章 磊

（新疆煉化建設(shè)集團(tuán)有限公司，新疆獨(dú)山子 833600）

橋（門）式起重機(jī)電氣原理及維護(hù)保養(yǎng)

章 磊

（新疆煉化建設(shè)集團(tuán)有限公司，新疆獨(dú)山子 833600）

對(duì)比幾種起重機(jī)典型電氣線路，給出起重機(jī)電氣故障維修思路及重要元器件檢修要求。

橋（門）式起重機(jī)；錐形轉(zhuǎn)子式；空中操作式；凸輪控制器

10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.09.62

0 前言

作為常用的機(jī)電特種設(shè)備，起重機(jī)在安裝、檢維修時(shí)都有特殊要求，否則很可能造成重大事故。電氣系統(tǒng)正常運(yùn)行是起重機(jī)安全工作的前提，因此必須要對(duì)電氣系統(tǒng)的正確安裝、維護(hù)和檢修足夠重視。有特種設(shè)備安裝維修許可證企業(yè)的電氣作業(yè)人員，必須清楚工作中所涉及的起重機(jī)電氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理、線路走向等，按要求對(duì)設(shè)備進(jìn)行維修保養(yǎng)，使起重機(jī)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

1 起重機(jī)工作電氣原理

熟悉起重機(jī)的電氣原理是安裝維修起重機(jī)前提條件之一。橋（門）式起重機(jī)電氣控制系統(tǒng)有多種，主要元件由斷路器、接觸器、行程開關(guān)、電機(jī)、凸輪控制器、電阻器等構(gòu)成。起重機(jī)的結(jié)構(gòu)形式主要是單梁橋（門）式起重機(jī)（包括單軌吊、單梁懸掛式起重機(jī)）、雙梁橋（門）式起重機(jī)等。按照操作形式又可分為地面操作式（按鈕盒操作）和空中操作式（凸輪控制器操作）。按起吊方式又可分為單吊鉤式、雙吊鉤式、抓斗等。按照結(jié)構(gòu)形式和操作方式的不同，起重機(jī)電氣系統(tǒng)有幾種典型電路。

圖1 單速升降起重機(jī)電氣原理

1.1 單速升降起重機(jī)電氣原理

從單軌吊、單梁橋（門）式起重機(jī)的電氣原理（圖1）可以看出，有5根線從接觸器接到電機(jī)，因此安裝線路時(shí)要注意相序調(diào)整。

起重機(jī)的上升、下降限位通常采用斷火限位器，利用鋼絲繩帶動(dòng)卷筒里的排線器到極限位置時(shí)推拉斷火限位器，實(shí)現(xiàn)對(duì)主回路的隔斷。有些起重機(jī)的上升限位采用重錘或翹板觸發(fā)微動(dòng)開關(guān)來(lái)通斷控制回路，即在上升控制回路中串入微動(dòng)開關(guān)的動(dòng)斷點(diǎn)，達(dá)到極限位停止的目的。

典型的單梁?jiǎn)嗡倨鹬貦C(jī)電氣原理如圖2所示。由于運(yùn)動(dòng)量較小，運(yùn)行速度較慢，小車沒(méi)有電氣限位開關(guān)，只是在單梁兩端裝有緩沖裝置。在要求大車啟動(dòng)相對(duì)平緩的情況下通常采用圖3的電氣原理。大車在啟動(dòng)時(shí)一相串入電阻，通過(guò)時(shí)間繼電器延時(shí)后將電阻短接，進(jìn)入正常運(yùn)行狀態(tài)。實(shí)際工作中，由于維護(hù)人員粗心或資料不全，在大車控制部分發(fā)生故障后，經(jīng)常將KM7和KT線路斷開、將電阻短接，變成圖2所示的電路。雖然不影響起重機(jī)的使用性能，但是原有功能缺失，啟動(dòng)時(shí)沖擊感較強(qiáng)。

起重機(jī)的工作不是連續(xù)的，所用電機(jī)與連續(xù)工作的電機(jī)有所不同。單梁橋式、懸掛式、門式起重機(jī)的起升機(jī)構(gòu)，通常采用錐形轉(zhuǎn)子式三相籠型電機(jī)，其制動(dòng)裝置的安裝位置與普通籠形電機(jī)風(fēng)扇的位置相同。由于轉(zhuǎn)子形狀特殊，該電機(jī)在通電時(shí)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)和較大軸向力，克服彈簧力使制動(dòng)裝置松開，在斷電時(shí)彈簧力使制動(dòng)裝置投入工作。

