門式起重機起升機構控制改造與應用研究

馮健紅

（中交二航局第一工程有限公司，湖北 武漢 430062）

門式起重機的起升機構由電動機、制動器、減速器、卷筒及滑輪組等設備構成，可以分為以下內容：一是卷繞系統，二是驅動裝置，三是安全保護裝置，四是取物裝置。與之相關的安全保護裝置可分為超負荷限制器及起升高度限位器等設備。在門式起重機運行過程中，電動機可以帶動卷筒運行，讓鋼絲繩繞上卷筒，或讓鋼絲繩從卷筒放下，以完成重物的升降。隨著社會的不斷發展，起重機的發展趨勢呈現出了定制化、大型化、智能化與輕量化的特點。門式起重機起升機構控制改造的研究工作的開展，有助于提升門式起重機起升機構設計效率與設計水平的提升。

1 電控系統的改造與應用

繼電器邏輯控制體系在門式起重機起升機構運行過程中發揮著較為重要的作用。隨著現代科技的不斷發展，可編程邏輯控制器（PLC）可以在門式起重機起升機構的電控系統改造過程中得到應用。PLC可編程控制器具有可靠性與多接口等特點。在應用于門式起重機的起升機構以后，相關人員需要從門式起重機的運行需求入手，驅動起升機構，起重設備可以利用循環掃描的方式，執行起升機構程序。一般情況下，門式起重機起升機構的程序分為以下內容：一是輸入狀態的讀取，二是緩沖區刷新輸入，三是用戶程序掃描，四是緩沖區刷新輸出。刷新輸出由輸出接口輸出，輸入狀態可循環讀取。

在起升機構電控系統改造過程中，PLC可以與變頻調速器相結合，讓起升機構實現自動化控制。基于PLC計數的起升機構及配套控制軟件也可以為起升機構監控報警機制及管理方法地方優化提供保障，可以讓PLC在門式起重機起升機構中的控制過程得到簡化。建立在PLC計數基礎上的電控系統也可以讓起升機構的精確性得到提升，可以在彌補電控系統在起升控制方面存在的缺陷的基礎上，避免過載起升問題的出現，并讓起升機構的故障發生率得到降低。

與PLC技術有關的起升機構改造工作的實施，可以讓門式起重機的輕載速度與重載速度得到有效控制，也可以為門式起重機起升機構的功率參數與運行效率提供保障。應用于門式起重機的PLC在改造后可包含有多個接口，相關人員可以根據通訊協議，擴充起升機構的外部設備，也可以通過接入優化軟件的方式，為電控系統的穩定性與可靠性提供保障。在PLC計數應用于門式起重機起升機構以后，相關人員也可以將起升機構的運行狀態介入操作位置的人機界面中，以獲取精確化的起升機構運行參數。因此，PLC計數在門式起重機提升機構改造中的應用，具有一定的使用價值。

2 CAD系統的應用

CAD技術也在門式起重機起升機構改造過程中發揮著較為重要的作用。CAD計數是多種學科技術融合的產物，與計算機圖形技術、人機交互技術和數據交換技術等技術之間具有一定的聯系。為利用CAD系統對門式起重機的起升結構進行改造，相關人員可以根據門式起重機起升機構改造工作的實際需要，確定設計方法，以提升起升機構的運行效率。就門式起重機起升機構改造過程而言，CAD技術可以讓整個改造過程呈現出可視化的特點。基于CAD技術的人機界面可以對起升機構的運行過程進行模擬，并讓相關人員在模擬狀態下完成起升機構評估。

在CAD系統應用于門式起重機起升結構控制改造以后，起升結構的控制改造過程可分為以下環節，一是系統中主參數的錄入，二是改造案例分析，三是確定起升機構改造方式，四是改造后的零部件的參數信息的計算，五是非標零件3D建模。就門式起重機起升機構方案設計的內容而言，相關人員需要在主界面系統中輸入與起重設備起升機構改造設計有關的參數信息，也可以借助計算機系統，查找相關案例，在參考案例中的起升結構改造方法的基礎上，明確起重設備的改造方案。在起升結構的布置方法及各類零部件參數確定以后，相關人需利用CAD系統完成起升機構設計計算，并要在計算界面中，對設計原理進行解釋，保證各項文件內容的清晰度。在起升機構傳動軸設計方面，相關人員在設計參數確定以后，需要對傳動軸的初選軸徑進行合理計算。為保證軸徑計算結果的精確度，相關人員可以調用CAD數據庫中的應用數據，進行參考，以便對軸徑進行合理確定。

