陳 源

（廣西壯族自治區(qū)特種設(shè)備監(jiān)督檢驗院，廣西 南寧 530219）

隨著現(xiàn)代化工業(yè)的不斷發(fā)展，起重機械的應(yīng)用也越來越廣泛，因起重機械起升機構(gòu)故障而導(dǎo)致的重物下墜事故時有發(fā)生，造成了生命財產(chǎn)的巨大損失。例如：2007年4月,某鋼鐵公司的橋式起重機工作時，吊運的60 t鋼水包突然失控墜地傾覆，鋼水傾瀉，導(dǎo)致32人死亡，6人重傷，直接經(jīng)濟損失800多萬元。這起鋼水包傾覆特大事故，是多年來由于起重機械起升機構(gòu)故障造成的安全事故中最慘重的，也給所有從事起重機械行業(yè)的人們敲響了警鐘。經(jīng)調(diào)查認定，事故的直接原因：

一是電氣系統(tǒng)設(shè)計缺陷，制動器未能自動抱閘，導(dǎo)致鋼水包失控下墜；

二是下降接觸器控制回路中的一個聯(lián)鎖常閉輔助觸點銹蝕斷開，下降接觸器不能被接通，驅(qū)動電動機失電，致使力矩消失；

三是主令控制器回零位過晚，重物超速下落，制動器制動力矩不足阻止重物的繼續(xù)失控下墜。

總結(jié)以上原因，就是起升機構(gòu)正反向接觸器故障，導(dǎo)致電動機失電而制動器仍在通電，造成重物失控墜落。因此，在國質(zhì)檢辦特[2007]375號文和TSGQ0002-2008《起重機械安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程——橋式起重機》中都做了規(guī)定：起升機構(gòu)應(yīng)當具有正反向接觸器故障保護功能，防止電動機失電而制動器仍然在通電，導(dǎo)致電動機失速造成重物墜落。

1 電氣分析

如圖1所示，這是一部上世紀70年代全國聯(lián)合設(shè)計的標準控制屏，該控制屏電路設(shè)計有缺陷，存在重大事故隱患。

1.1 制動器接觸器電氣自鎖

由圖1可知，上升方向接觸器ZC得電后，觸點ZC（17，18）使制動器接觸器ZDC線圈得電，制動器開閘；下降方向接觸器FC得電后，觸點FC（17，18）使制動器接觸器ZDC線圈得電，制動器開閘；開閘之后，制動器接觸器觸點ZDC（17，18）把 ZC（17，18）和 FC（17，18）短接，造成 ZC（17，18）和FC（17，18）只能開閘，不能下閘。如果起重機啟動運行后，無論上升方向還是下降方向接觸器斷電時，或者防止相間短路的互鎖常閉觸點 ZC（11，12）和 FC（11，12）因銹蝕等故障斷開，在換擋或換向過程時，正反方向接觸器均不得電吸合，電動機失電，而制動器處于開閘狀態(tài)，必然發(fā)生重物墜落事故。

圖1 標準控制屏電路圖

1.2 無電動機失電保護措施

電動機失電分兩種情況：

（1）正常失電，指驅(qū)動接觸器線圈控制電源失電，主觸點正常斷開，使電動機定子電源失電；

（2）異常失電，是驅(qū)動接觸器線圈控制電源失電，驅(qū)動接觸器的一部分觸點正常動作（如接通電動機動力電源的主觸點斷開），一部分觸點不正常動作（如接通制動器電源的主觸點閉合，不斷開）；或者是定轉(zhuǎn)子繞組電路斷相，尤其斷兩相。

