天車起升機構鋼絲繩跳槽亂槽預防方法探討

馬建成

（河鋼邯鋼邯寶煉鋼廠，河北 邯鄲 056003）

引言

各工業企業使用各種噸位的天車進行物料傳輸或設備維修的過程中。天車起升機構通過卷筒帶動纏繞在其上的鋼絲繩來升降被吊物品。由于操作人員技術水平參差不齊，現場環境復雜多變，實際運行過程中，一些不規范操作（如歪拉斜吊）以及其他一些意外情況，常常導致鋼絲繩出現跳槽、亂槽的現象。由于天車工一般是一人一崗，出現跳槽、亂槽后，往往不能及時發現，繼續操作下去，輕者造成鋼絲繩嚴重磨損，重者造成鋼絲繩斷裂，出現安全事故。實際生產中，鋼絲繩跳槽、亂槽現象時有發生，成為安全隱患，影響到生產的順利進行。如何消除此類安全隱患，可通過加強對天車工的標準化操作培訓、典型事故案例學習、日常標準化操作檢查來實現。如何從技術角度、設備特點出發，通過對設備進行智能化改造，實現設備的本質安全，是本文要探討的。

1 解決問題的思路

歪拉斜吊、鋼絲繩晃動較大、鉤頭扽在某處等，都會造成跳槽、亂槽，最直觀的現象就是鋼絲繩從卷筒槽中跳出來，出現鋼絲繩交叉疊加在一起或空槽，造成鋼絲繩和卷筒鋼絲繩槽之間的尖棱接觸，使鋼絲繩受傷，如果亂槽嚴重，將不能起升。根據這個特點，考慮采用接近開關組，針對跳槽、亂槽實現自動檢測[1-3]。

2 解決問題的方案

根據跳槽、亂槽后，卷筒槽內鋼絲繩呈現狀態的不同，計算合理的檢測距離，選用合適直徑、合適檢測距離的接近開關。同時為了保證檢測的準確性，針對每圈鋼絲繩都設置接近開關，防止出現漏檢。以起升機構鉤頭在上限位時，卷筒上鋼絲繩槽的總數量30為例，見圖1，正常情況下總共可繞30 圈鋼絲繩，每圈鋼絲繩與一個跳槽檢測接近開關、一個跳槽繼電器、一個亂槽檢測接近開關和一個亂槽繼電器相對應，因此鋼絲繩跳槽報警電路設置30 個跳槽檢測接近開關（第一跳槽檢測接近開關K1～第三十跳槽檢測接近開關K30）、30 個跳槽繼電器（第一跳槽繼電器Jt1～第三十跳槽繼電器Jt30），鋼絲繩亂槽報警電路設置30 個亂槽檢測接近開關（第一亂槽檢測接近開關S1～第三十亂槽檢測接近開關S30）和30 個亂槽繼電器（第一亂槽繼電器JL1～第三十亂槽繼電器JL30）。中間繼電器的個數比鋼絲繩槽的總數少兩個，即總共設有28 個中間繼電器，在卷筒的兩側分別安裝30 個跳槽檢測接近開關和30 個亂槽檢測接近開關，根據跳槽、亂槽后，卷筒鋼絲繩槽內鋼絲繩呈現狀態的不同，計算合理的檢測距離，在相應位置分別安裝跳槽檢測接近開關組和亂槽檢測接近開關組，并設計不同的報警裝置，從而實現在卷筒工作過程中，和卷筒鋼絲繩對應的跳槽檢測接近開關組、亂槽檢測接近開關組分別檢測鋼絲繩的狀態，進行聲光報警，提示天車工鋼絲繩發生跳槽、亂槽需要處理。

圖1 跳槽、亂槽接近開關的安裝示意圖

2.1 跳槽檢測的實現

如圖2、圖3 所示，跳槽檢測包括多個跳槽檢測接近開關、多個跳槽繼電器、多個中間繼電器、跳槽報警繼電器和跳槽報警器，跳槽檢測接近開關、跳槽繼電器和卷筒上的鋼絲繩圈三者一一對應，跳槽檢測接近開關沿卷筒軸向排列，每個跳槽檢測接近開關的感應端朝向對應的鋼絲繩圈，每個跳槽繼電器的控制線圈通過對應跳槽檢測接近開關的常開觸點與電源連接。

圖2 鋼絲繩跳槽檢測示意圖

安裝跳槽檢測接近開關，卷筒的鋼絲繩槽內有鋼絲繩和沒有鋼絲繩，有8～36 mm 的距離差別。為了保證檢測的準確，選用直徑為4 mm，感應距離為20 mm的跳槽接近開關，安裝跳槽接近開關使跳槽接近開關距離卷筒槽16 mm+D（D 為鋼絲繩直徑），這樣鋼絲繩在卷筒槽時，跳槽檢測接近開關距離鋼絲繩16 mm，在感應范圍內，跳槽接近開關動作發出開關量信號（常開觸點閉合），當鋼絲繩不在卷筒槽時，跳槽接近開關距離沒有鋼絲繩的卷筒槽16 mm+D（D＞8 mm，16 mm+D＞20 mm），超出跳槽接近開關的感應范圍，跳槽接近開關不動作。跳槽檢測時，從第2 圈鋼絲繩開始，逐圈進行判斷，到第29 圈結束，進行29 次判斷，在任何一圈判斷出現跳槽，即發出跳槽開關量信號到跳槽報警繼電器，進行聲光報警。