在雙梁橋式起重機(jī)中，由于對(duì)起吊物的起吊、行進(jìn)速度有調(diào)速要求，電機(jī)采取的是三相滑環(huán)電機(jī)，轉(zhuǎn)子通過(guò)滑環(huán)使串一相電阻實(shí)現(xiàn)調(diào)速。

圖2 單梁?jiǎn)嗡倨鹬貦C(jī)電氣原理

圖3 定子串一相電阻啟動(dòng)電氣原理

圖4 空中操作式橋（門）式起重機(jī)的電氣線路

雙速升降起重機(jī)和單速升降起重機(jī)（電動(dòng)葫蘆）的電機(jī)在數(shù)量、外形上是一樣的，只是前者比后者多了1臺(tái)電機(jī)。

1.2 空中操作式起重機(jī)電氣控制原理

空重操作式雙梁起重機(jī)和地面操作式起重機(jī)在控制方式、控制要求、電機(jī)等方面有所不同，所以兩者的電氣原理也有所區(qū)別。

空中操作式橋（門）式起重機(jī)的電氣線路中，總控箱啟動(dòng)電路、保護(hù)電路都是由圖4所示的電路構(gòu)成。在此電路中，Qs，Qx，Qd是凸輪控制器的零位，實(shí)現(xiàn)了零位保護(hù)功能，以防止控制器不在零位，起重機(jī)供電電源失壓后又恢復(fù)供電，造成電機(jī)的誤啟動(dòng)。Qx是停止開關(guān)。1SQ-4SQ實(shí)現(xiàn)通道口聯(lián)鎖保護(hù)，1KI-2KId實(shí)現(xiàn)了過(guò)電流保護(hù)。1SQd，2SQd大車限位開關(guān)，1SQx，2SQx小車限位開關(guān)，1SQs上升限位開關(guān)實(shí)現(xiàn)了限位保護(hù)。如需要超重保護(hù)和風(fēng)速保護(hù)，則可將其動(dòng)斷觸點(diǎn)串接在電路中所需位置。

15 t以下的雙梁起重機(jī)通常，采用凸輪控制器直接控制電機(jī)的旋向及調(diào)速（圖5）。15 t以上的雙梁起重機(jī)，由于電機(jī)功率大，凸輪控制器的觸點(diǎn)允許電流已無(wú)法滿足主電路電流的要求，因此要通過(guò)凸輪控制器控制接觸器來(lái)實(shí)現(xiàn)主電路的通斷。

典型起升線路如圖6所示：凸輪控制器向上升位置移向第一擋時(shí)，K3，K4，K6，K7 接通，接觸器線圈 M，ZC，1F 動(dòng)作。以此類推，2F，1a，2a，3a，4a 逐個(gè)動(dòng)作，轉(zhuǎn)子外接電阻逐個(gè)被切除，電機(jī)趨向正常運(yùn)轉(zhuǎn)。上升至極限位置時(shí)1SQ斷開，M，ZC，1F，2F，1a，2a，3a，4a 全部斷電，只有把手柄扳到下降第 3，4，5 擋時(shí)，才能重新啟動(dòng)電機(jī)反向運(yùn)轉(zhuǎn)。

圖5 15 t以下的空中操作式雙梁起重機(jī)的電氣線路

圖6 15 t以上的空中操作式雙梁起重機(jī)的電氣線路

由于起重機(jī)起吊物較重、位能非常大，因此在下降低速擋時(shí)反接制動(dòng)和機(jī)械制動(dòng)同時(shí)作用。凸輪控制器移向下降C擋時(shí)，K3，K6，K7，K8 閉合，接觸器 ZC，1F，2F 動(dòng)作，M 未動(dòng)作，制動(dòng)器不打開，電機(jī)仍處于制動(dòng)狀態(tài)。這一擋主要實(shí)現(xiàn)手柄由下降位置向零位搬動(dòng)時(shí)，重物下降制動(dòng)時(shí)不溜車實(shí)現(xiàn)正確停車?？刂剖直^續(xù)推向一擋時(shí)，K3，K4，K6，K7，M閉合，制動(dòng)器松閘，外接電阻僅一段被切除，此時(shí)重物按下降方向慢速移動(dòng)，但旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方向與實(shí)際旋向相反。第2擋時(shí)，磁場(chǎng)方向相同，外接電阻全部被加入到轉(zhuǎn)子中。由此可知，在C，1，2擋時(shí)，電機(jī)處于反接制動(dòng)下降工況；在第3，4，5擋時(shí)，電機(jī)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方向與實(shí)際旋向相同，轉(zhuǎn)子電阻逐漸被切除。這幾擋，可實(shí)現(xiàn)再生發(fā)電制動(dòng)。在輕載或空鉤狀態(tài)下，應(yīng)快速過(guò)渡到3，4，5擋，防止吊鉤上升。

