起重機(jī)的失壓保護(hù)、零位保護(hù)和緊急斷電開關(guān)的分析與檢驗(yàn)

鄭基彥 福建省特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院

起重機(jī)的失壓保護(hù)、零位保護(hù)和緊急斷電開關(guān)的分析與檢驗(yàn)

鄭基彥 福建省特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院

起重機(jī)的失壓保護(hù)指當(dāng)起重機(jī)供電電源中斷后，凡涉及安全或不宜自動(dòng)開啟的用電設(shè)備均應(yīng)處于斷電狀態(tài)，避免恢復(fù)供電后用電設(shè)備自動(dòng)運(yùn)行。零位保護(hù)指起重機(jī)各傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用不能自動(dòng)復(fù)位的控制器控制的，應(yīng)設(shè)有零位保護(hù)，運(yùn)行中若因故障或失壓停止運(yùn)行后，重新恢復(fù)供電時(shí)，機(jī)構(gòu)不得自行動(dòng)作，應(yīng)人為將控制器置回零位后，機(jī)構(gòu)才能重新啟動(dòng)。緊急斷電開關(guān)指每臺(tái)起重機(jī)應(yīng)備有一個(gè)或多個(gè)可從操作控制站操作的緊急停止開關(guān)，當(dāng)有緊急情況時(shí)，應(yīng)能夠停止所有運(yùn)行的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。緊急斷電開關(guān)動(dòng)作時(shí)不應(yīng)切斷可能造成物品墜落的動(dòng)力回路（如電磁盤、氣動(dòng)吸持裝置)，緊急斷電開關(guān)應(yīng)為紅色，并且不能自動(dòng)復(fù)位。

1 由于缺失壓保護(hù)所引起的問題

在日常檢驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)電動(dòng)單梁起重機(jī)、電動(dòng)單梁懸掛起重機(jī)、電動(dòng)葫蘆橋門式起重機(jī)采用便攜式地操按鈕盤控制時(shí)，大部分存在失壓保護(hù)缺失、不規(guī)范等問題。起重機(jī)沒有失壓保護(hù)，一旦供電電源中斷后又恢復(fù)供電時(shí)，操作人員未能發(fā)現(xiàn)，誤認(rèn)為總電源沒有接通，若有意或無意碰撞按鈕，造成誤動(dòng)作，就會(huì)釀成意外事故。或者，如果某個(gè)操作按鈕發(fā)生故障不能自動(dòng)復(fù)位，一旦送電，也會(huì)造成誤動(dòng)作，引發(fā)事故。

2011年3月，福建某機(jī)械廠一臺(tái)額定起重量5t的電動(dòng)單梁起重機(jī)采用了缺少失壓保護(hù)的地操按鈕盤，裝運(yùn)工正在吊裝一箱2t的加工件，因供電滑線接觸不良，該起重機(jī)不能運(yùn)行，且吊鉤仍吊住加工件，無法下降脫鉤。后電工斷開電動(dòng)單梁起重機(jī)的總電源，離開車間。下午上班后因工人不小心按到了大車行走按鈕，已經(jīng)修好起重機(jī)并送了總電源，起重機(jī)行走，將一箱的加工件刮到車間的鋼材傾翻，并砸傷操作工。

2 對(duì)缺少失壓保護(hù)、緊急斷電開關(guān)的起重機(jī)電路分析

電動(dòng)單梁起重機(jī)地操按鈕盤控制系統(tǒng)，最常見有缺陷的電路有三種：第一種是非自動(dòng)復(fù)位的啟動(dòng)按鈕加自動(dòng)復(fù)位的停止按鈕組成的按鈕盤電路圖(見圖1)；第二種是只有一個(gè)緊急斷電開關(guān)的按鈕盤電路圖(見圖2)；第三種是緊急停止開關(guān)加非自動(dòng)復(fù)位的啟動(dòng)按鈕組成的按鈕盤電路圖(見圖3)。

圖1 只有啟動(dòng)和停止按鈕的有缺陷電路

圖2 只有一個(gè)緊急斷電開關(guān)的有缺陷電路

圖3 缺總電源接觸器的有缺陷電路

圖1所示控制電路啟動(dòng)按鈕S21為非自動(dòng)復(fù)位，當(dāng)起重機(jī)停止工作后，由于S21無法自動(dòng)復(fù)位，各運(yùn)行機(jī)構(gòu)仍帶電，只要按動(dòng)任何一個(gè)按鈕，機(jī)構(gòu)將動(dòng)作。這個(gè)電路不具有失壓保護(hù)功能，停止按鈕只是停止機(jī)構(gòu)的動(dòng)作。這個(gè)電路同時(shí)缺少緊急斷電開關(guān)按鈕。

圖2所示控制電路只有一個(gè)緊急斷電開關(guān)按鈕，缺少具有自動(dòng)復(fù)位的啟動(dòng)和停止按鈕，只要緊急斷電開關(guān)沒有被按下，任何時(shí)刻各個(gè)機(jī)構(gòu)都是可以動(dòng)作的，無法實(shí)現(xiàn)失壓保護(hù)，總電源接觸器形同虛設(shè)，這個(gè)緊急斷電開關(guān)兼做啟動(dòng)和停止按鈕，不符合檢規(guī)要求。

