門式起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)控制改造與應(yīng)用研究

馮健紅

（中交二航局第一工程有限公司，湖北 武漢 430062）

門式起重機(jī)的起升機(jī)構(gòu)由電動(dòng)機(jī)、制動(dòng)器、減速器、卷筒及滑輪組等設(shè)備構(gòu)成，可以分為以下內(nèi)容：一是卷繞系統(tǒng)，二是驅(qū)動(dòng)裝置，三是安全保護(hù)裝置，四是取物裝置。與之相關(guān)的安全保護(hù)裝置可分為超負(fù)荷限制器及起升高度限位器等設(shè)備。在門式起重機(jī)運(yùn)行過程中，電動(dòng)機(jī)可以帶動(dòng)卷筒運(yùn)行，讓鋼絲繩繞上卷筒，或讓鋼絲繩從卷筒放下，以完成重物的升降。隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，起重機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)呈現(xiàn)出了定制化、大型化、智能化與輕量化的特點(diǎn)。門式起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)控制改造的研究工作的開展，有助于提升門式起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)效率與設(shè)計(jì)水平的提升。

1 電控系統(tǒng)的改造與應(yīng)用

繼電器邏輯控制體系在門式起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)運(yùn)行過程中發(fā)揮著較為重要的作用。隨著現(xiàn)代科技的不斷發(fā)展，可編程邏輯控制器（PLC）可以在門式起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)的電控系統(tǒng)改造過程中得到應(yīng)用。PLC可編程控制器具有可靠性與多接口等特點(diǎn)。在應(yīng)用于門式起重機(jī)的起升機(jī)構(gòu)以后，相關(guān)人員需要從門式起重機(jī)的運(yùn)行需求入手，驅(qū)動(dòng)起升機(jī)構(gòu)，起重設(shè)備可以利用循環(huán)掃描的方式，執(zhí)行起升機(jī)構(gòu)程序。一般情況下，門式起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)的程序分為以下內(nèi)容：一是輸入狀態(tài)的讀取，二是緩沖區(qū)刷新輸入，三是用戶程序掃描，四是緩沖區(qū)刷新輸出。刷新輸出由輸出接口輸出，輸入狀態(tài)可循環(huán)讀取。

在起升機(jī)構(gòu)電控系統(tǒng)改造過程中，PLC可以與變頻調(diào)速器相結(jié)合，讓起升機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制?；赑LC計(jì)數(shù)的起升機(jī)構(gòu)及配套控制軟件也可以為起升機(jī)構(gòu)監(jiān)控報(bào)警機(jī)制及管理方法地方優(yōu)化提供保障，可以讓PLC在門式起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)中的控制過程得到簡(jiǎn)化。建立在PLC計(jì)數(shù)基礎(chǔ)上的電控系統(tǒng)也可以讓起升機(jī)構(gòu)的精確性得到提升，可以在彌補(bǔ)電控系統(tǒng)在起升控制方面存在的缺陷的基礎(chǔ)上，避免過載起升問題的出現(xiàn)，并讓起升機(jī)構(gòu)的故障發(fā)生率得到降低。

與PLC技術(shù)有關(guān)的起升機(jī)構(gòu)改造工作的實(shí)施，可以讓門式起重機(jī)的輕載速度與重載速度得到有效控制，也可以為門式起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)的功率參數(shù)與運(yùn)行效率提供保障。應(yīng)用于門式起重機(jī)的PLC在改造后可包含有多個(gè)接口，相關(guān)人員可以根據(jù)通訊協(xié)議，擴(kuò)充起升機(jī)構(gòu)的外部設(shè)備，也可以通過接入優(yōu)化軟件的方式，為電控系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性提供保障。在PLC計(jì)數(shù)應(yīng)用于門式起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)以后，相關(guān)人員也可以將起升機(jī)構(gòu)的運(yùn)行狀態(tài)介入操作位置的人機(jī)界面中，以獲取精確化的起升機(jī)構(gòu)運(yùn)行參數(shù)。因此，PLC計(jì)數(shù)在門式起重機(jī)提升機(jī)構(gòu)改造中的應(yīng)用，具有一定的使用價(jià)值。

