浮式起重機升降制動不同步故障分析及處理方法

陳磊

（上海振華重工（集團）股份有限公司，上海 200125）

浮式起重機又被稱為浮吊或者起重船，是一種在輪船甲板上設置不同類型起重機的設備，主要從事水上起重作業。此類型起重機應用范圍十分廣泛，可以用于港口貨物的裝卸工作，也可以用于海難事故的打撈工作，還能夠為造橋、筑港提供幫助，凡是水上需要起重作業的場所，都需要浮式起重機的幫助，由此可見該機械設備的重要作用。

1 浮式起重機的相關概述

通常情況下，浮式起重機由兩大部分構成，分別浮船甲板上的設備與下部浮船兩部分，浮船的主要作用在于支撐起重機以及起重機工作時的重量，將重量傳遞給水面，支撐起重機在水面上工作，此外，浮船的作用還在于幫助起重機轉換工作地點，或者在一定范圍內調整起重機的工作地面，以使起重機能夠滿足貨物的起重要求。上部建筑的主要作用為裝卸貨物。由于浮式起重機的適用范圍十分廣泛，利用率高，因此被重點應用于水上作業中。由于工作環境、工作任務之間的差異，浮式起重機的構造、參數以及種類、形式也都有所不同。從總體上來看，可以將起重機分為吊裝型和裝卸型。吊裝型的浮式起重機主要用于吊裝大型物件以及水下深度大的作業，裝卸型起重機主要應用與內河港口，對煤炭、砂石等物進行裝卸，此類型起重機的起重量不大，但是其中速率較快，設備構造也較為復雜，起重機的臂架系統能夠進行360 度的回轉。除了上述分類外，起重機還能夠按照船體機動性能進行劃分，分為自航式與非自航式兩種，所謂的自航式指代的是船舶自身備有推進裝置，能夠自行轉彎與前進。非自航式浮式起重機在工作過程中能夠進行短距離的移位，以便滿足裝卸要求。在移位過程中要特別注意起重機的起升繩要與睡眠相垂直，以免其中物品離開睡眠后，船體發生擺動情況。

2 工程概況

某臺500 噸重的浮式起重機，起升結構為雙卷筒結構，由兩臺電機進行驅動，在驅動過程中，需要通過機械設備中的聯軸節、變速箱、彈性聯軸節以及制動器、減速器最終傳送到雙卷筒結構中，進行吊鉤操作與抓斗操作。浮式起重機的電機為PLC 控制，具有變頻調速功能，在進行吊鉤操作時為雙起升狀態。在進行抓斗操作時，兩臺電動功能各異，一臺電機是為了支持繩電機，一臺電機是為了關閉繩電機。在某次抓取工作中，將浮式起重機中支持繩電機制動片在常規保養更換后，發現支持繩和開閉電機在作業過程中停機制動時不能同步，但是卻在正常運行時能夠同步。在抓斗時，起重機抓取貨物在卸貨過程中，抓斗往往會不受司機控制自行打開，導致貨物提前掉落，極易發生安全事故。在吊鉤狀態下，兩臺發動機仍舊不能夠同步制動，但是無論是哪種故障，PLC 與變頻器都沒有報故障。無論怎么調節設備制動器，該故障仍舊存在，并且將制動器調節過緊，還會導致制動鼓與制動片直接出現嚴重的摩擦發熱癥狀。

3 故障分析與排查

（1）浮式起重機制動器以及相關機構的原因。在浮式起重機沒有更換電機制動片前，起重機一切運行正常，沒有發生任何故障，也不存在制動不同步現象，此時，起重器的型號為YP2-600/200，液壓推動器設備的型號為ED201/12。在更換電機制動片后，起重機出現制動不同步現象，因此，在正常情況下，因為制動器發生故障導致起重器出現制動不同步現象的可能性較大。可能是因為將起重機制動片更換后，制動片與剎車鼓的間隙調整達不到規范標準，因為磨合原因等沒有達到要求導致，使得起重機自身的制動力矩不足，進而發生制動滯后現象。或者由于起重機制動器中的地腳固定有松曠情況，造成起重機制動滯后。根據以上幾種故障因素對起重機進行全面排查后發現，起重機的制動器設備以及相關結構，并沒有出現銷軸松曠以及底座松動現象，在將設備的制動器行程進行調整后，明顯發現起重機的制動力矩有所增大，制動鼓與制動片之間的摩擦發熱情況較為嚴重，并且制動滯后的情況也未完全消除。因此，排除了設備制動不同步是更換制動片操作不當引起的因素可以排除。

