橋式起重機(jī)的電氣控制分析與故障處理探討

唐啟儒

（中冶寶鋼技術(shù)有限公司，湛江 524072）

電氣控制是橋式起重機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)不可或缺的系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)電氣控制的分析、故障處理的研究，對(duì)橋式起重機(jī)性能提升、日后保養(yǎng)有著積極借鑒作用。介于我國(guó)橋式起重機(jī)電氣控制系統(tǒng)的研究處于摸索性前進(jìn)階段，在工業(yè)電氣自動(dòng)化領(lǐng)域仍有很大的發(fā)展空間。隨著電氣控制方式的廣泛應(yīng)用，更應(yīng)加強(qiáng)對(duì)觸電交流接觸器控制方式維護(hù)的研究，促使繞線(xiàn)異步電動(dòng)機(jī)在起重領(lǐng)域中性能的最大程度發(fā)揮。

1 橋式起重機(jī)電氣控制分析

1.1 橋式起重機(jī)概述

橋式起重機(jī)主要由橋架、大車(chē)移動(dòng)機(jī)構(gòu)、小車(chē)、小車(chē)移動(dòng)機(jī)構(gòu)、提升機(jī)構(gòu)、駕駛室等組成。主要技術(shù)數(shù)據(jù)包括跨度、起重量、工作速度、起升高度、工作級(jí)別。

電動(dòng)機(jī)的特征包括，電動(dòng)機(jī)基于連續(xù)周期工作屬性制造；啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大；轉(zhuǎn)子呈細(xì)長(zhǎng)形，自身具有較小的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；電動(dòng)機(jī)呈封閉性，機(jī)械結(jié)構(gòu)堅(jiān)硬，耐熱絕緣等級(jí)高，氣隙大。小車(chē)控制電路多采用凸輪控制器控制，控制器共有12個(gè)觸電，由細(xì)實(shí)線(xiàn)表示，任何觸電檔位連通用黑點(diǎn)表示，斷開(kāi)無(wú)黑圓點(diǎn)。圖1為凸輪控制器控制提升機(jī)構(gòu)控制電路圖。

圖1 凸輪控制器控制提升機(jī)構(gòu)控制電路圖

提升機(jī)構(gòu)、移動(dòng)機(jī)構(gòu)對(duì)電力拖動(dòng)自動(dòng)控制的要求包括，必須具備合適的升降速度，尤其是滿(mǎn)足空鉤速度；調(diào)速范圍寬松，提升的第一檔作為預(yù)備檔；在重負(fù)載下放時(shí)，必須確保電動(dòng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行；在提升發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，必須設(shè)置機(jī)械抱閘、電氣制動(dòng)。

1.2 供電方式

由于起重機(jī)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(xiàn)與集電器供電。軟電纜隨著小型起重機(jī)的移動(dòng)而伸展、疊卷?；€(xiàn)多由角鋼、圓鋼、輕軌制成。將沿車(chē)間長(zhǎng)度方向敷設(shè)，并與車(chē)間供電源相連接的滑線(xiàn)稱(chēng)為主滑線(xiàn)。主滑線(xiàn)借助集電器實(shí)現(xiàn)對(duì)大車(chē)電控設(shè)備的供電。通過(guò)大車(chē)敷設(shè)滑線(xiàn)、小車(chē)集電器實(shí)現(xiàn)對(duì)小車(chē)及其起升機(jī)構(gòu)的供電[1]。

1.3 控制線(xiàn)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(fù)責(zé)。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(kāi)關(guān)QS1～3，借助主電器，實(shí)現(xiàn)控制器電源控制。欠電壓繼電器k V線(xiàn)圈得電吸合，常開(kāi)觸頭閉合。主令控制器AC4與接觸器協(xié)作，實(shí)現(xiàn)主鉤上升。主鉤下降電動(dòng)機(jī)處倒拉反接制動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)。

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(dòng)機(jī)M1的正反轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)副鉤升降操控。AC1的12副觸頭中，4對(duì)用于操控M1定子繞組電源、正反轉(zhuǎn)，5對(duì)操控M1轉(zhuǎn)子電阻1R切換，3對(duì)為聯(lián)鎖觸頭。