圖3所示控制電路只有一個(gè)緊急斷電開關(guān)和一個(gè)手動(dòng)啟動(dòng)按鈕，存在的嚴(yán)重問題就是缺少總電源接觸器，估計(jì)是在安裝的時(shí)候把總電源接觸器給省略了，這個(gè)電路無法實(shí)現(xiàn)失壓保護(hù)功能，一旦發(fā)生控制接觸器觸點(diǎn)粘連，則無法切斷相應(yīng)機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)電源，容易導(dǎo)致事故的發(fā)生。

3 具有失壓保護(hù)功能和緊急斷電開關(guān)的正確電路

對(duì)以上三種電動(dòng)單梁起重機(jī)為主的不具備失壓保護(hù)功能的電路進(jìn)行改造，使之符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和檢規(guī)的要求。方法一將地操按鈕盤更換為既有非自動(dòng)復(fù)位的緊急斷電開關(guān)，又有能自動(dòng)復(fù)位的啟動(dòng)和停止按鈕的按鈕盤(圖4)。圖4是一種自動(dòng)復(fù)位的啟動(dòng)按鈕串在總電源接觸器的線圈回路中，與接觸器的自保回路構(gòu)成失壓保護(hù)，非自動(dòng)復(fù)位的緊急斷電開關(guān)按鈕串在總電源接觸器線圈回路，實(shí)現(xiàn)緊急斷開起重機(jī)總電源的功能。

方法二對(duì)于圖1所示的電路把手動(dòng)啟動(dòng)按鈕更換為自動(dòng)復(fù)位的啟動(dòng)按鈕，可以實(shí)現(xiàn)失壓保護(hù)，然后在總電源接觸器線圈回路的停止按鈕S20上方再串接一個(gè)緊急斷電開關(guān)，就可以實(shí)現(xiàn)緊急斷電功能。對(duì)于圖2所示的電路在緊急斷電開關(guān)旁加上一個(gè)自動(dòng)復(fù)位的啟動(dòng)按鈕，然后再加上總電源接觸器的自保回路，可以實(shí)現(xiàn)失壓保護(hù)，并且具有緊急斷電功能。對(duì)于圖3所示的電路加裝總電源接觸器，把手動(dòng)啟動(dòng)按鈕更換成自動(dòng)復(fù)位的啟動(dòng)按鈕，然后和總電源接觸器的自保回路并聯(lián)，可以實(shí)現(xiàn)失壓保護(hù)且有緊急斷電功能。

圖4 具有失壓保護(hù)和緊急停止開關(guān)的正確電路

對(duì)大型起重機(jī)，總電源失壓保護(hù)一般是把能夠自動(dòng)復(fù)位的按鈕串入總電源接觸器線圈或自動(dòng)斷路器的失壓脫扣線圈回路中來實(shí)現(xiàn)總電源的失壓保護(hù)。大型塔吊、橋門機(jī)經(jīng)常不是采用便攜式地操按鈕盤進(jìn)行控制，往往采用凸輪控制器或者主令控制器與接觸器結(jié)合進(jìn)行機(jī)構(gòu)控制的，其總電源失壓保護(hù)和緊急斷電功能如大型塔機(jī)使用PSK-600型總受電屏(見圖5)進(jìn)行操作和保護(hù)的。它主要由自動(dòng)開關(guān)Q和總接觸器KM及測量儀表組成。Q只作為隔離開關(guān)和短路保護(hù)作用，一般情況下，分、合總電源由接觸器KM完成。當(dāng)接觸器脫不開時(shí)，按下緊急停止開關(guān)按鈕SB3，使Q的分離脫扣器得電，斷開Q，切斷總電源。KM還起失壓保護(hù)作用，由兩對(duì)自動(dòng)復(fù)位的啟動(dòng)按鈕SB4、SB5及自動(dòng)復(fù)位的停止按鈕SB1、SB2分別在電氣室和司機(jī)室控制。

圖5 具有失壓保護(hù)和緊急斷電功能的塔機(jī)總受電屏電路

4 零位保護(hù)

起重機(jī)各機(jī)構(gòu)采用不能自動(dòng)復(fù)位的控制器控制的，應(yīng)設(shè)零位保護(hù)，以防止控制器手柄不在零位時(shí)，起重機(jī)供電電源失壓后又恢復(fù)供電，造成各機(jī)構(gòu)誤動(dòng)作，由此可見，零位保護(hù)是起重機(jī)各傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的失壓保護(hù)。如果起重機(jī)采用能夠自動(dòng)復(fù)位的操縱手柄、按鈕操縱控制的，不需要設(shè)置零位保護(hù)。

