提高天車總控制穩(wěn)定性的分析與研究

張 強

（山東鋼鐵股份有限公司萊蕪分公司銀山型鋼寬厚板事業(yè)部）

0 引言

作為廠礦企業(yè)的起重運輸機械，天車承擔著原料和成品的倒運、發(fā)貨以及檢修吊物等吊裝作業(yè)，是生產線正常運作期間不可或缺的重要設備之一。

1 現(xiàn)狀分析

某生產線共有13臺天車，主要用于日常生產、設備檢修中的物料吊運，根據(jù)2013年全年天車的運行狀況，對天車出現(xiàn)的故障次數(shù)、類型等數(shù)據(jù)進行了分析，如下圖所示，從中得出：每臺天車月平均故障次數(shù)為2.0次，其中由于主接觸器不吸合造成的故障為1.2次，占總故障數(shù)的60%。

圖 2013年某生產線天車故障次數(shù)統(tǒng)計

從以上數(shù)據(jù)來看，主接觸器不吸合在現(xiàn)場的天車故障中占較大的比重，且接觸器不吸合的原因較集中，經(jīng)過排查及比對發(fā)現(xiàn)，其中存在兩大主要問題。

1.1 交流接觸器的日常維護不到位

接觸器吸合后聲響異常，由于接觸器短路環(huán)損壞、磁軛與銜鐵的接觸面歪斜、不清潔或銜鐵極面不平、E型鐵心中間極面的氣隙小于0.2mm、銜鐵有卡滯等因素。

接觸器的觸頭過熱、燒傷、熔接。接觸器主觸頭間的壓力調節(jié)較小、接觸不到位或銜鐵表面臟污；三相觸頭調整差距大于0.5mm，動觸頭不能同時與靜觸頭接觸，在接觸器合、斷瞬間，拉弧嚴重；造成觸頭的燒傷、熔接。

接觸器線圈過熱。主要原因是：頻繁點動等因素引起線圈過載；銜鐵與磁軛接觸不良、表面臟污或有卡滯處；觸頭間的壓力大；短路環(huán)損壞；電源電壓不穩(wěn)定；固定銜鐵的螺栓松動等。

接觸器主觸頭的通斷方式為轉動式，接觸器觸頭系統(tǒng)的結構為指式，觸頭開閉的同步性、接觸壓力的大小需要經(jīng)常調整。這種通斷結構決定了接觸器較為頻繁的維護周期，存在維護周期較短的特點。

1.2 天車的供電電壓不穩(wěn)定

天車的穩(wěn)定運行也受到供電電源及饋電裝置規(guī)格、材質等因素的制約，由于現(xiàn)場采用單電源供電，加之饋電材料導電性差、規(guī)格小，當天車遠離電源進線側時，壓降增大，當天車供電電壓低于額定電壓的85%時，造成了接觸器的觸頭過熱、聲響異常、不吸合等異常情況的發(fā)生。尤其是在季節(jié)交替、氣溫變化明顯的一段時間內，因熱脹冷縮的物理特性，饋電裝置的部分區(qū)段會發(fā)生彎曲變形、上拱下?lián)系葐栴}，導致受電器與饋電裝置接觸不良，出現(xiàn)缺相等故障，也是引起接觸器不吸合的原因之一。

1.3 重錘限位等安全及檢測裝置頻繁動作

上升限位調節(jié)位置高，距離終點安全限位（即重錘限位）過近，當起升高速上升動作，運行到上升限位的高度時，由于高速狀態(tài)下減速過程的延長及制動延時，起升動滑輪組易越過起升限位，觸及終點安全限位并引發(fā)其動作，從而導致總斷路器跳閘，總接觸器斷開。

欄門關閉后活動間隙大，金屬塊偏離接近開關的感應區(qū)域，當天車大車機構運行過程中出現(xiàn)振動時，經(jīng)常因接近開關的檢測信號丟失，導致總控制的安全聯(lián)鎖回路斷開，接觸器線圈失電。

