橋（門）式起重機電氣原理及維護保養(yǎng)

章 磊

（新疆煉化建設(shè)集團有限公司，新疆獨山子 833600）

橋（門）式起重機電氣原理及維護保養(yǎng)

章 磊

（新疆煉化建設(shè)集團有限公司，新疆獨山子 833600）

對比幾種起重機典型電氣線路，給出起重機電氣故障維修思路及重要元器件檢修要求。

橋（門）式起重機；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

作為常用的機電特種設(shè)備，起重機在安裝、檢維修時都有特殊要求，否則很可能造成重大事故。電氣系統(tǒng)正常運行是起重機安全工作的前提，因此必須要對電氣系統(tǒng)的正確安裝、維護和檢修足夠重視。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電氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理、線路走向等，按要求對設(shè)備進行維修保養(yǎng)，使起重機安全穩(wěn)定運行。

1 起重機工作電氣原理

熟悉起重機的電氣原理是安裝維修起重機前提條件之一。橋（門）式起重機電氣控制系統(tǒng)有多種，主要元件由斷路器、接觸器、行程開關(guān)、電機、凸輪控制器、電阻器等構(gòu)成。起重機的結(jié)構(gòu)形式主要是單梁橋（門）式起重機（包括單軌吊、單梁懸掛式起重機）、雙梁橋（門）式起重機等。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，起重機電氣系統(tǒng)有幾種典型電路。

圖1 單速升降起重機電氣原理

1.1 單速升降起重機電氣原理

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

起重機的上升、下降限位通常采用斷火限位器，利用鋼絲繩帶動卷筒里的排線器到極限位置時推拉斷火限位器，實現(xiàn)對主回路的隔斷。有些起重機的上升限位采用重錘或翹板觸發(fā)微動開關(guān)來通斷控制回路，即在上升控制回路中串入微動開關(guān)的動斷點，達到極限位停止的目的。

典型的單梁單速起重機電氣原理如圖2所示。由于運動量較小，運行速度較慢，小車沒有電氣限位開關(guān)，只是在單梁兩端裝有緩沖裝置。在要求大車啟動相對平緩的情況下通常采用圖3的電氣原理。大車在啟動時一相串入電阻，通過時間繼電器延時后將電阻短接，進入正常運行狀態(tài)。實際工作中，由于維護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。雖然不影響起重機的使用性能，但是原有功能缺失，啟動時沖擊感較強。

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

在雙梁橋式起重機中，由于對起吊物的起吊、行進速度有調(diào)速要求，電機采取的是三相滑環(huán)電機，轉(zhuǎn)子通過滑環(huán)使串一相電阻實現(xiàn)調(diào)速。

圖2 單梁單速起重機電氣原理

圖3 定子串一相電阻啟動電氣原理

圖4 空中操作式橋（門）式起重機的電氣線路

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

1.2 空中操作式起重機電氣控制原理

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

空中操作式橋（門）式起重機的電氣線路中，總控箱啟動電路、保護電路都是由圖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，實現(xiàn)了零位保護功能，以防止控制器不在零位，起重機供電電源失壓后又恢復(fù)供電，造成電機的誤啟動。Qx是停止開關(guān)。1SQ-4SQ實現(xiàn)通道口聯(lián)鎖保護，1KI-2KId實現(xiàn)了過電流保護。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)實現(xiàn)了限位保護。如需要超重保護和風速保護，則可將其動斷觸點串接在電路中所需位置。

15 t以下的雙梁起重機通常，采用凸輪控制器直接控制電機的旋向及調(diào)速（圖5）。15 t以上的雙梁起重機，由于電機功率大，凸輪控制器的觸點允許電流已無法滿足主電路電流的要求，因此要通過凸輪控制器控制接觸器來實現(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，K3，K4，K6，K7 接通，接觸器線圈 M，ZC，1F 動作。以此類推，2F，1a，2a，3a，4a 逐個動作，轉(zhuǎn)子外接電阻逐個被切除，電機趨向正常運轉(zhuǎn)。上升至極限位置時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，才能重新啟動電機反向運轉(zhuǎn)。

圖5 15 t以下的空中操作式雙梁起重機的電氣線路

圖6 15 t以上的空中操作式雙梁起重機的電氣線路

由于起重機起吊物較重、位能非常大，因此在下降低速擋時反接制動和機械制動同時作用。凸輪控制器移向下降C擋時，K3，K6，K7，K8 閉合，接觸器 ZC，1F，2F 動作，M 未動作，制動器不打開，電機仍處于制動狀態(tài)。這一擋主要實現(xiàn)手柄由下降位置向零位搬動時，重物下降制動時不溜車實現(xiàn)正確停車?？刂剖直^續(xù)推向一擋時，K3，K4，K6，K7，M閉合，制動器松閘，外接電阻僅一段被切除，此時重物按下降方向慢速移動，但旋轉(zhuǎn)磁場方向與實際旋向相反。第2擋時，磁場方向相同，外接電阻全部被加入到轉(zhuǎn)子中。由此可知，在C，1，2擋時，電機處于反接制動下降工況；在第3，4，5擋時，電機的旋轉(zhuǎn)磁場方向與實際旋向相同，轉(zhuǎn)子電阻逐漸被切除。這幾擋，可實現(xiàn)再生發(fā)電制動。在輕載或空鉤狀態(tài)下，應(yīng)快速過渡到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)集團使用的橋（門）式起重機的電氣原理。也有少數(shù)大噸位起重機在下降時采用一擋反接、一擋單相制動加一擋再生制動的組合，控制原理與圖6類似。

2 起重機的檢修和維護

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

因為起重機各端子箱的距離較遠、線路較長，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，很難準確找出故障部位。所以在檢修時，必須同時考慮主電路和控制電路，全面分析整個電路，以便迅速排除故障。

有些起重機電路故障特征比較明顯，如短路、非運行中跑單相等，而有些故障就不容易被發(fā)現(xiàn)和識別，如運行中跑單相。發(fā)生運行中跑單相故障時，控制器停在最后一擋，電機還能繼續(xù)轉(zhuǎn)動但輸出力矩減少，長時間下去就會導(dǎo)致電機燒毀。所以，維護人員必須認真對待起重機電氣系統(tǒng)的日常維護工作。

首先，為相關(guān)人員、起重機自身和被吊設(shè)備的安全，必須保證行程開關(guān)的功能正常，確保起重機在極限位置時正確作用。其次，除了對通用器件，如接觸器、按鈕、開關(guān)等進行例行常規(guī)維修和調(diào)整外，對專用易損元器件也要進行定期維修和調(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，需用細銼或尖銼修整。修整后觸指沿觸片移動，在觸片全長內(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重時，必須進行更換。控制器的觸指額定滑落范圍應(yīng)在1.5～2.5 mm，超過額定范圍時，會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，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?？筛鶕?jù)電阻元件的規(guī)格和數(shù)量可作簡單判斷，必要時可用電橋進行檢查（此時應(yīng)拆除所有與電阻相聯(lián)的導(dǎo)線）。按照標準規(guī)定，各段電阻和總電阻阻值允許誤差為±5%。

滑環(huán)電機的維護與普通三相籠型電機維護內(nèi)容相同外，還要特別注意對滑環(huán)部位的檢查，可通過目測滑環(huán)光潔度、測量磨損高度等確定維修方式。

3 結(jié)束語

由于起重機作業(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較遠，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.實用起重機電氣技術(shù)手冊［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2005.

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

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〔編輯 吳建卿〕