防晃功能在85T吊車中的應用實踐

官智超

（江西銅業集團公司 貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424）

起重機是一種用于物料搬運、裝卸、安裝的機械設備，可以減輕或代替人們的體力勞動，提高勞動生產率，它被廣泛應用于國民經濟的各個領域之中［1］。貴溪冶煉廠熔煉車間新老系統共有65T橋式起重機3臺，85T橋式起重機3臺，主要負責生產線上冰銅、渣、冷料等轉運，是閃速爐、轉爐、陽極爐和卡爾多爐之間的運輸紐帶。其中老系統65T行車采用的是接觸器式的控制方式，大車小車的運行無防搖擺功能，行車大小車行走過程會出現銅包搖晃現象，行車工是通過經驗打反車及腳踏剎車來使包子平穩，對操作工的要求較高，同時安全隱患系數較高；新系統則是使用進口的科尼85T行車，采用防搖擺技術［2］，其中大小車行走變頻器均使用了防搖擺的功能，在吊運包子時，變頻器通過編碼器反饋回來的吊運高度，變頻器自動執行防搖擺功能，通過加速減速行走實現吊運包子的平穩運行，無需操作工較多的打反車及剎車的操作。在吊運過程中提高了吊運效率，降低了操作工的操作強度，同時也提高了吊運安全系數。

1 防晃技術在冶金吊上的現實意義及技術特點

1.1 現實意義

冶金起重機工作環境惡劣且工作級別較高［3］。冶金起重機吊運重物過程中，由于起重機的瞬時起動、加減速、制動、瞬時卸載以及小車的起停等工況容易使重載隨著起重機吊鉤產生一度幅度的擺動，不僅影響起重機定位的準確性、工作效率、安全性，而且易產生動載荷，對其機構有一定的振動和沖擊，影響其使用壽命［4］。對于起重設備以及頻繁裝卸的搬運行業而言，降低吊具搖擺時間，提高工作效率非常重要。另外，在實際操作過程中，不嚴謹的操作極易產生碰撞甚至出現其它危險情況［5］。因此，一套冶金起重機的防搖擺系統，實現穩定作業、平穩操作成為起重機制造商和研究機構關注的熱點問題。一個好的防搖擺系統能起良好的減搖效果，可以提高勞動生產率，杜絕生產過程的安全隱患。

1.2 技術特點

1.防搖功能可以防止起重機在大、小車運行時負載的慣性沖擊帶來的吊鉤搖擺。

2.防搖功能可以實現起升高度全程范圍內的防搖。

3.防搖功能獨立設置一個檢測負載高度的編碼器，可以根據負載的高度不同選擇不同的防搖擺角度，達到更好的防晃效果。

4.防搖功能可以控制搖擺的角度在正負0.25°。

5.防搖功能在操作室上設置獨立的腳踏開關用于是否激活該功能。

6.防搖晃功能可以讓操作人員不要手動調整控制搖擺的角度，可以提高整個搬運過程的穩定性、準確性。

2 控制系統的硬件簡介

防搖擺控制利用鐘擺原理，通過PLC控制器的防搖擺算法，控制發送給變頻器的速度命令信號而連續限制擺動［6］。在防晃控制系統中，如圖1主要硬件包括西門子400PLC、西門子高速計數模塊、高度檢測軸編碼器、變頻器、電機等。變頻器與PLC之間通過現場總線訊連接，吊運高度的采集通過安裝在卷揚上的軸編碼器反饋回來的信號進入高速計數模塊，PLC內部通過程序運算給出實際吊運高度。變頻器通過通訊過來的吊運高度來計算出相應的搖擺時間實現自動跟車完成防搖擺動作。

圖1 防晃系統主要硬件組成

3 總體控制要求及功能

防晃技術的要求是對起重機運行過程中因加減速產生的搖擺現象實現自動調節，使起重機運行更加平穩，更能精準地到達指定位置。在起重機停車過程中，對當前時刻的起升高度進行精準監控，精準計算出防搖時間，自動跟車，提高作業效率，提升起重機的安全性能。具體功能如下：

1.控制操作。在行車操作室對行車進行精準操作，可實現大小車、主副卷同時操作，操作可根據經驗一步到位，無需踩剎車或頻繁打反車等操作來實現定位。

2.取消和激活防晃功能。85T行車在撞包子作業時需要實現取消防晃功能達到更好的撞包子效果，可以通過操作室內的腳踏開關實現取消和激活防晃功能，使行車達到更高的作業效果。

3.自動校準防晃效果功能。防晃效果的好壞與起升高度的采集密切相關，而起升高度的采集是通過主卷上安裝的軸編碼器得來的，當使用時間較長時，就會存在累計誤差，導致采集的起升高度與實際高度有所差異，從而影響了防晃效果。因此將起升上限作為一個零點效驗值，當出現防晃效果不佳時，可通過人為操作將主卷頂到上限動作，來自動效驗零點高度，從而達到自動效驗防晃效果的功能。