2 CAD系統(tǒng)的應(yīng)用

CAD技術(shù)也在門式起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)改造過程中發(fā)揮著較為重要的作用。CAD計(jì)數(shù)是多種學(xué)科技術(shù)融合的產(chǎn)物，與計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)、人機(jī)交互技術(shù)和數(shù)據(jù)交換技術(shù)等技術(shù)之間具有一定的聯(lián)系。為利用CAD系統(tǒng)對(duì)門式起重機(jī)的起升結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，相關(guān)人員可以根據(jù)門式起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)改造工作的實(shí)際需要，確定設(shè)計(jì)方法，以提升起升機(jī)構(gòu)的運(yùn)行效率。就門式起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)改造過程而言，CAD技術(shù)可以讓整個(gè)改造過程呈現(xiàn)出可視化的特點(diǎn)?；贑AD技術(shù)的人機(jī)界面可以對(duì)起升機(jī)構(gòu)的運(yùn)行過程進(jìn)行模擬，并讓相關(guān)人員在模擬狀態(tài)下完成起升機(jī)構(gòu)評(píng)估。

在CAD系統(tǒng)應(yīng)用于門式起重機(jī)起升結(jié)構(gòu)控制改造以后，起升結(jié)構(gòu)的控制改造過程可分為以下環(huán)節(jié)，一是系統(tǒng)中主參數(shù)的錄入，二是改造案例分析，三是確定起升機(jī)構(gòu)改造方式，四是改造后的零部件的參數(shù)信息的計(jì)算，五是非標(biāo)零件3D建模。就門式起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì)的內(nèi)容而言，相關(guān)人員需要在主界面系統(tǒng)中輸入與起重設(shè)備起升機(jī)構(gòu)改造設(shè)計(jì)有關(guān)的參數(shù)信息，也可以借助計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，查找相關(guān)案例，在參考案例中的起升結(jié)構(gòu)改造方法的基礎(chǔ)上，明確起重設(shè)備的改造方案。在起升結(jié)構(gòu)的布置方法及各類零部件參數(shù)確定以后，相關(guān)人需利用CAD系統(tǒng)完成起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算，并要在計(jì)算界面中，對(duì)設(shè)計(jì)原理進(jìn)行解釋，保證各項(xiàng)文件內(nèi)容的清晰度。在起升機(jī)構(gòu)傳動(dòng)軸設(shè)計(jì)方面，相關(guān)人員在設(shè)計(jì)參數(shù)確定以后，需要對(duì)傳動(dòng)軸的初選軸徑進(jìn)行合理計(jì)算。為保證軸徑計(jì)算結(jié)果的精確度，相關(guān)人員可以調(diào)用CAD數(shù)據(jù)庫(kù)中的應(yīng)用數(shù)據(jù)，進(jìn)行參考，以便對(duì)軸徑進(jìn)行合理確定。

3 變頻控制技術(shù)的應(yīng)用

就門式起重機(jī)提升機(jī)構(gòu)發(fā)展趨勢(shì)而言，智能化發(fā)展趨勢(shì)已經(jīng)成為門式起重機(jī)控制改造技術(shù)的重要發(fā)展方向。門式起重機(jī)起升結(jié)構(gòu)的智能化設(shè)計(jì)實(shí)施過程中，相關(guān)人員可以構(gòu)建人機(jī)接口模塊、知識(shí)庫(kù)模塊、推理機(jī)模塊、參數(shù)化設(shè)計(jì)模塊、知識(shí)庫(kù)管理模塊及系統(tǒng)管理模塊等多個(gè)模塊構(gòu)成。各個(gè)模塊不僅可以有效實(shí)現(xiàn)自身功能，也可以與其他模塊之間進(jìn)行數(shù)字傳遞。就智能化技術(shù)的應(yīng)用情況而言，變頻控制技術(shù)也在其中發(fā)揮著較為重要的作用。根據(jù)門式起重機(jī)的實(shí)際情況，變頻控制技術(shù)主要涉及變頻控制措施與變頻保護(hù)措施等多個(gè)方面。

3.1 變頻控制措施的應(yīng)用

變頻控制技術(shù)在門式起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)改造中的應(yīng)用，可以讓起重設(shè)備的輸出扭矩在低頻狀態(tài)下滿足起升操作的操作需求，也可以讓起重設(shè)備在滿負(fù)荷的狀態(tài)下完成起升操作。在起升機(jī)構(gòu)由制動(dòng)到提升及由提升到制動(dòng)的過程中，變頻控制技術(shù)均可以為起重設(shè)備的穩(wěn)定性控制提供保障，進(jìn)而避免起重機(jī)過度晃動(dòng)的問題的出現(xiàn)。