電路設計方面，如上頁圖3 所示鋼絲繩跳槽報警電路包括以下支路及支路組：第一支路組，跳槽檢測接近開關組（第一跳槽檢測接近開關K1～第三十跳槽檢測接近開關K30）的常開觸點和跳槽繼電器組（第一跳槽繼電器Jt1～第三十跳槽繼電器Jt30）的線圈串聯。第二支路組，第一跳槽繼電器Jt1 的常開觸點、第三跳槽繼電器Jt3～第三十跳槽繼電器Jt30 的常開觸點的并聯電路、第二跳槽繼電器Jt2 常閉觸點和第一中間繼電器JZ1 的線圈串聯；第一跳槽繼電器Jt1 與第二跳槽繼電器Jt2 的常開觸點的并聯電路、第四跳槽繼電器Jt4～第三十跳槽繼電器Jt30 的常開觸點的并聯電路、第三跳槽繼電器Jt3 常閉觸點和第二中間繼電器JZ2 的線圈串聯；…；第一跳槽繼電器Jt1～第二十八跳槽繼電器Jt28 的常開觸點的并聯電路、第三十跳槽繼電器Jt30 的常開觸點、第二十九跳槽繼電器Jt29 常閉觸點和第二十八中間繼電器JZ28的線圈串聯。第三支路，第一中間繼電器JZ1～第二十八中間繼電器JZ28 的常開觸點并聯后與跳槽報警繼電器JC1 的控制線圈串聯。第四支路，跳槽報警繼電器JC1 的常開觸點與跳槽報警器BJ1 串聯。

2.2 亂槽檢測的實現

如圖4、圖5 所示，亂槽檢測包括多個亂槽檢測接近開關、多個亂槽繼電器、亂槽報警繼電器和亂槽報警器，亂槽檢測接近開關、亂槽繼電器和卷筒上的鋼絲繩圈三者一一對應，跳槽檢測接近開關沿卷筒軸向排列，每個跳槽檢測接近開關的感應端朝向對應的鋼絲繩圈，每個跳槽繼電器的控制線圈通過對應跳槽檢測接近開關的常開觸點與電源連接。安裝亂槽檢測接近開關，卷筒槽有單根鋼絲繩和疊加2 根鋼絲繩時，有8～36 mm 的距離差別。為了保證檢測的準確，選用直徑在4 mm，感應距離在20 mm 的亂槽接近開關，安裝亂槽接近開關使亂槽接近開關距離卷筒槽16 mm+2D（D 為鋼絲繩直徑），這樣正常單根鋼絲繩在卷筒上時，亂槽檢測接近開關距離鋼絲繩16 mm+D（D＞8 mm，16 mm+D＞20 mm），不在感應范圍外，亂槽接近開關不動作，常開觸點保持常開；當亂槽出現2根鋼絲繩疊加時，亂槽檢測接近開關距離鋼絲繩16 mm，在感應范圍內，亂槽接近開關動作，常開觸點閉合，亂槽報警繼電器線圈得電，進行聲光報警。

圖4 鋼絲繩亂槽檢測示意圖

圖5 鋼絲繩亂槽報警電路的電原理圖

電路設計方面，如圖5 所示鋼絲繩亂槽報警電路包括以下支路及支路組：第一支路組，亂槽檢測接近開關組（第一亂槽檢測接近開關S1～第三十亂槽檢測接近開關S30）常開觸點與亂槽繼電器組（第一亂槽繼電器JL1～第三十亂槽繼電器JL30）的控制線圈串聯。第二支路組，亂槽繼電器組（第一亂槽繼電器JL1～第三十亂槽繼電器JL30）常開觸點與亂槽報警繼電器JC2 的控制線圈串聯。第三支路，亂槽報警繼電器JC2 的常開觸點與亂槽報警器BJ2 串聯[4-6]。

3 實際應用效果分析

鋼絲繩跳槽亂槽智能檢測報警裝置應用于現場后，天車因為歪拉斜吊等各種原因發生跳槽、亂槽后，檢測報警裝置都能第一時間檢測到，并發出報警提示給天車工，使得跳槽、亂槽故障都能夠及時處理，鋼絲繩使用壽命延長2 個月以上。煉鋼廠有30 部天車，原來鋼絲繩壽命12 個月左右，延長后產生的成本效益為2÷12×30×4 萬元=20 萬元。同時避免了因為鋼絲繩跳槽、亂槽不能及時發現造成鋼絲繩突然斷裂等惡性事故，安全效益可觀。