港口門座式起重機常見電氣故障分析

劉 建

（平果鋁業有限公司，廣西百色 531400）

0 引言

隨著科技的不斷發展，大批大型、連續、高速、高效、強載、自動化的機械設備被引入各廠房、港口。裝卸設備的優化不僅提高了工作效率，降低了生產成本，同時降低了由于裝卸設備故障導致的損失。為了提高大型裝卸設備的安全性及可靠性，國家對現代化港口機械設備要求十分嚴格，為降低損失、加強設備維護和管理，研制監測系統對現代化機械設備實時監測，并制定完善的設備維修體制，以提高設備管理水平。

1 常用故障診斷方法

大型設備在使用過程中難免會發生故障，如何快速找到故障原因，并進行針對性修復是人們關注的重點，由此故障診斷技術成為人們關注的焦點。港口門座式起重機屬于大型裝卸設備，常用的故障診斷方法有三種，即模型分析法、知識系統法、信號處理法。模型分析法即通過對故障診斷對象建立精確的數學模型，通過數學建模、數理運算等數學分析手段，對故障診斷對象進行深入剖析，實現故障實時動態診斷。知識系統法是通過對知識系統的建立，包括軟件模塊、知識模塊等，依據知識數據庫查詢故障原因。信號處理法是通過對故障診斷對象進行信號測試，監測頻譜、方差、均值等參數，確定故障原因。

港口門坐式起重機電氣故障常用的診斷方法有觀察法、排除法、檢測法和經驗法。通常用觀察法初步判定故障范圍，簡單故障可以用觀察法直接診斷故障原因。排除法多用于設備原理圖、元器件是否損壞的判斷，通過對故障回路的查看，排除故障可能性，最終確定故障原因。經驗法通常根據原理圖分析，結合前人經驗對問題電路進行短接測試，以確定故障原因。對于大型故障、復雜故障常用檢測法診斷原因，通過對故障診斷對象進行功能及性能檢測，逐步確定故障原因。

2 起重機電氣控制系統

港口門坐式起重機電氣系統主要由PLC 控制系統組成。PLC 控制系統不僅能夠對設備作業時的狀態、數據、環境情況進行采集分析，系統本身也可以通過反饋控制進行自主調整。PLC控制系統通過設備層、控制層、信息層實現對港口門坐式起重機電氣故障可視化監控。通過電動機、變頻器、制動器、傳感器、輸入輸出等基礎元件實現對其作業時的狀態、數據、環境情況的采集，結合PLC 控制層實現對港口門坐式起重機各項數據的綜合分析，并通過信息層將控制層的指令以以太網的方式傳送到設備層。起重機電氣系統網絡拓撲圖如圖1 所示。

圖1 起重機電氣系統網絡拓撲

3 起重機電氣故障類型

港口門座式起重機電氣控制系統由profibus-DP 現場總線連接組成，PLC 采用主單主從式多總線結構，因此需要對PLC網絡中的硬件模塊進行故障排除。確定故障的具體位置和原因。起重機電氣系統帶有自我診斷功能，可以通過自診斷程序快速查找故障位置。起重機電氣故障類型主要有PLC 控制系統故障、智能從站控制端故障、外部設備故障等。

3.1 PLC 控制系統故障

PLC 控制系統是起重機電氣控制系統的核心機構，發生故障將影響整個系統的正常運行，造成嚴重的意外事故。PLC 系統故障包括設備故障、系統輸入、部件的不當使用或老化等原因造成的故障等。若PLC 軟件系統出現故障，PLC 階梯構建編寫可能錯誤或代碼運行出現錯誤的行，導致通信中斷，運行此軟件程序可能導致控制系統程序無法運行。在硬件全部正常的情況下，PLC 系統出現偶然性故障，只需重新啟動，設備就能恢復正常。

3.2 智能從站控制端故障

指的是變頻器和遠程配電模塊故障，從站本身要有一定的故障診斷和自我保護功能。當發生事故時，維修人員可以查閱制造商提供的用戶手冊來驗證和解決問題。

3.3 通信故障

起重機的工作環境比較差，在許多情況下，起重機被組合在一起容易發生設備相互干擾。總線造成的通信故障可能是因為網絡插頭、網卡和模塊之間的接觸不良造成的。短路、開路、環境干擾、公共網絡連接中斷或公共網絡與有線線路之間的聯系不良，也可能是通信對象的質量問題甚至是通信參數錯誤和通信兼容性不一致的問題。

3.4 外部設備故障

外部裝置包括繼電器、接觸器、斷路器、限位開關、傳感器、剎車、非PLC 發動機等。這部分設備的失效直接影響PLC 控制系統的控制能力，并有可能使系統無法正常運轉。通常情況下，是由于設備的質量、使用壽命或接觸松弛、接觸不良和彈簧約束不足所致。

4 起重機常見故障應對措施

4.1 替換故障元件

確定故障原因后，立即更換故障點元器件，將故障組件更換為未損壞新組件。更換后重新啟動機器，確定是否可以正常工作。如果工作不正常，則必須修復其他損壞的地方。

4.2 確保操作的安全性

由于港口門坐式起重機是一個大型裝卸設施，違規操作將會導致安全事故，對企業的經濟效益產生重大影響，甚至可能危及作業人員的生命安全。

4.3 使用儀器診斷故障

為了能夠更好地檢測電氣故障，可以采用由傳感器和控制線構成的檢測儀。采用單片機檢測技術的診斷裝置能準確檢測起重機運行參數，用代碼顯示故障范圍與嚴重程度，檢測結果真實準確。

4.4 電氣故障的維修

門座式起重機在運行時，不得觸碰帶電電力線。然而，在實際施工中，部分人員職工沒有意識到這一問題的嚴要性，因此發生了很多安全事故，給社會造成了不好的影響。為了避免這個問題，必須安裝警報裝置。當機器超過安全線時，報警器立刻報警，以提高安全性，消除潛在的安全隱患。

4.5 定期維護、檢查和保養

為了預防門座式起重機的電氣故障，需要定期檢查、維護和保養，依據起重機的維修程度，將維護工作分成5 個階段，分別是高級維護、中等維護、日常維護、一級維護及二級維護。

4.6 提升人員的技能水平

作業人員的素質和水平是影響起重機工作效率的重要因素，因此，對作業人員的選擇有嚴格的要求。首先，作業人員必須具有安全意識，并且接受嚴格的訓練后才可以進行作業。其次，企業應該加強作業人員的培訓，要求他們熟練掌握操作技能和加強自我保護意思。最后，企業需要制定相應的制度和標準，監管員工嚴格按照規范和標準操作，對違規操作予以嚴懲。

5 總結

通過對港口門坐式起重機常見故障診斷方法的分析，解析起重機常見故障的診斷方法，剖析起重機常見電氣故障類型及成因，提出應對措施。

起重機電氣故障的原因有多種，起重機故障不但嚴重影響起重機的正常使用，而且帶來了一定的安全隱患。因此，在起重機操作過程中，操作者應嚴格遵守相應的規章制度。發生故障時，可以迅速檢測到故障原因并盡快解決。此外，為了保證起重機的正常運行，必須定期對起重機進行維護和檢查。