3 變頻控制技術的應用

就門式起重機提升機構發展趨勢而言，智能化發展趨勢已經成為門式起重機控制改造技術的重要發展方向。門式起重機起升結構的智能化設計實施過程中，相關人員可以構建人機接口模塊、知識庫模塊、推理機模塊、參數化設計模塊、知識庫管理模塊及系統管理模塊等多個模塊構成。各個模塊不僅可以有效實現自身功能，也可以與其他模塊之間進行數字傳遞。就智能化技術的應用情況而言，變頻控制技術也在其中發揮著較為重要的作用。根據門式起重機的實際情況，變頻控制技術主要涉及變頻控制措施與變頻保護措施等多個方面。

3.1 變頻控制措施的應用

變頻控制技術在門式起重機起升機構改造中的應用，可以讓起重設備的輸出扭矩在低頻狀態下滿足起升操作的操作需求，也可以讓起重設備在滿負荷的狀態下完成起升操作。在起升機構由制動到提升及由提升到制動的過程中，變頻控制技術均可以為起重設備的穩定性控制提供保障，進而避免起重機過度晃動的問題的出現。

針對門式起重機運行過程中的安全性要求。相關人員也可以將變頻控制技術應用在起重設備起升機構的電氣系統之中。

就變頻控制系統在齊聲機構中的運行功能而言，在正轉啟動指令輸入到起重設備變頻器控制系統以后，設備的輸出頻率為0，PLC系統會釋放出獄電磁制動有關的信號，并在自動化狀態下消除電磁制動。在接收到輸出信號以后，變頻器可以讓電動機處于運轉狀態，也會讓電動機的運行速度迅速達到目標速度的數值。在起重設備起升結構負載過重的問題出現以后，變頻控制系統可以為起重設備配備較大的起升力矩，避免力矩不足的問題對設備運行的影響。在低頻問題（變頻器檢測結果為輸出頻率低于0.5Hz），變頻器會輸出促使點擊停轉的制動信號，如起重設備需要在高頻率狀態下完成制動處理，變頻控制設備會啟動制動器抱閘控制處理，以便讓設備逐步進入停機狀態。在應用于門式起重機以后，變頻控制系統可以通過對起重設備起升機構的運行頻率進行調整的方式，避免重物掉落的問題的出現，低頻減速措施也可以為起重設備起升操作的安全性提供保障。針對重物吊運過程中出現的起升機構故障，PLC結構可以發揮出終端變頻器運轉的作用，也可以向制動器發送緊急制動指令。此時，運維人員可以在人機界面觸摸屏中查看起升機構故障代碼。在故障處理完成以后，操作人員需要及時按下故障復位鍵，以便讓起重設備處于正常的運行狀態。

3.2 變頻保護措施的應用

變頻保護措施在門式起重機起升結構控制改造中的應用，可以讓設備在變頻控制體系運行過程中落實保護措施。根據門式起重機的實際情況，變頻保護措施主要涉及到了以下內容：一是上升限位保護，二是下降限位保護，三是超載保護。在起重設備的起升機構進入最高位置以后，變頻保護可以讓上升限位的開關保持動作狀態，此時起升機構會暫停上升，后在逐步下降的情況下，過渡到正常狀態。起升機構下降限位保護系統與上升限位保護系統之間具有一定的相似性，它可以在起升機構進入最低位置以后，發布動作指令，并讓起升機構暫停下降。超在保護裝置旨在對起重設備的限位負荷進行控制，以避免起升機構上升或下降過程中出現的超載問題。

4 結語

門式起重機起升機構控制改造工作是維護起升機構的穩定性與可靠性的重要措施。在注重改造措施的科學性的基礎上，對起升機構進行優化，可以讓設備的運行情況得到有效的改善，也可以讓起升機構的故障發生率有所降低。