4.采用閉環控制系統。隨著各類控制器、PLC、變頻器等技術在起重機中的應用，電氣防搖控制系統已經相當廣泛了。主要實現的原理是，當行車吊運重物加減速運動時，通過采集相應數據，測算出吊鉤偏擺角度，再通過控制行車加速或者減速限制擺動。當物體達到設定的速度或停止時，晃動很小或者基本沒有晃動，從而抵消偏擺角，達到防晃的目的。電氣防搖擺可以采用開環控制系統或者閉環控制系統完成［7］。貴溪冶煉廠85T行車采用的就是閉環控制系統，控制精度高，穩定性好。

4 防晃技術應用中的一般故障及排查

防晃技術在85T行車的應用中存在一些一般性的故障，主要表現出來就是防晃功能丟失、防晃跟車不夠、防晃跟車過長等幾個方面。要達到一個較好的防晃效果，需要硬件及軟件參數的相結合調整。針對85T行車近年來出現的有關防晃的各類故障，總結主要包含了以下幾個方面：

1.通訊故障。防晃功能的實現是要通過變頻器讀取PLC現場采集過來的相關數據進行運算判斷跟車時間及速度的，而PLC與變頻器之間是通過一根現場總線網絡線連接的。如果這個網絡線或者網絡接口出現問題，將直接影響變頻器的防晃功能，會出現防晃功能直接丟失，行車無法作業的情況，貴溪冶煉廠85T行車在運行過程中就出現過幾次這種通訊故障。

2.高速計數模塊故障。現場軸編碼器采集過來的信號是通過西門子高速計數模塊進行運算的，因此高速計數模塊的好壞將會影響主卷臂長的運算結果，如果出現運算錯誤將會直接影響防晃效果。該廠85T行車就出現因為高速計數模塊問題導致防晃跟車以固定的一個臂長進行控制，所有當臂長發生變化時，防晃效果就會不好。

3.現場檢測故障。現場采集檢測元件主要就是安裝在主卷筒上的軸編碼器，當然還包括主卷上限位、行車駕駛室的腳踏開關以及現場電纜等。這些現場采集檢測的元件的好壞直接影響防晃功能，85T行車在現場采集檢測方面出現的問題有主卷限位開關觸點壞、行車駕駛室腳踏開關壞、軸編碼器壞、軸編碼器聯軸器斷、現場連接電纜壞等。

4.變頻器參數調整。當出現防晃效果不佳的情況時，外部硬件方面檢查無問題，可以考慮通過調整變頻器的軟件參數來達到相應的防晃效果。變頻器軟件參數方面與防晃相關的參數很多，但主要包括防晃激活狀態、防晃激活碼、防晃數據通道設置、修正臂長、當前臂長、實際臂長等。當出現防晃問題時，可通過查看這些參數，確定防晃功能的使用情況，特別是實際臂長、當前臂長、修正臂長這三個參數，通過調整修正臂長參數使當前臂長達到一個正確的值，保證了防晃效果。該廠85T行車出現過一次因為更換編碼器及變頻器導致的防晃效果始終達不到要求，就是通過調整這些參數從而達到較佳的防晃效果的。

5 技術改造

貴溪冶煉廠二系統三臺85T行車屬于科尼進口設備，其核心技術就是行車的防晃技術，目前存在的問題就是防晃技術的封鎖。大車小車變頻器內部的防晃技術完成掌握在科尼廠家，一旦變頻器出現問題，均無法恢復，必須找科尼原廠家才能算出相應的防晃碼以恢復防晃功能，針對這一問題，該廠已通過改進解決了這個瓶頸問題，在不改變其主要核心控制系統的情況下，在1＃車設計改造了一套切換裝置，重新增加了一套國產變頻器驅動裝置。從使用的情況來看，國產變頻器完全可以代替現有的科尼變頻器，其防晃效果也能達到原變頻器的效果，后期將繼續將其它幾臺行車的大車及小車進行相應的替代改造，徹底解決進口行車的技術封鎖。

6 結束語

防晃技術在吊車上的應用已經非常廣泛，作為冶金吊，吊物安全平穩地運行相當重要。以85T冶金吊為背景，結合實際使用情況，從防晃技術的主要組成、現實意義、控制要求功能、防晃一般故障的排查解決以及防晃的技術改造探索了防晃功能在85T行車的使用實際。特別是技術改造方面，近年來許多國產吊車廠家都在研究開發自己的防晃技術，這對解決國外吊車防晃技術封鎖，提升國產吊車的性能方面有著重要的意義。