圖1中則無相關(guān)的安全保護裝置來檢測電動機失電，當電動機失電而制動器不同時失電的情況時，同樣發(fā)生重物墜落事故。

2 改正措施

2.1 去掉制動器接觸器自鎖電路，保留下降3擋和4擋之間換擋時防止發(fā)生瞬間搶閘的電路

如圖2所示，虛線框內(nèi)電路設(shè)1個失電延時的時間繼電器K91，它的觸點K91（57，58）接在制動器接觸器ZDC線圈的回路中，在時間繼電器K91線圈的回路中接有ZC（17，18）和FC（17，18）。起重機運行在上升第 1～6 擋或下降 2、3 擋時，如果上升方向接觸器ZC線圈回路斷電，電動機失電無驅(qū)動力矩，此時 ZC（11，12）斷開，K91 失電，延時打開 K91（57，58），ZDC失電，制動器下閘，防止了重物墜落；同樣，起重機運行在下降第4～6擋時，如果下降方向接觸器FC線圈回路斷電，電動機失電無驅(qū)動力矩，此時FC（11，12）斷開，K91失電，延時打開 K91（57，58），ZDC失電，制動器下閘。

下降3擋和4擋之間換擋過程中，可能出現(xiàn)ZC（17，18）和FC（17，18）均未接通的瞬間，時間繼電器K91失電，其觸點K91（57，58）延時打開，ZDC還未失電下閘，過程已經(jīng)結(jié)束，避免了瞬間失電搶閘造成的運行吊具發(fā)生抖動。但是，時間繼電器的延時時間盡量小，一般取值t為0.5 s以內(nèi)，防止出現(xiàn)滯后下閘溜鉤的現(xiàn)象。

圖2 刪除制動器接觸器自鎖功能的電路圖

2.2 增加電動機所有驅(qū)動接觸器全部斷電時，強迫制動器制動的電路

如圖3所示，虛線框內(nèi)電路設(shè)1個得電延時的時間繼電器K91，其觸點K91（57，58）接在制動器接觸器ZDC線圈的回路中，在時間繼電器K91線圈的回路中接有ZC（17，18）、FC（17，18）和 ZDC（17，18）。起重機運行時，如果方向接觸器 ZC或FC線圈回路斷電，動機失電無驅(qū)動力矩，此時K91得電，延時打開K91（57，58），ZDC失電，制動器下閘。方法與本文2.1節(jié)類同，能達到同樣效果。

本電路沒有去掉制動器接觸器自鎖電路，繼續(xù)保留了下降3擋和4擋之間換擋時防止發(fā)生瞬間搶閘的保護功能。

2.3 增加起升機構(gòu)電動機繞組斷相保護

如圖2虛線框所示，在保留電源斷錯相保護裝置的基礎(chǔ)上，從進入電動機繞組接線端前增加斷相保護裝置XJ。當檢測到電動機無電壓時，通過斷相保護裝置XJ反饋信號，使控制回路斷電，制動器下閘。此情況極為少見，實現(xiàn)該功能成本較高，在此不展開討論。

3 檢驗

（1）查看電路原理圖，找出電路缺陷，改正錯誤電路，排除事故隱患。

（2）通電檢驗。如圖2虛線框所示，在上升接觸器ZC、下降接觸器FC的線圈回路中，分別串聯(lián)1個開關(guān)K1、K2。起重機運行時，在上升第1～6擋或下降2、3擋，上升接觸器ZC得電，使試驗重物運行到地面附近時，斷開開關(guān)K1，制動器ZDC應(yīng)失電下閘，試驗重物不墜落。同樣方法試驗下降第4～6擋時的防墜效果。

4 結(jié)束語

自從2007年國家質(zhì)檢總局發(fā)布《關(guān)于開展特種設(shè)備隱患排查和起重機械專項整治行動的通知》以來，全國各地相繼開展針對事故多發(fā)的冶金起重機、吊運熔融和熾熱金屬的起重機的專項整治行動，整治過程中遇到諸如用戶私自改造、技術(shù)方案不可靠以及未按技術(shù)規(guī)范實施等問題。本文通過應(yīng)用最廣的橋式起重機，并以通用的電氣系統(tǒng)進行分析，圖文并茂，詳細地列舉解決方法，對改造方案提供技術(shù)指導(dǎo)，具有很強的參考價值和實用性。

[1]TSG Q0002-2008，起重機械安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程——橋式起重機[S].

[2]王福綿.起重機械技術(shù)檢驗[M].北京：學(xué)苑出版社，2000.