淺析鑄造吊車主制卷動器控制

張 彬

(攀鋼釩提釩煉鋼廠,四川攀枝花617062)

淺析鑄造吊車主制卷動器控制

張 彬

(攀鋼釩提釩煉鋼廠,四川攀枝花617062)

主要闡述了鑄造吊車在直流改交流后,電流制動器改為電壓制動器的控制原理,結合主卷減速機機械結構的原理分析并提出了制動器電氣控制要求和我廠針對制動器控制安全的解決方案,總結了這幾年實踐中遇到的一些問題、解決辦法和取得的效果,分析這些控制的優缺點并提出一些建議,對于其它吊車相似情況的控制系統,提供一定的借鑒和參考。

鑄造吊車;制動器;調壓裝置;PLC(可編程序控制器)

1 引言

我廠鑄造吊車采用直流電機驅動時,機械制動是將制動器線圈回路串入電機主回路,當電機得電,流過電機的電流增大,達到驅動制動器的力矩后打開制動器,能做到不下滑和溜鉤。自1999年以后鋼廠吊車直流改交流后,電壓控制的液壓制動器廣泛應用在吊車上,為保證吊車的安全性,對吊車主卷制動器的電氣控制需做更高的要求。

2 制動器的控制原理

目前我廠鑄造吊車主卷采用品字形減速機(其中主減速機中的棘輪棘爪在正常工作時消除由于兩個輸入電動機轉速不同帶來的影響,保證兩個卷筒組同步,單電機上升打開工作電機的兩個制動器,通過主減速機的棘輪和棘爪的不可逆帶動另一個卷筒同時轉動上升,不會造成重物下滑)的主卷系統通常采用一套調壓裝置或者變頻器控制兩臺電機(當其中一臺電機損壞時另一臺電機工作一個循環),每臺電機兩端兩個制動器,制動器的動力回路獨立于電機動力回路,控制信號是通過調壓裝置或變頻器輸出制動器開閘信號進入PLC,再由PLC綜合其它保護信號控制制動接觸器來接通或斷開制動器的動力電源。

3 制動器的控制要求

由于鑄造吊車吊運的高溫液體鋼水和鐵水,同時屬于位能負載,因此打開制動器前要保證電動機得電,整個主卷提升系統有足夠的力矩克服負載轉矩,確保在啟動瞬間重物不會下滑。

制動器在制動時要在整個傳動系統接近零轉速時制動,避免高速制動,減少對減速機的機械沖擊,同時又不會引起溜鉤。

在起吊鐵水或鋼水的過程中其中一臺電機損壞或一、二次斷路造成另一臺電機單電機工作時,如果另一臺電機二次、電阻一相開路或電機二次匝間短路沒被發現造成電機工作力矩減小,這時主卷系統打開4個制動器,一次減速機的棘輪機構失去作用,將會造成重物下滑,可能造成惡性安全事故。因此單電機上升工作時,只能打開工作電機的兩個制動器,如果單機有足夠的提升力矩將重物提起,工作電機的另一側棘爪打滑,卷筒通過一次減速機的同步軸帶動同步旋轉。

制動器的電氣控制回路、制動器本身動作出現異常、電動機失力矩時,能確保主卷運行安全可控。

圖1 主卷機構圖和棘輪棘爪剖視圖

4 制動器的電氣控制措施

(1)將主卷的4個制動器按照電機分成兩組控制,每一組由一個接觸器控制推動器,避免由一個接觸器控制在粘連時4個制動器同時打開,造成重物墮落的風險(如圖2)。

(2)在電機的動力回路中安裝電流互感器檢測電機電流,互感器信號經過電流放大器處理后輸給調壓裝置的控制板,作為裝置輸出打開制動器的必要條件,同時可以通過參數設置打開和關閉制動器時設置電流的大小,確保在打開制動器的瞬間,電機有足夠的力矩克服位能負載,關閉制動器時電機的速度接近零速,避免高速制動,減少對傳動系統的沖擊。