（2）變頻器的原因。結合浮式起重機的運行情況來看，從變頻器控制電機開始到結束，兩臺變頻器的運行狀態保持一致，并且跟隨時間變化的情況也一致，利用鉗型電流表測量起重機電機發現，兩臺電機在運行過程中，電機電流也一樣，因此懷疑是由于更換了剎車片，致使變頻器制動單元在更換過程中出現損壞，嘗試將兩臺電動機的制動單元進行互換檢查，通過更換使用后發現，兩臺電機沒有出現任何變化，在此也可以確定電機的制動單元沒有出現任何問題。通過調取起重機變頻器與制動有關的參數發現，為了使得設備運行過程中制動更加平穩，在安裝機械設備時，將設備安裝調試的停止時間延長為40 秒，然后將設備停止方法改為自由滑行停止，但是變頻器的運行參數并沒有發現任何問題，兩臺電機仍然能夠同步制動。自由滑行方式只能夠作為一種應急運行的方式，不能長時間使用，因此，還是需要解決起重機運行過程中制動不同步的問題。

（3）PLC 控制系統的主要原因。

圖1 電機設備的PLC 控制程序圖

在起重機運行過程中，通過聯機觀察發現，PLC 程序在運行過程中所有動作十分正常，兩臺電機設備的PLC 控制程序如上圖所示，所有控制程序的運行都屬正常，但是兩臺起升電機的制動器延時設置為10 秒與變頻器的制動時間不夠匹配，當起重機變頻器輸出讓電機減速停止的時間為40 秒，但是PLC 控制程序在10 秒左右便對機械給了制動信號，此時，制動過程中的制動力矩較大。將設備兩臺電機的制動器延時改為30 秒后發現，當電機在運行過程中經過變頻器控制，經過30 秒減速停止還剩最后10 秒時，PLC 輸出相關信號，使得制動器進行制動，此時制動效果較為平穩，制動力矩也較少。通過對設備進行實驗運行發現，此時兩臺電機運行一切正常，制動不同步的現象消除。

4 操作浮式起重機的重要事項

相關人員在操作浮式起重機的過程中，交接班時要做好設備檢查工作，查看起重機吊鉤、制動器等裝置運行是否正常，安全裝置是否正常，一旦發現其中存在有異常現象，要在操作前進行排除。在即將操作時需要報警或者鳴鈴，操作過程中發現設備靠近人時也要及時報警。在操作過程中，一定要遵照指揮信號有序進行，一旦存在緊急停止信號，無論是誰發出，都要立即停止工作。當起重機設備以及設備周圍確定無人的情況下，才能夠將主電源閉合。當設備電源電路中存在有加鎖標志，或者掛有標牌時，應該由配備的專業人員進行閉合。在正式閉合電源前，要將機械設備的所有控制器手柄歸于零位。當浮式起重機工作過程中出現斷電情況后，應該將設備的所有控制手柄全部歸于零位，再次工作前，一定要堅持設備是否運行正常。通常情況下，一旦風力超過六級，起重機便要停止一切工作，并且要將起重機錨定住。工作人員在對起重機進行維護保養時，一定要將主電源切斷，并且要掛有相關標志牌，如果存在未消除的故障，要對接班人員通知到位，避免出現不可挽回的損失。

5 結語

綜上所述，浮式起重機身為海上作業的重要組成部分，制動不同步故障是其常見的問題之一，一旦發生此問題，工作人員要從起重機的電機出發，檢查起重機的制動器以及變頻器，以便能夠全面排除問題，提高起重機后續工作的安全性，使其能夠順利開展相關活動。