阻來消耗再生到直流電路里的能量。鑒于該門機(jī)主鉤的制動(dòng)電阻棒曾經(jīng)出現(xiàn)電阻絲斷絲，對(duì)制動(dòng)電阻的聯(lián)接情況和阻值仔細(xì)檢查，確定制動(dòng)電阻正常，不會(huì)對(duì)電機(jī)再生制動(dòng)效果產(chǎn)生影響。

3.4 檢查超載限制器

超載限制器承擔(dān)著對(duì)吊物重量的測量和傳送重量信號(hào)至可編程控制器的角色，該門機(jī)采用QCXB變頻專用超載限制器。PLC采集重量信號(hào)，分別以重量A、B、C區(qū)分空鉤、輕載、重載。檢查超載限制器顯示重量信號(hào)正常，輸送到PLC正確的吊重信號(hào)，不存在重量信號(hào)判別錯(cuò)誤導(dǎo)致溜鉤問題。

3.5 檢查凸輪控制器

操作人員用凸輪控制器控制主鉤工作，凸輪控制器型號(hào)KT14-25J/1，在對(duì)凸輪控制器進(jìn)行檢查后，其各個(gè)檔位及觸點(diǎn)接觸情況正常，沒有觸點(diǎn)接觸不良或檔位不清的情況，特別是控制器零位觸點(diǎn)接觸情況良好，檔位清晰，排除了凸輪控制器工作異常引起溜鉤。

3.6 檢查抱閘接觸器

該門機(jī)主鉤制動(dòng)接觸器采用施耐德交流接觸器LC1D38，直接控制制動(dòng)器開合，如果該接觸器發(fā)生偶然性的故障導(dǎo)致不能及時(shí)斷開制動(dòng)器電源，將引起制動(dòng)器不能及時(shí)閉合，吊物溜鉤的后果。通過仔細(xì)的檢查測試確定該接觸器工作狀態(tài)正常，沒有偶然不動(dòng)作的情況。

4 對(duì)可編程控制器PLC的分析處理

4.1 可編程控制器在主鉤控制中的作用

主鉤系統(tǒng)的控制部分采用三菱可編程控制器FX1N-60 mR，作為變頻控制系統(tǒng)的關(guān)鍵部件之一，承擔(dān)著接受操作人員通過凸輪控制器發(fā)來的主鉤運(yùn)行指令，結(jié)合起重量信號(hào)、起升限位信號(hào)、故障信號(hào)，控制變頻器輸出相應(yīng)的電源到主電動(dòng)機(jī)，控制制動(dòng)接觸器開合，保證起重作業(yè)的高效、安全進(jìn)行。

4.2 可編程控制器工作狀態(tài)分析

在多次的現(xiàn)場檢測中，PLC的輸入輸出響應(yīng)都沒有問題，門機(jī)也是正常運(yùn)轉(zhuǎn)。如果PLC沒有故障，凸輪控制器回零位的指令必定能直接控制制動(dòng)接觸器在到達(dá)抱閘頻率后進(jìn)行抱閘。如果PLC出現(xiàn)故障，導(dǎo)致操作人員的指令輸入得不到有效響應(yīng)，勢(shì)必直接導(dǎo)致主鉤失控。而PLC的內(nèi)部程序經(jīng)過多年的門機(jī)使用來看都比較正常，沒有問題。通過PLC控制環(huán)節(jié)的分析，決定對(duì)PLC進(jìn)行更換，來求證主鉤溜鉤是否與PLC

有關(guān)。

4.3 發(fā)現(xiàn)可編程控制器故障

在決定更換PLC之后，現(xiàn)場讀取PLC程序時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)數(shù)據(jù)線連接口插入PLC數(shù)據(jù)聯(lián)接端口時(shí)，PLC輸出信號(hào)有了突然變化，存在明顯的誤動(dòng)作現(xiàn)象，更加確定了PLC本身可能是引起溜鉤的主要原因。當(dāng)更換了PLC，將先前讀取的程序輸入到新?lián)Q上的PLC中，進(jìn)行了多次試車，均顯示門機(jī)不再發(fā)生溜鉤現(xiàn)象，并且從更換PLC后至今一直未發(fā)生過溜鉤。

4.4 可編程控制器故障分析小結(jié)

本起溜鉤的特殊性在于是偶然性存在的溜鉤，這給分析處理帶來了一定的難度。由以上的分析可以看出，控制器回零后，變頻器在沒有收到起升下降指令時(shí)，電動(dòng)機(jī)還在被溜下去的主鉤拖動(dòng)，由于變頻器帶有PG 矢量閉環(huán)控制，因此電機(jī)自動(dòng)進(jìn)入再生制動(dòng)狀態(tài)，但此時(shí)電機(jī)的制動(dòng)力矩不足以維持主鉤停住，由于PLC的錯(cuò)誤指令，制動(dòng)接觸器仍處于通電狀態(tài)，導(dǎo)致主鉤持續(xù)溜至地面。另外，偶然性溜鉤的存在，說明是某個(gè)部件存在偶然性的故障，本起溜鉤就是PLC偶然性誤動(dòng)作造成的后果，幸好溜鉤時(shí)還存在再生制動(dòng)。

5 結(jié)語

對(duì)于起重機(jī)而言，引發(fā)溜鉤的原因有多種可能。通過該起變頻起重機(jī)溜鉤故障的分析和處理，說明可編程控制器PLC本身的硬件故障會(huì)導(dǎo)致起重機(jī)溜鉤現(xiàn)象發(fā)生。

參考文獻(xiàn)

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