針對(duì)門式起重機(jī)運(yùn)行過程中的安全性要求。相關(guān)人員也可以將變頻控制技術(shù)應(yīng)用在起重設(shè)備起升機(jī)構(gòu)的電氣系統(tǒng)之中。

就變頻控制系統(tǒng)在齊聲機(jī)構(gòu)中的運(yùn)行功能而言，在正轉(zhuǎn)啟動(dòng)指令輸入到起重設(shè)備變頻器控制系統(tǒng)以后，設(shè)備的輸出頻率為0，PLC系統(tǒng)會(huì)釋放出獄電磁制動(dòng)有關(guān)的信號(hào)，并在自動(dòng)化狀態(tài)下消除電磁制動(dòng)。在接收到輸出信號(hào)以后，變頻器可以讓電動(dòng)機(jī)處于運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，也會(huì)讓電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行速度迅速達(dá)到目標(biāo)速度的數(shù)值。在起重設(shè)備起升結(jié)構(gòu)負(fù)載過重的問題出現(xiàn)以后，變頻控制系統(tǒng)可以為起重設(shè)備配備較大的起升力矩，避免力矩不足的問題對(duì)設(shè)備運(yùn)行的影響。在低頻問題（變頻器檢測(cè)結(jié)果為輸出頻率低于0.5Hz），變頻器會(huì)輸出促使點(diǎn)擊停轉(zhuǎn)的制動(dòng)信號(hào)，如起重設(shè)備需要在高頻率狀態(tài)下完成制動(dòng)處理，變頻控制設(shè)備會(huì)啟動(dòng)制動(dòng)器抱閘控制處理，以便讓設(shè)備逐步進(jìn)入停機(jī)狀態(tài)。在應(yīng)用于門式起重機(jī)以后，變頻控制系統(tǒng)可以通過對(duì)起重設(shè)備起升機(jī)構(gòu)的運(yùn)行頻率進(jìn)行調(diào)整的方式，避免重物掉落的問題的出現(xiàn)，低頻減速措施也可以為起重設(shè)備起升操作的安全性提供保障。針對(duì)重物吊運(yùn)過程中出現(xiàn)的起升機(jī)構(gòu)故障，PLC結(jié)構(gòu)可以發(fā)揮出終端變頻器運(yùn)轉(zhuǎn)的作用，也可以向制動(dòng)器發(fā)送緊急制動(dòng)指令。此時(shí)，運(yùn)維人員可以在人機(jī)界面觸摸屏中查看起升機(jī)構(gòu)故障代碼。在故障處理完成以后，操作人員需要及時(shí)按下故障復(fù)位鍵，以便讓起重設(shè)備處于正常的運(yùn)行狀態(tài)。

3.2 變頻保護(hù)措施的應(yīng)用

變頻保護(hù)措施在門式起重機(jī)起升結(jié)構(gòu)控制改造中的應(yīng)用，可以讓設(shè)備在變頻控制體系運(yùn)行過程中落實(shí)保護(hù)措施。根據(jù)門式起重機(jī)的實(shí)際情況，變頻保護(hù)措施主要涉及到了以下內(nèi)容：一是上升限位保護(hù)，二是下降限位保護(hù)，三是超載保護(hù)。在起重設(shè)備的起升機(jī)構(gòu)進(jìn)入最高位置以后，變頻保護(hù)可以讓上升限位的開關(guān)保持動(dòng)作狀態(tài)，此時(shí)起升機(jī)構(gòu)會(huì)暫停上升，后在逐步下降的情況下，過渡到正常狀態(tài)。起升機(jī)構(gòu)下降限位保護(hù)系統(tǒng)與上升限位保護(hù)系統(tǒng)之間具有一定的相似性，它可以在起升機(jī)構(gòu)進(jìn)入最低位置以后，發(fā)布動(dòng)作指令，并讓起升機(jī)構(gòu)暫停下降。超在保護(hù)裝置旨在對(duì)起重設(shè)備的限位負(fù)荷進(jìn)行控制，以避免起升機(jī)構(gòu)上升或下降過程中出現(xiàn)的超載問題。

4 結(jié)語

門式起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)控制改造工作是維護(hù)起升機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定性與可靠性的重要措施。在注重改造措施的科學(xué)性的基礎(chǔ)上，對(duì)起升機(jī)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，可以讓設(shè)備的運(yùn)行情況得到有效的改善，也可以讓起升機(jī)構(gòu)的故障發(fā)生率有所降低。