電子限位保護系統在塔機施工中的應用

房海波，李加敖，李洪鵬，謝 鳴，李小松

（1.中建八局第二建設有限公司，山東 濟南 250022；2.山東中建眾力設備租賃有限公司，山東 濟南 250022；3.武漢港迪電氣傳動技術有限公司，湖北 武漢 430040）

塔機安全保護裝置對塔機安全使用至關重要。統計近幾年的塔機事故案例發現，安全保護裝置限位失靈（含人為破壞安全保護裝置）引發塔機安全事故占比超過80%。目前傳統的安全保護裝置通過旋轉凸輪或弓形板變形來觸發，實現機構斷電，從而控制機構運行，具有制造簡單、成本低等優點，但由于其為純機械式傳感，誤差較大，同時結構笨重、安裝調試復雜，受制于結構，機構的疲勞及磨損，自補償能力差，對作業人員的責任心及技能素養依賴性大。傳統的安全保護裝置自身存在固有缺陷，如圖省事將力矩限位塞住導致塔機超載倒塔、如作業時注意力不集中致使吊鉤沖頂拉斷鋼絲繩。需塔機作業人員遵章守紀，按照塔機安全操作規程作業方可確保塔機安全使用。受作業環境及作業者素質等因素影響，違章作業時有發生，嚴重的將導致塔機安全事故發生。傳統安全保護裝置的固有缺陷是導致塔機事故頻發的一個重要原因。

為提高塔機的本質安全，降低塔機安全事故，開發更安全可靠、經濟適用的電子限位保護系統極為重要。為此，中建八局第二建設有限公司、山東中建眾力設備租賃有限公司聯合武漢港迪電氣公司開發了塔機電子限位保護系統，安裝在各型號、各廠家的塔機上測試，效果良好。

1 電子限位保護系統組成

電子限位保護系統由電子限位控制器（含整機機殼組件、操作面板組件、限位開關控制板組件和傳感器輸入接口組件）、數據采集系統（含安裝在回轉、卷揚、變幅電機軸上絕對值編碼器及安裝在測力環軸上壓力傳感器）組成。

限位開關控制器操作面板用5 位8 段數碼管顯示（圖1），用以顯示相關參數及參數設置。

圖1 限位開關控制器操作面板示意圖

2 電子限位保護系統原理

將回轉、卷揚、變幅電機絕對值編碼器及測力環軸上壓力傳感器接入電子限位控制器輸入端，將PLC 接入控制器輸出端；控制器有設置模式和運行模式；在設置模式下，可進行參數設置和功能設置，通過面板設定或自學習功能設定機構的限位點（如報警、減速、停機等），并將各限位點的編碼器值存儲在控制器的FLASH 當中作為起重量、起重力矩、幅度、高度、回轉角度設定值。在運行模式下，控制器不僅可實時并顯示塔機載荷重量、幅度值、高度值、回轉角度、起升力矩等工作參數，而且能夠將實時數據與設定值進行比對，當數值達到設定值時，控制器發出指令，PLC 控制機構做相應動作。對于幅度、高度、回轉角度設減速和停止設定值，當數值到達減速設定值時，控制器對PLC 輸出減速指令，PLC 驅動變頻器減速。當數值達到設定值時，控制器對PLC 輸出停機指令，PLC 驅動變頻器停止相應動作。對起重量和起重力矩設報警和停止設定值，當起升載荷或起升力矩超過額定載荷的90%時，控制器對PLC 發出報警指令，PLC 驅動蜂鳴器示警，塔機各機構運行正常；當起升載荷或起升力矩超過額定載荷的100%～110%時，控制器對PLC 發出報警及停止指令，PLC 驅動蜂鳴器示警，并停止機構幅度變大、起升、回轉功能。

3 電子限位保護控制器的設置

電子限位控制器操作簡單，可以根據現場需求實時調整相關參數；同時，電子限位控制器設置有權限功能，通過授權方可調整參數。以自學習設置方式為例對起升高度限位進行設置。

1）進入設置模式，根據編碼器銘牌參數設置編碼器相關參數。

2）啟動卷揚，使吊鉤下降，選擇運行模式，觀察編碼器讀數，若讀數增加，編碼計數方向不變，若讀數減少，改變參數P06編碼器計數方向。

3）將吊鉤運行到上升終點限位點位置停住，功能設置選擇F04（正轉停機限位自學習）并確定，自學習出該位置的值存入控制器FLASH 中（以下同）。

4）將吊鉤上升至減速限位點位置停住，功能設置選擇F03（正轉減速限位自學習）并確定。

5）將吊鉤下降至減速限位點位置停住，功能設置選擇F02（反轉減速限位自學習）并確定。

6）將吊鉤下降至停機限位點位置停住，功能設置選擇F01（反轉停機限位自學習）并確定。

7）根據實際接線設置DO 輸出端子功能和DI 輸入端子功能。

8）選擇位置精度值，至此完成設置。圖2 為塔機起升機構限位邏輯圖。

圖2 塔機起升機構限位邏輯圖

4 電子限位保護系統的應用

將電子限位保護系統先后在QTZ80、QTZ160、QTZ240、QTZ400 系列塔機上安裝使用，動作誤差在2%以內，安全可靠，安裝電子限位系統后的塔機，吊鉤沖頂、超力矩吊裝等安全事故為零，大大提高了塔機的安全可靠性。

5 結語

電子限位保護系統可以與傳統的機械安全裝置同時存在。電子限位保護系統在塔機上成功使用，彌補了傳統安全保護裝置的缺陷，提高了塔機的本質安全，使得塔機“開不倒”成為現實，值得在塔機施工中推廣使用。