馬建成

（河鋼邯鋼邯寶煉鋼廠，河北 邯鄲 056003）

引言

各工業(yè)企業(yè)使用各種噸位的天車進(jìn)行物料傳輸或設(shè)備維修的過程中。天車起升機構(gòu)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(shù)水平參差不齊，現(xiàn)場環(huán)境復(fù)雜多變，實際運行過程中，一些不規(guī)范操作（如歪拉斜吊）以及其他一些意外情況，常常導(dǎo)致鋼絲繩出現(xiàn)跳槽、亂槽的現(xiàn)象。由于天車工一般是一人一崗，出現(xiàn)跳槽、亂槽后，往往不能及時發(fā)現(xiàn)，繼續(xù)操作下去，輕者造成鋼絲繩嚴(yán)重磨損，重者造成鋼絲繩斷裂，出現(xiàn)安全事故。實際生產(chǎn)中，鋼絲繩跳槽、亂槽現(xiàn)象時有發(fā)生，成為安全隱患，影響到生產(chǎn)的順利進(jìn)行。如何消除此類安全隱患，可通過加強對天車工的標(biāo)準(zhǔn)化操作培訓(xùn)、典型事故案例學(xué)習(xí)、日常標(biāo)準(zhǔn)化操作檢查來實現(xiàn)。如何從技術(shù)角度、設(shè)備特點出發(fā)，通過對設(shè)備進(jìn)行智能化改造，實現(xiàn)設(shè)備的本質(zhì)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(xiàn)象就是鋼絲繩從卷筒槽中跳出來，出現(xiàn)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(yán)重，將不能起升。根據(jù)這個特點，考慮采用接近開關(guān)組，針對跳槽、亂槽實現(xiàn)自動檢測[1-3]。

2 解決問題的方案

根據(jù)跳槽、亂槽后，卷筒槽內(nèi)鋼絲繩呈現(xiàn)狀態(tài)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(guān)。同時為了保證檢測的準(zhǔn)確性，針對每圈鋼絲繩都設(shè)置接近開關(guān)，防止出現(xiàn)漏檢。以起升機構(gòu)鉤頭在上限位時，卷筒上鋼絲繩槽的總數(shù)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(guān)、一個跳槽繼電器、一個亂槽檢測接近開關(guān)和一個亂槽繼電器相對應(yīng)，因此鋼絲繩跳槽報警電路設(shè)置30 個跳槽檢測接近開關(guān)（第一跳槽檢測接近開關(guān)K1～第三十跳槽檢測接近開關(guān)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(shè)置30 個亂槽檢測接近開關(guān)（第一亂槽檢測接近開關(guān)S1～第三十亂槽檢測接近開關(guān)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(shù)比鋼絲繩槽的總數(shù)少兩個，即總共設(shè)有28 個中間繼電器，在卷筒的兩側(cè)分別安裝30 個跳槽檢測接近開關(guān)和30 個亂槽檢測接近開關(guān)，根據(jù)跳槽、亂槽后，卷筒鋼絲繩槽內(nèi)鋼絲繩呈現(xiàn)狀態(tài)的不同，計算合理的檢測距離，在相應(yīng)位置分別安裝跳槽檢測接近開關(guān)組和亂槽檢測接近開關(guān)組，并設(shè)計不同的報警裝置，從而實現(xiàn)在卷筒工作過程中，和卷筒鋼絲繩對應(yīng)的跳槽檢測接近開關(guān)組、亂槽檢測接近開關(guān)組分別檢測鋼絲繩的狀態(tài)，進(jìn)行聲光報警，提示天車工鋼絲繩發(fā)生跳槽、亂槽需要處理。

圖1 跳槽、亂槽接近開關(guān)的安裝示意圖

2.1 跳槽檢測的實現(xiàn)

如圖2、圖3 所示，跳槽檢測包括多個跳槽檢測接近開關(guān)、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(guān)、跳槽繼電器和卷筒上的鋼絲繩圈三者一一對應(yīng)，跳槽檢測接近開關(guān)沿卷筒軸向排列，每個跳槽檢測接近開關(guān)的感應(yīng)端朝向?qū)?yīng)的鋼絲繩圈，每個跳槽繼電器的控制線圈通過對應(yīng)跳槽檢測接近開關(guān)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(guān)，卷筒的鋼絲繩槽內(nèi)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(zhǔn)確，選用直徑為4 mm，感應(yīng)距離為20 mm的跳槽接近開關(guān)，安裝跳槽接近開關(guān)使跳槽接近開關(guān)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(guān)距離鋼絲繩16 mm，在感應(yīng)范圍內(nèi)，跳槽接近開關(guān)動作發(fā)出開關(guān)量信號（常開觸點閉合），當(dāng)鋼絲繩不在卷筒槽時，跳槽接近開關(guān)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(guān)的感應(yīng)范圍，跳槽接近開關(guān)不動作。跳槽檢測時，從第2 圈鋼絲繩開始，逐圈進(jìn)行判斷，到第29 圈結(jié)束，進(jìn)行29 次判斷，在任何一圈判斷出現(xiàn)跳槽，即發(fā)出跳槽開關(guān)量信號到跳槽報警繼電器，進(jìn)行聲光報警。

電路設(shè)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(guān)組（第一跳槽檢測接近開關(guān)K1～第三十跳槽檢測接近開關(guān)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(lián)。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(lián)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(lián)；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(lián)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(lián)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(lián)；…；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(lián)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(lián)。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(lián)后與跳槽報警繼電器JC1 的控制線圈串聯(lián)。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(lián)。

2.2 亂槽檢測的實現(xiàn)

如圖4、圖5 所示，亂槽檢測包括多個亂槽檢測接近開關(guān)、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(guān)、亂槽繼電器和卷筒上的鋼絲繩圈三者一一對應(yīng)，跳槽檢測接近開關(guān)沿卷筒軸向排列，每個跳槽檢測接近開關(guān)的感應(yīng)端朝向?qū)?yīng)的鋼絲繩圈，每個跳槽繼電器的控制線圈通過對應(yīng)跳槽檢測接近開關(guān)的常開觸點與電源連接。安裝亂槽檢測接近開關(guān)，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(zhǔn)確，選用直徑在4 mm，感應(yīng)距離在20 mm 的亂槽接近開關(guān)，安裝亂槽接近開關(guān)使亂槽接近開關(guān)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(guān)距離鋼絲繩16 mm+D（D＞8 mm，16 mm+D＞20 mm），不在感應(yīng)范圍外，亂槽接近開關(guān)不動作，常開觸點保持常開；當(dāng)亂槽出現(xiàn)2根鋼絲繩疊加時，亂槽檢測接近開關(guān)距離鋼絲繩16 mm，在感應(yīng)范圍內(nèi)，亂槽接近開關(guān)動作，常開觸點閉合，亂槽報警繼電器線圈得電，進(jìn)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(shè)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(guān)組（第一亂槽檢測接近開關(guān)S1～第三十亂槽檢測接近開關(guān)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(lián)。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(lián)。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(lián)[4-6]。

3 實際應(yīng)用效果分析

鋼絲繩跳槽亂槽智能檢測報警裝置應(yīng)用于現(xiàn)場后，天車因為歪拉斜吊等各種原因發(fā)生跳槽、亂槽后，檢測報警裝置都能第一時間檢測到，并發(fā)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(chǎn)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(fā)現(xiàn)造成鋼絲繩突然斷裂等惡性事故，安全效益可觀。