塔式起重机起升机构失控事故的检验与分析

摘要：塔式起重机在使用中其起升机构时常会发生失控事故，文章对塔式起重机起升失控事故的原因进行必要的分析，同时对失控事故的预防措施进行相关的阐述。文章将从塔式起重机起升机构输出特性、塔机现场供电电源质量及其保护及电磁离合器维护及其欠电流保护的要求与检测来分析事故。

关键词：塔式起重机；起升机构；失控事故；原因分析；供电电源；电磁离合器

中图分类号：TH21 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）05-0067-03

1 概述

塔式起重机一般都在比较恶劣的环境下工作，作业时需要塔式起重机起吊平稳、冲击小以适应作业特点，这样一来，就要求起升机有最佳的调速。双电机调速是起升机经常采用的一种方法，比较普遍。随着时代的发展，塔式起重机也需要一些新的技术的注入为其增添新的血液。随着电气控制新技术的开发和应用、新产品的出现，同时标准法规提出的更高制造和设计要求，我们必须对相应的电气设备的控制手段进行深入研究，以提高安全系数。

2 塔式起重机起升机构输出特性分析

塔式起重机的输出特性，主要从电动机的固有机械特性、起升机构的理想输出特性来详细说明，最后将电动机的固有机械特性和理想输出特性做一个横向的比较。

2.1 电动机的固有机械特性

一般起重机都是用电驱动的，电动机分为两种，即直流电动机和交流电动机。交流电动机主要是异步电动机（绕线转子式）。转速增高一点，输出扭矩随之减小，这说明它们的工作段都比较坚硬，接近于直线。由此可见，此两种电动机基本上是在做等转速运动，除非有额外的外在荷，否则只能提供比较小的功率。如图1所示，可以看到三条直线，它们分别是与电动机机械特性相对应的小时功率、连续功率和起动功率。它是与只有一个固定传动比的减速器联合工作时起升机构的输出特性，其起升功率p与起重量Q的关系近似成正比例。起动功率和小时功率的可用时间会因为电动机发热而受到影响，使其可用时间缩短。由于电动机发热，起动功率和小时功率的可用时间受到了限制。也正是得益于电动能发出很大的功率，起重机才可以超载更多，加速度也会比较大。

2.2 起升机构的理想输出特性

塔式起重机的起重量并不是一个固定的值，它的值是在一个区间内变动（零或接近于零至最大额定）。我们可以看出来，在很多情况下，特别是在起重量很小的情况下，电动机的功率利用效率是相当不客观的。在这样的情况下，如若起重量做出相应的变化，电动机可以达到静功率，所谓静功率就是始终输出一个稳态功率，而这个稳态功率也是在整个起重区间内最大的输出功率，这个时候的电动机是在额定功率点工作的。如图2所示，v趋近于无穷大的时候，Q是趋近零的，这在现实是不允许发生的，所以这个图我们要做一些修改，在下面的图需要添加一个最高起升速度Vmax，Vmax可以起到限制的作用，在v=Vmax的这个区间里功率得到了更改，这时候的起重量和起升功率是成正比变化的。

3 塔式起重机起升机构失控事故原因分析

3.1 塔机现场供电电源质量及其保护

3.1.1 塔机现场的供电电源质量的相关要求。在现场，我们对塔机的供电电源有着相关的质量要求以及相关的验证通电的调试要求，其具体要求如下：

对其工作电源有着相关的要求，要求工作电源的电压不得超过380V±10%（即342～418V）的范围，必须满足电机的功率的要求（电动机总功率44.8kW），才能保证塔式起重机的电动机正常的工作。对塔式的起重机进行操作的时候，必须按照相关的安全制度进行，必须把塔机的工作电压控制在一定的范围之内，即380V±5%（即361～399V），如果达不到要求，可能会对相关的电气造成不必要的损坏。

塔式起重机在实际工作中的供电相关的情况

如下：

一般塔机有两个控制开关，分别是操作室里的总电源开关以及地面的供电电源的开关，在塔机启动时，两个开关必须都要合上进行送电，然后对起升相关的电动机的电流的入口端进行三相电源的平衡检测，并且电压的平均值为375V，在塔机的启动瞬间，电压会迅速下降50～60V；通常我们使用YCW的重型的橡胶套的5芯的电缆（3×25m2+2×10m2）进行输电，对于一般设计来说是满足要求的。然而在我们实际使用的过程中，往往会出现起升机非正常启动，通过对塔式起重机的现场观察和必要的调查表明：一般在工地施工现场会出现多种大型的机械设备同时运行，这造成供电电源的电容量达不到要求，导致塔机出现供电不足或者质量不好，使得塔机不能正常的启动，这对相关的电气设备的使用寿命也有很大的影响。

3.1.2 供电电源电路的保护要求与检测分析。在《塔式起重机设计规范》中对电源在相应的电路中过流、短路、过压、欠压、断相以及错相等做出了相应的保护要求。明确要求电源电压如果不在0.85～1.1Ve（即323～418V，其中Ve表示电源的额定电压）范围之内，报警装置必须做出过压或者欠压的报警工作，或者自动把电源电路切断。

通过相关的检测表明：我们必须按相关的要求对塔机电源电路进行相关的保护设置，然而对于过压保护与欠压保护的实际整定值和理论值存在一定的差距，而且还会有一点的延迟，所以在设计时我们必须考虑到此方面，对其进行必要的调整以满足相应的要求，以达到塔机在高压与低压下均能满足正常工作的要求。

3.2 电磁离合器维护及其欠电流保护的要求与检测分析

为了确保电磁离合器的使用安全，我们必须定期对其进行必要的维护，并且还要对线路中的电流进行实时的必要的检测，并需要对欠流进行必要的保护。

3.2.1 电磁离合器直流电路的相关要求与检测。对于电磁离合器线圈工作的额定电压来说，一般在其使用的说明书都有着明确的规定，为了让电磁离合器能够正常工作，其工作电压必须满足相应的要求。通常为了达到所需的电压，我们可以利用单相或三相桥式整流获得（以三相桥式整流为佳），在此过程中不需要对稳压以及平波进行

考虑。

电源的电容量必须满足相关电机对电流的基本要求，还保证线路中出现的各种压降对整个系统的影响不能太大，通常根据线圈的功率来确定电源的容量。我们还需要考虑到电机的工作环境的温度、天气等对电源的影响。在塔机的电磁离合器的直流电路的设计中，我们必须对线路中的各种压降进行充分的考虑，而且还要为该系统提供足够的电流，以满足塔机的正常工作。

3.2.2 电磁离合器直流电路的欠电流保护。在电磁离合器的说明书中对电磁离合器直流电路的欠流保护做出了相应的要求：电磁离合器工作时，其直流电路一旦出现欠流时，直流电路相应的欠流继电器必须立马释放，使得起升机构的工作电源被立即切断，便达到对整个系统的保护的目的。并明确禁止该欠电流继电器的控制触点出现短接。

4 结语

在现代化的施工工地中，起重机随处可见，我们对塔式起重机的运用范围也在不断扩大，然而塔式起重机起升机构的失控事故时常发生，因此，我们必须做好相关的预防工作。本文通过对塔式起重机起升机构的相关研究以及对其失控事故的原因进行必要的检验与分析可知，我们必须保证供电电源的质量以及做好欠压欠流相关的保护工作。

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作者简介：韩文涛（1984-），男，天津人，供职于深圳市特种设备安全检验研究院，研究方向：机械设计制造及其自

动化。

（责任编辑：周 琼）