2 分析與改進

針對以上三點問題，分析問題的關鍵所在，并制定了相應的改進方案，逐一實施。

（1）從接觸器的通電次數(shù)、額定電流、觸頭系統(tǒng)的結構以及電磁系統(tǒng)動作方式等技術參數(shù)著手，結合現(xiàn)場的作業(yè)及維護方式，對接觸器進行了改型

1）確定主回路及控制回路線圈的額定電壓，電壓等級分別為：AC380V、AC220V。

2）確定額定電流的等級選擇，主回路電流為295A，原接觸器的額定電流為300A，依據(jù)接觸器安裝在箱柜內，由于冷卻條件差，或間斷運行時，電流要降低10%～20%的使用原則，將額定電流確定為400A。

3）按照天車間斷運行的工作制及負載特性，在操作頻率及使用類別的選擇上，確定交流接觸器的動作次數(shù)600次/h，使用類別為AC-3。

4）采用直動式的電磁系統(tǒng)動作方式及面接觸式的觸頭結構。

綜合上述幾點依據(jù)，最終選取了Siemens生產的3TB系列及Schneider 生產的LC1系列的新型接觸器，與原接觸器比較，新型接觸器有性能好、結構緊湊、技術性能顯著提高的諸多優(yōu)點，且多采用積木式結構，通過螺釘和快速卡裝在標準導軌上的方式加以安裝，便于維護。接觸器不僅在噪聲、振動等方面有了明顯的改善，故障率也有了大幅度的降低。

（2）改善天車的供電

通過計算同一饋電裝置上的天車總的最大工作電流及長距離壓降，以及天車的供電系統(tǒng)要求。對天車的供電系統(tǒng)進行了優(yōu)化。

將掛接在原斷路器下端，與天車共用電源的其他用電設備進行了分離，提高了天車作業(yè)的安全系數(shù)。

對現(xiàn)場同一饋電裝置的壓降ΔU進行計算，即

式中，線路負荷為3200kW，長度為560m，導體為鋁材，導體截面為130m2，因此，代入公式得電壓降約為31V。

為此，將原饋電裝置由單端供電改為兩端供電，消除了因電壓過低引起的接觸器線圈失電，提高了天車供電的穩(wěn)定性。

（3）調整安全裝置及限位的動作范圍

在滿足現(xiàn)場生產需要以及安裝規(guī)范的前提下，降低上升限位的高度，增大起升限位與終點限位之間的距離，避免高檔上升引起終點限位的誤動作，不僅降低了故障率，同時，也提高了設備的安全系數(shù)。

重新制作安裝欄門插銷，減小欄門關閉后的活動間隙，并調整欄門接近開關與金屬塊間的間距，欄門關閉后，確保金屬塊的活動范圍都在接近開關的感應范圍內，消除了因天車大車及其他機構在動作過程中出現(xiàn)車體振動時，造成接近開關感應信號的中斷以及后續(xù)引發(fā)的總接觸器斷開等故障。

3 效果驗證

通過以上多項措施的實施與改進，并經(jīng)過較長一段時間的實踐，將每月的天車運行狀態(tài)及故障次數(shù)與2013年天車故障的統(tǒng)計數(shù)據(jù)進行同期對比，2014年以來，因天車主接觸器本體及電源的不穩(wěn)定因素引發(fā)的故障次數(shù)降低了98%，不僅提高了現(xiàn)場天車的作業(yè)率，同時也改善了天車的作業(yè)狀態(tài)。

4 結束語

天車總控制回路的改進與安全實施的完善，不僅提高了天車作業(yè)的安全系數(shù)，也降低了設備故障率，降低了維護成本，對企業(yè)安全生產、降本增效的精益管理工作起到推進作用。

[1]裘為章. 實用起重機電氣技術[M]. 北京: 機械工業(yè)出版社, 2001.

[2]臧廣州. 常用低壓供配電設備選型與安裝使用技術手冊[Z]. 吉林: 吉林科學技術出版社, 2006.