起重機(jī)采用凸輪控制器直接控制的，一般把各機(jī)構(gòu)凸輪控制器的零位觸頭全部串入總電源接觸器的起動(dòng)控制回路中，實(shí)現(xiàn)零位保護(hù)。各機(jī)構(gòu)凸輪控制器有一個(gè)不在零位，這個(gè)凸輪控制器零位觸頭是斷開的，無法接通總電源接觸器的啟動(dòng)控制回路。只有把全部凸輪控制器手柄置于零位，總電源接觸器線圈的啟動(dòng)控制回路才能構(gòu)成通路，總電源才能接通（見圖6)。圖6所示起升機(jī)構(gòu)的零位觸點(diǎn)AC12串接在接觸器KM線圈回路，實(shí)現(xiàn)零位保護(hù)功能。

圖6 具有零位保護(hù)的起升機(jī)構(gòu)電路

起重機(jī)采用主令控制器和接觸器控制的，一般把主令控制器的零位觸頭串入零位繼電器的控制回路中，實(shí)現(xiàn)零位保護(hù)。主令控制器手柄不在零位時(shí)，零位觸頭是斷開的，零位繼電器控制線圈回路斷電，各傳動(dòng)機(jī)構(gòu)控制回路無電，此時(shí)總電源可以接通，在總電源接通的同時(shí)，零位繼電器不能動(dòng)作，機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)不能同時(shí)啟動(dòng)。

5 失壓保護(hù)、零位保護(hù)和緊急斷電開關(guān)的檢驗(yàn)

有關(guān)起重機(jī)的失壓保護(hù)、零位保護(hù)和緊急斷電開關(guān)國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范都作出了明確規(guī)定，要求起重機(jī)具有失壓保護(hù)、零位保護(hù)和緊急斷電開關(guān)等電氣保護(hù)功能。在日常檢驗(yàn)當(dāng)中，確保檢驗(yàn)無誤。

1）失壓保護(hù)的檢驗(yàn)：總電源失壓保護(hù)一般通過通、斷電試驗(yàn)的方法檢驗(yàn)。空載時(shí)拉下地面上總電源開關(guān)或起重機(jī)上主隔離開關(guān)，起重機(jī)上總電源接觸器或斷路器應(yīng)動(dòng)作，斷開總電源回路。然后把緊急停止開關(guān)置于接通狀態(tài)，所有保護(hù)裝置的聯(lián)鎖觸點(diǎn)處于正常閉合狀態(tài)，合上地面上總電源開關(guān)或起重機(jī)上主隔離開關(guān)，此時(shí)起重機(jī)上總電源接觸器應(yīng)不能同時(shí)得電動(dòng)作。除啟動(dòng)按鈕外，操作其他傳動(dòng)機(jī)構(gòu)按鈕或操作手柄，各機(jī)構(gòu)不得動(dòng)作。只有按動(dòng)啟動(dòng)按鈕或操作自動(dòng)斷路器操作手柄，總電源接觸器或斷路器才能得電動(dòng)作，接通總電源回路。

2）起重機(jī)零位保護(hù)的檢驗(yàn)：零位保護(hù)一般通過通電試驗(yàn)的方法檢驗(yàn)。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用凸輪控制器直接控制的，先關(guān)斷總電源，并把其中一個(gè)控制手柄扳離零位，然后接通總電源，此時(shí)總電源應(yīng)不能接通。最后把所有控制器手柄置于零位，總電源才能接通。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用主令控制器和接觸器控制的，關(guān)斷總電源，把主令控制器扳離零位，置于運(yùn)行位置，再接通總電源，總電源接通時(shí)，機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)不能同時(shí)啟動(dòng)。

3）起重機(jī)緊急斷電開關(guān)的檢驗(yàn)：檢查起重機(jī)上有無總電源接觸器，起重機(jī)必須設(shè)有總電源接觸器，所有機(jī)構(gòu)的動(dòng)力電源線必須全部從總電源接觸器的出線端引接。通電試驗(yàn)，扳動(dòng)緊急斷電開關(guān)，總電源接觸器或帶失壓脫扣線圈的斷路器動(dòng)作，切斷所有機(jī)構(gòu)的總電源，所有機(jī)構(gòu)的運(yùn)行停止。檢查緊急斷電開關(guān)是否設(shè)置在司機(jī)操作方便的地方。

6 結(jié)論

起重機(jī)的失壓保護(hù)、零位保護(hù)及緊急斷電開關(guān)在起重機(jī)安全使用中具有十分重要的作用。實(shí)現(xiàn)三者保護(hù)關(guān)鍵部件是總電源接觸器，使用單位應(yīng)當(dāng)對(duì)起重機(jī)的失壓保護(hù)、零位保護(hù)及緊急斷電開關(guān)勤檢查、勤保養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理，從而保證起重機(jī)的安全運(yùn)行。檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)在進(jìn)行設(shè)備安全技術(shù)檢驗(yàn)時(shí)應(yīng)嚴(yán)格把關(guān)，監(jiān)督機(jī)構(gòu)應(yīng)加強(qiáng)檢查，杜絕不符合檢規(guī)要求的部件在市場上的流通。

1 王福綿.起重機(jī)械技術(shù)檢驗(yàn),北京.學(xué)苑出版社,2000

2 華玉潔.起重機(jī)械與吊裝,北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2006

3 趙國.起重機(jī)械電氣安全技術(shù)檢驗(yàn),大連理工大學(xué)出版社,2008

2013－09－03）