起重機(jī)遙控控制電路及一種遙控急停開關(guān)的失效分析

陳祿輝

（廣州特種機(jī)電設(shè)備檢測研究院，廣東廣州，510180）

1 遙控控制電路的失效分析

對于起重機(jī)采用多種控制方式，GB6067.1-2010《起重機(jī)械安全規(guī)程第1部分：總則》的第7.6條要求多種控制方式之間應(yīng)具有互鎖功能，在任何給定時間內(nèi)只允許一種控制方式工作。在對起重機(jī)的安全技術(shù)檢驗(yàn)中，筆者就發(fā)現(xiàn)多起線控手柄或者司機(jī)室加裝遙控裝置后，要么未設(shè)置專門的控制方式轉(zhuǎn)換開關(guān)，僅利用原操縱裝置和（或）遙控裝置上的急停開關(guān)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，而未實(shí)現(xiàn)兩種控制方式之間的互鎖保護(hù)；要么轉(zhuǎn)換至遙控控制，會導(dǎo)致起重機(jī)的安全技術(shù)規(guī)范和國家標(biāo)準(zhǔn)要求必須設(shè)置的某些電氣保護(hù)功能（如斷錯相保護(hù)、失壓保護(hù)）失效。下面以法定檢驗(yàn)中某些起重機(jī)制造/改造單位提供的起重機(jī)控制電路圖紙為案例，對遙控控制電路的失效模式進(jìn)行分析。

1.1 控制轉(zhuǎn)換失效

在圖1的電路中，當(dāng)遙控/線控轉(zhuǎn)換開關(guān)SA1閉合后（由線控轉(zhuǎn)換至遙控），KA1線圈得電，接入總停的兩個KA1常閉輔助觸點(diǎn)（端子03-1和5-7）斷開，導(dǎo)致總停斷路，即使按下起動按鈕S1，總接觸器KM的線圈也不能得電，總接觸器處于斷開狀態(tài)。可見，該電路的控制轉(zhuǎn)換存在設(shè)計缺陷，由線控轉(zhuǎn)換至遙控時，遙控控制功能將失效。

圖1 起重機(jī)遙控/線控控制電路（1）

1.2 控制轉(zhuǎn)換失效，且有電氣保護(hù)功能失效

1.2.1 轉(zhuǎn)換至線控（遙控總停S2-1斷開時）

在圖2的電路中（注：該電路圖未見設(shè)置有專門的遙控/線控轉(zhuǎn)換開關(guān)，而是將遙控總停S2-1設(shè)計為兼具控制方式轉(zhuǎn)換功能的開關(guān)），假定電流流向?yàn)椋合嘈蚶^電器F10輸出端（得電且無斷錯相發(fā)生時，該輸出端閉合）→總接觸器K0線圈→K01常閉輔助觸點(diǎn)（S2-1斷開時K01線圈不得電，該輔助觸點(diǎn)保持閉合）→啟動按鈕S1-3（按下）→停止按鈕S1-2（閉合）→急停按鈕S1-1（閉合）→K01常閉輔助觸點(diǎn)（S2-1斷開時K01線圈不得電，該輔助觸點(diǎn)保持閉合），即電流在端子0至端子1之間形成通路使得K0線圈得電，K0的一個常開輔助觸點(diǎn)（端子4至端子3）閉合并自鎖，此時線控總停回路接通，即轉(zhuǎn)換至線控控制。在線控控制下，斷錯相保護(hù)（F10)、失壓保護(hù)(端子4至端子3)和急停開關(guān)(S1-1)均被接入至線控總停回路，其動作均可切斷線控總停回路，即這些電氣保護(hù)功能有效。

圖2 起重機(jī)遙控/線控控制電路（2）

轉(zhuǎn)換至線控后，雖然遙控總停回路斷開，但是由于電路中的端子1-1至端子1-2之間未接入如遙控總停S2-1之類能起到控制方式轉(zhuǎn)換作用的開關(guān)，且遙控器電源也未接入可在線控下切斷其供電的電氣開關(guān)，導(dǎo)致葫蘆升降、葫蘆運(yùn)行和大車運(yùn)行的遙控控制電路一直處于通路狀態(tài)，遙控裝置仍可起到控制作用。即，此時線控和遙控兩種控制方式可以同時操作。可見，該電路轉(zhuǎn)換至線控時控制轉(zhuǎn)換失效，兩種控制方式之間未實(shí)現(xiàn)互鎖保護(hù)。

1.2.2 轉(zhuǎn)換至遙控（遙控總停S2-1接通時）

在圖2的電路中，假定電流流向?yàn)椋合嘈蚶^電器F10輸出端（得電且無斷錯相發(fā)生時，該輸出端閉合）→總接觸器K0線圈→K01常開輔助觸點(diǎn)（S2-1接通時K01線圈得電，該輔助觸點(diǎn)由斷開轉(zhuǎn)為閉合）→S2-1（接通），即端子0至端子1之間形成通路使得K0線圈得電，此時遙控總停回路接通，即轉(zhuǎn)換至遙控控制。