基于小車(chē)角度分析，其控制電路與副鉤操控相似，通過(guò)操控凸輪控制器AC2即可實(shí)現(xiàn)對(duì)小車(chē)軌道運(yùn)動(dòng)的控制。

基于大車(chē)角度分析，其控制電路與小車(chē)相似，凸輪控制器AC3比小車(chē)凸輪控制器觸頭要多，為第二臺(tái)大車(chē)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子、電阻外接提供便利。大車(chē)的兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)定子繞組，通常采用并聯(lián)方式連接，由AC3觸頭操控。

1.4 電氣運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)

通過(guò)起重電動(dòng)機(jī)的垂直和水平運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)重物升降和水平移動(dòng)。橋式起重機(jī)包括配電保護(hù)、起重升機(jī)、輔助升機(jī)、大車(chē)運(yùn)動(dòng)、小車(chē)運(yùn)動(dòng)、PLC運(yùn)動(dòng)控制等六種模塊。圍繞模塊系統(tǒng)位置，對(duì)PLC控制系統(tǒng)準(zhǔn)確操控，同時(shí)掌握編程系統(tǒng)、變頻器及同步的運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)，了解安全保護(hù)系統(tǒng)和實(shí)際制動(dòng)器的工作過(guò)程。通過(guò)對(duì)聯(lián)動(dòng)平臺(tái)位置的操控，實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)際控制端裝置安排的分析。借助PLC和MPI總線(xiàn)間的數(shù)據(jù)傳輸，將獲取的所需信息輸入到PLC輸入端模塊，PLC程序?qū)π盘?hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理。通過(guò)對(duì)輸入端和輸出端信號(hào)的處理，可實(shí)現(xiàn)接觸器的準(zhǔn)確操控，確保實(shí)際起重機(jī)各結(jié)構(gòu)精準(zhǔn)運(yùn)動(dòng)。圍繞開(kāi)關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、實(shí)際保護(hù)信號(hào)位置處理繼電器反饋信號(hào)，切實(shí)發(fā)揮實(shí)際安全保護(hù)作用。PLC橋式起重機(jī)電氣控制系統(tǒng)的基本運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)，主要包括變頻器實(shí)際的有效選擇標(biāo)準(zhǔn)、控制PLC程序設(shè)計(jì)的選用標(biāo)準(zhǔn)、應(yīng)急系統(tǒng)的備用標(biāo)準(zhǔn)、自動(dòng)糾偏與電氣的同步系統(tǒng)控制以及安全有效的保護(hù)。當(dāng)橋式起重機(jī)鉤起升電機(jī)、大車(chē)電機(jī)處于負(fù)荷工作狀態(tài)時(shí)，主回路電流增加，電流繼電器中某輔助觸點(diǎn)會(huì)出現(xiàn)閉合不良問(wèn)題，此時(shí)主接觸器km1會(huì)斷開(kāi)，實(shí)施過(guò)電流保護(hù)[2]。

2 橋式起重機(jī)電氣控制常見(jiàn)故障處理

2.1 主接觸器km1吸合問(wèn)題

首先檢查電路電源（220V電源供電）、啟車(chē)回路電線(xiàn)（絕緣）是否正常。其次檢查過(guò)電流繼電器常閉觸點(diǎn)、各艙門(mén)安全開(kāi)關(guān)、啟動(dòng)與停車(chē)按鈕及緊急開(kāi)關(guān)的閉合情況。同時(shí)檢查大車(chē)零位點(diǎn)閉合、主接觸器動(dòng)鐵芯卡組現(xiàn)象。最后檢查啟動(dòng)接觸器內(nèi)部線(xiàn)圈連接情況，對(duì)短路和線(xiàn)圈連接處開(kāi)焊情況及時(shí)處理，確保km1吸合。