(3)取電機動力回路中方向接觸器信號做為打開制動器必要條件,這從線路的硬件上再次保證只有在電機得電的情況下才能打開制動器。

(4)取制動繼電器、接觸器、開關信號、現場制動器檢測信號進入PLC,與控制器零位和方向信號、調整裝置制動器輸出信號進行比較判斷,當調壓裝置發出制動器打開指令時,現場制動器在程序設定時間未返回打開信號或制動器接觸器一直處于斷開狀態, PLC將發出制動器打開故障信號并封鎖裝置輸入信號,停止裝置工作。當調壓裝置沒有發出制動器打開指令時,現場制動器在程序設定時間內卻一直返回打開信號或制動器接觸器一直處于常吸狀態,PLC將發出制動器接觸器粘連故障或現場制動器卡阻不抱閘信號。在封鎖裝置輸入信號停止裝置工作,同時PLC再發出一個脫口信號,斷開制動器動力開關,切斷電源(如圖3)。

(5)電機損壞或更換電機試方向需要單機工作時,為了確保吊車單機工作安全可靠,增加單機工作制動器控制程序:即單機工作時,首先試上升,上升正常,確認后再下降;上升只打開工作電機的兩個制動器,下降時在確認了單電機正常有足夠提升重物的能力后打開四個制動器下放重物,如果工作電機有缺陷沒有足夠的提升力矩提起重物,主卷系統只打開了工作電機的兩個制動器,重物在主卷一次減速機棘輪機構的作用下不會造成重物下滑,起到保護作用(如圖4)。

圖2 制動器分組控制圖

圖3 單雙機制動器PLC程序圖

圖4 制動器保護程序

5 我廠制動器控制的優缺點

(1)我廠制動器控制的安全性較高,由于機械采用“品”字形減速機,有輪棘爪的作用,只要有一臺電機兩側的制動器能夠起作用,整個制動系統就是安全的,所以安全系數較高。

(2)我廠制動器的電氣控制保護較多,功能完善,但故障點增多,有時會誤報一些制動器故障,同時保護程序動作時間調整難度較大,既要考慮制動保護的安全,又要考慮誤報故障的頻次。

(3)我廠制動器控制的安全僅限于在機械電機聯軸器以后的傳動系統正常的情況下,如果二次聯軸器、卷筒聯軸器出現故障或減速機齒軸斷的情況,制動器此時不起作用。

(4)我廠制動器安裝布局簡單,成本較低。

6 結束語

自1999年我廠直流吊車改交流吊車以后,交流制動器大量地應用在鑄造吊車的主卷機構中,經過不斷的改進和完善保護控制,交流制動器的控制是安全可靠的,能夠保證在機械傳動系統、制動器本身正常的情況下的制動安全。

如果要進一步提高鑄造吊車的整體安全性,在機械一次減速機二軸以后的傳動系統異常、二次聯軸器、卷筒聯軸器出現故障或減速機齒軸斷、制動器本身故障不起作用的情況下能保證不發生重物墜落的惡性事故,建議在主卷的兩個卷筒增設安全制動器,用做應急使用。

[1] 馮欣南.電機學[M].機械工業出版社,1985.

[2] 宋銀賓.電機拖動基礎[M].冶金工業出版

社,1984.

Analysis of the Control about Casting Crane Main Volume Brake

ZHANG Bin
(Vanadium Recovery&Steelmaking Plant of PZH Steel,Panzhihua 617062,Sichuan,China)

This paper mainly introduces the control principle of voltage brake instead of current brake after casting crane has been transformed from DC to AC.Put forward the demand for the brake electric control according to the principle of the main volume reducer machinery structure and the solution of the brake control security about own factory,summarize the trouble,the way and the effect in practice of the recent years,analyse their pros and cons and put forward some suggestions,which shows some values as a reference for similar control system of the other crane.

casting crane;brake;voltage regulating device;PLC(programmable controller)

TH21

:A

1001-5108(2015)03-0041-04

張彬,工程師,主要從事冶金電氣設備的點檢和維護檢修管理方面的工作。