轉(zhuǎn)換至遙控后，由于K01線圈得電，使得端子2至端子1之間的K01常閉輔助觸點(diǎn)斷開，導(dǎo)致線控總停回路斷開，葫蘆升降、葫蘆運(yùn)行和大車運(yùn)行的線控控制電路將一直處于斷開狀態(tài)，即線控失效，此時只有遙控一種控制方式可以操作。可見，電路轉(zhuǎn)換至遙控時控制轉(zhuǎn)換有效，兩種控制方式之間可實(shí)現(xiàn)互鎖保護(hù)。但在遙控控制下，僅斷錯相保護(hù)功能有效，失壓保護(hù)(端子4至端子3)因未被接入至遙控總停回路而功能失效。

2 磁鐵鑰匙式遙控急停開關(guān)的失效分析

起重機(jī)遙控裝置發(fā)射器的急停開關(guān)通常有兩種形式，一種是蘑菇頭按鈕式急停開關(guān)，一種是磁鐵鑰匙式急停開關(guān)，見圖3所示。

圖3

磁鐵鑰匙利用串接入發(fā)射電路中的磁簧開關(guān)（俗稱干簧管，形如保險絲，其結(jié)構(gòu)和原理見圖4示），通過所施加的磁場操作發(fā)射電路的通斷。當(dāng)磁鐵鑰匙磁體遠(yuǎn)離磁簧開關(guān)時，磁簧開關(guān)的干簧片由于本身的彈性而釋放，兩片簧片接觸面就會分開而切斷發(fā)射電路，使得遙控裝置的發(fā)射器無法發(fā)射信號；當(dāng)遙控裝置的接收器在一定時間內(nèi)檢測不到來自與之配對的發(fā)射器的信號時，將會關(guān)閉接收器的所有輸出信號，即會斷開接入到起重機(jī)控制回路的所有繼電器開關(guān)量輸出，導(dǎo)致起重機(jī)的總接觸器及各運(yùn)行接觸器都斷開。按照J(rèn)B/T 8437《起重機(jī)械無線遙控裝置》第3.9條的定義，這種磁鐵鑰匙急停開關(guān)應(yīng)屬于被動急停。

圖4

由上述磁鐵鑰匙的工作原理可知，其作為起重機(jī)急停開關(guān)的作用效果會受到兩個參數(shù)的影響：一是磁簧開關(guān)的感應(yīng)距離（靈敏度）；二是被動急停的響應(yīng)觸發(fā)時間。實(shí)際使用中即使磁鐵鑰匙撥離工作槽位1cm左右（磁簧開關(guān)準(zhǔn)確的感應(yīng)距離可查閱其產(chǎn)品說明書），磁簧開關(guān)仍能感應(yīng)到鑰匙磁體的磁場而處于導(dǎo)通狀態(tài)。緊急情況下，如操作者未及時意識到需將磁鐵鑰匙撥離工作槽位足夠遠(yuǎn)的距離，將導(dǎo)致急停開關(guān)的作用失效或者延誤，從而存在安全風(fēng)險。對于被動急停的響應(yīng)觸發(fā)時間，JB/T 8437《起重機(jī)械無線遙控裝置》第5.5.8條要求對停止指令的響應(yīng)時間不應(yīng)超過550ms，被動急停的觸發(fā)時間不應(yīng)超過0.5s。被動急停的響應(yīng)觸發(fā)時間受制于遙控裝置的硬軟件設(shè)計。如確需對遙控發(fā)射器磁鐵鑰匙急停開關(guān)的響應(yīng)觸發(fā)時間進(jìn)行觀測，應(yīng)自簧片接觸面分開并切斷發(fā)射電路的瞬間計起，而非自磁鐵鑰匙撥離工作槽位的瞬間計起，以免受到磁簧開關(guān)感應(yīng)距離的影響。實(shí)際使用中如發(fā)現(xiàn)磁鐵鑰匙急停開關(guān)的響應(yīng)觸發(fā)時間有過大的延遲，應(yīng)引起注意。

GB 6067.1-2010《起重機(jī)械安全規(guī)程第1部分：總則》對緊急停止開關(guān)提出了具體的型式要求：緊急停止開關(guān)應(yīng)為紅色，并且不能自動復(fù)位。可見，磁鐵鑰匙式急停開關(guān)并不符合該標(biāo)準(zhǔn)的要求。

3 結(jié)束語

從安全角度考慮，起重機(jī)的制造/改造單位以及使用單位在對起重機(jī)的控制方式進(jìn)行改造時，應(yīng)嚴(yán)格按照起重機(jī)的安全技術(shù)規(guī)范和國家標(biāo)準(zhǔn)的要求進(jìn)行電路設(shè)計，多種控制方式之間應(yīng)有互鎖保護(hù)，且控制方式的轉(zhuǎn)換不應(yīng)導(dǎo)致某些必要的電氣保護(hù)功能失效；同時，應(yīng)盡量選用符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求的遙控裝置，對于磁鐵鑰匙式急停開關(guān)，感應(yīng)距離過大或者響應(yīng)觸發(fā)時間過長，顯然將使這種型式的急停開關(guān)失去了其作用意義，增加了安全風(fēng)險。