2.2 km1不釋放

當(dāng)動(dòng)靜主觸頭焦灼粘連時(shí)，會(huì)出現(xiàn)km1不釋放的情況，此時(shí)必須將粘連部位銼削使其光滑。同時(shí)積極調(diào)整主動(dòng)觸頭在消弧罩內(nèi)的位置。避免控制回路中零線(xiàn)接地問(wèn)題，必須找出接地點(diǎn)，并用絕緣膠布處理。

2.3 主接觸器吸合不自保

當(dāng)輔助觸點(diǎn)出現(xiàn)線(xiàn)斷等閉合問(wèn)題時(shí)，必須擺正輔助觸點(diǎn)位置，并對(duì)線(xiàn)路斷線(xiàn)處接好包扎。當(dāng)大車(chē)動(dòng)斷觸點(diǎn)、行程終端限位開(kāi)關(guān)出現(xiàn)斷開(kāi)現(xiàn)象時(shí)，必須逐層逐段展開(kāi)故障排查，并對(duì)故障位置及時(shí)處理。

2.4 接觸器線(xiàn)圈高發(fā)聲

線(xiàn)圈過(guò)載、磁路通路工作表面不清潔、系統(tǒng)傾斜等因素會(huì)導(dǎo)致接觸器線(xiàn)圈高發(fā)聲。對(duì)此必須積極調(diào)整彈簧，降低主觸頭壓力。同時(shí)清除表面污垢，對(duì)偏斜機(jī)械部分進(jìn)行調(diào)整，從而消除高發(fā)聲問(wèn)題。

2.5 交流接觸圈線(xiàn)圈溫度過(guò)高

對(duì)于線(xiàn)圈吸力過(guò)載現(xiàn)象必須及時(shí)調(diào)整彈簧。積極消除磁流通路固定、活動(dòng)部分間的空隙。為使線(xiàn)圈電壓、電源電壓持平，必須更換線(xiàn)圈。為使接觸器、線(xiàn)圈屬性一致也需要及時(shí)更換線(xiàn)圈。

2.6 主鉤升降困難

當(dāng)主鉤升降狀態(tài)不理想時(shí)，可從繼電器動(dòng)作情況、電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)情況、電磁抱閘制動(dòng)器吸合及其聲音進(jìn)行判斷，實(shí)時(shí)檢查橋架交流電磁保護(hù)柜運(yùn)行狀態(tài)。檢查過(guò)程中注意測(cè)量等安全，通過(guò)操作室端子排上測(cè)量確定故障位置并排除[3]。

2.7 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩小

當(dāng)出現(xiàn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩下的問(wèn)題時(shí)，如果多個(gè)電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行，則表示控制電路完好，主電路內(nèi)電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)弊端。首先檢查轉(zhuǎn)子回路狀態(tài)，當(dāng)轉(zhuǎn)子回路出現(xiàn)故障，通常為轉(zhuǎn)子繞組斷路，對(duì)此必須的及時(shí)處理。

2.8 電阻器短接

如果手柄置于第1擋或第2擋時(shí)，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩比正常值低，而第3擋時(shí)電動(dòng)機(jī)加速，那么故障通常出現(xiàn)在電阻元件末端、電阻器或短接線(xiàn)斷開(kāi)燈位置。對(duì)此，多采取導(dǎo)電線(xiàn)短接電阻元件末端的手段，來(lái)確保電阻器正常運(yùn)行。

3 總結(jié)

橋式起重機(jī)電氣控制故障的排除與處理過(guò)程復(fù)雜且繁瑣。為了實(shí)現(xiàn)故障處理的實(shí)效性，對(duì)其電氣控制展開(kāi)詳細(xì)的分析。明確電動(dòng)機(jī)特征、供電方式、控制線(xiàn)路原理及電氣運(yùn)行系統(tǒng)，對(duì)主接觸器km1不吸合與吸合不釋放、吸合不自保、接觸器線(xiàn)圈高發(fā)聲、交流接觸圈線(xiàn)圈溫度過(guò)高、主鉤升降困難等故障的排除以及各個(gè)機(jī)構(gòu)性能的優(yōu)化起到積極促進(jìn)作用。