上述幾種典型線路，基本涵蓋了目前在煉化建設(shè)集團(tuán)使用的橋（門）式起重機(jī)的電氣原理。也有少數(shù)大噸位起重機(jī)在下降時(shí)采用一擋反接、一擋單相制動(dòng)加一擋再生制動(dòng)的組合，控制原理與圖6類似。

2 起重機(jī)的檢修和維護(hù)

在檢修和判斷起重機(jī)電路故障時(shí)，不但要檢查起重機(jī)電路本身，而且還應(yīng)考慮影響起重機(jī)電路可靠性的一些外部因素，如：由震動(dòng)引起的過(guò)電流繼電器常閉觸頭瞬時(shí)斷開，各元件觸點(diǎn)接觸不良引起的接觸器掉閘等。這類故障的特點(diǎn)是時(shí)斷時(shí)續(xù)，有時(shí)故障停車檢查時(shí)電路又恢復(fù)正常。

因?yàn)槠鹬貦C(jī)各端子箱的距離較遠(yuǎn)、線路較長(zhǎng)，經(jīng)常出現(xiàn)將一些主回路故障與控制回路故障混淆的情況，很難準(zhǔn)確找出故障部位。所以在檢修時(shí)，必須同時(shí)考慮主電路和控制電路，全面分析整個(gè)電路，以便迅速排除故障。

有些起重機(jī)電路故障特征比較明顯，如短路、非運(yùn)行中跑單相等，而有些故障就不容易被發(fā)現(xiàn)和識(shí)別，如運(yùn)行中跑單相。發(fā)生運(yùn)行中跑單相故障時(shí)，控制器停在最后一擋，電機(jī)還能繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)但輸出力矩減少，長(zhǎng)時(shí)間下去就會(huì)導(dǎo)致電機(jī)燒毀。所以，維護(hù)人員必須認(rèn)真對(duì)待起重機(jī)電氣系統(tǒng)的日常維護(hù)工作。

首先，為相關(guān)人員、起重機(jī)自身和被吊設(shè)備的安全，必須保證行程開關(guān)的功能正常，確保起重機(jī)在極限位置時(shí)正確作用。其次，除了對(duì)通用器件，如接觸器、按鈕、開關(guān)等進(jìn)行例行常規(guī)維修和調(diào)整外，對(duì)專用易損元器件也要進(jìn)行定期維修和調(diào)整，如凸輪控制器和電阻器。

（1）凸輪控制器。觸指和觸片如有輕微燒焦的地方，需用細(xì)銼或尖銼修整。修整后觸指沿觸片移動(dòng)，在觸片全長(zhǎng)內(nèi)，必須緊密接觸，而且接觸面應(yīng)大于其寬度的3/4。觸指與觸片焦灼或磨損嚴(yán)重時(shí)，必須進(jìn)行更換。控制器的觸指額定滑落范圍應(yīng)在1.5～2.5 mm，超過(guò)額定范圍時(shí)，會(huì)加劇觸指和觸片磨損，還有可能造成觸指破裂。

（2）電阻器。應(yīng)定期清除電阻器上的灰塵和臟物。檢查接線端子的螺帽緊固情況。調(diào)整電阻器時(shí)，要檢查所有電阻器接線是否正確，各段電阻的數(shù)值是否與要求相符。可根據(jù)電阻元件的規(guī)格和數(shù)量可作簡(jiǎn)單判斷，必要時(shí)可用電橋進(jìn)行檢查（此時(shí)應(yīng)拆除所有與電阻相聯(lián)的導(dǎo)線）。按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，各段電阻和總電阻阻值允許誤差為±5%。

滑環(huán)電機(jī)的維護(hù)與普通三相籠型電機(jī)維護(hù)內(nèi)容相同外，還要特別注意對(duì)滑環(huán)部位的檢查，可通過(guò)目測(cè)滑環(huán)光潔度、測(cè)量磨損高度等確定維修方式。

3 結(jié)束語(yǔ)

由于起重機(jī)作業(yè)的特殊性，大多數(shù)電氣元件安裝在高空，各作用元件的距離相對(duì)較遠(yuǎn)，給日常維修保養(yǎng)等工作增加了難度。檢維修工作人員必須按照規(guī)范的要求對(duì)待各種元器件的日常檢修，掌握好典型電路，熟悉各元件的位置及線路連接走向，作好設(shè)備的維修保養(yǎng)工作。

［1］裘為章.實(shí)用起重機(jī)電氣技術(shù)手冊(cè)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.

［2］方承遠(yuǎn)，張振國(guó).工廠電氣控制技術(shù)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.

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〔編輯 吳建卿〕