起重机失压保护故障分析*

潘爱华

(江苏省特种设备安全监督检验研究院，江苏南京 210036)

1 前言

为保护电气设备及工作人员的安全，起重机电气控制系统都要设置必要的电气保护措施。一般有主隔离开关、总电源的短路保护和失压保护、零位保护、电动机的过载保护、失磁保护和超速保护、紧急断电开关、限位保护和行程保护、通道口联锁保护，以及接地保护等。笔者叙述了对单主梁门式起重机在检验中过程中发现失压保护问题分析、失压保护危害及预防，并介绍了几种失压保护的方法等。

2 问题的发现

2010年4月笔者在江苏省某公司的使用现场对1台MDG32t的单主梁通用门式起重机的检查中，发现起重机供电电源的失压保护故障。试验时，将紧急事故开关处于接通状态，所有保护装置的联锁触点均处于正常闭合状态，合上断开的地面总电源开关和起重机上的主隔离开关，且在未按动启动按钮的情况下，起重机上总电源接触器一直处于吸合状态。按下急停开关，总电源接触器仍处于吸合状态，扳动凸轮控制器手柄后起重机相应机构可以活动。笔者初步判断应为失压保护功能故障［1］。

3 问题的处理

3.1 失压保护功能设置

检查该起重机电气原理图的安全回路，该起重机的供电电源的失压保护将能自动复位的按钮QA串入总电源接触器JLC线圈回路中来实现总电源的失压保护，且总电源接触器JLC的常开触点自锁启动按钮，所有机构的动力电源均从总电源接触器的出线端引接，如图1所示。

图1 安全回路

3.2 分析问题及处理

从图1可以得出，总电源接触器对起重机失压保护功能起决定性作用。因此重点检查启动按钮和总电源接触器，从而确定起重机故障的真正原因。打开电控柜发现，总接触器上有一木块强行压制住其常开触头，如图2所示。经过检查和询问司机，因总接触器不能正常吸合，起重机不能使用，于是找一个木块将其强制吸合，满足使用功能。由此得出，该故障是由于总接触器故障导致的失压保护的功能失效［2］。

图2 总接触器图

笔者就上述发现的问题，及时给使用者出具了《特种设备监检检验工作联络单》，要求企业更换总接触器。通过使用单位委托起重机维修单位的修理，对设备进行了复检，结果合格。

4 危害性分析

4.1 失压保护的作用

(1)当电源电压恢复时，如不重新按下启动按钮，电动机无法自行转动(因自锁触头也是断开的)，避免发生事故。

(2)可以保证异步电动机不在电压过低的情况下运行，防止电动机烧毁。既保证人身安全和设备安全，又确保能源的利用效率。

(3)某些特定场合，失压可导致设备工作异常。

4.2 危害及案例

如果起重机没有失压保护，供电电源中断后恢复供电时，不经手动操作，总电源便可自行接通。这时，操作人员如果没有发现，误认为总电源还没有电，若有意或无意碰触按钮，造成相应机构误动作，就会引发意外事故。或者，如果某个控制按钮发生故障不能自行复位，一旦恢复供电，则会保持原运行动作，容易发生意外。

案例l:2006年5月，某机械厂的电动单梁起重机使用无失压保护。操作工正在吊装一个大型工件，因供电滑线接触不好，使得起重机不能运行，但吊钩仍保持吊装状态。操作工便断开起重机的供电电源，通知维修人员后下班。下午上班后，操作工给起重机送电后请另一同事将手电门递给他，但同事在递送过程中不小心将大车行走按钮按下，使得起重机开始行走，挂在吊钩上的工件被拖倒。现场工作的2名工人1人当场砸死，另1个被砸成重伤。如果采用有失压保护的手电门，在未按启动按钮的情况下，总电源接触器无法接通，运行机构就不会通电。即使按下大车运行按钮起重机也无法运行，就不会发生这起惨剧。

案例2:2007年9月，某阀门厂的电动单梁起重机使用所示的手电门，其起升按钮卡住不能复位，操作人员将起重机总电源断开，等待维修。其他人员在给另外设备送电时，按错电源开关，误将该起重机送电。起重机的吊钩不停上升，由于厂房内噪声较大，也未有人发现该起重机在运行，结果造成提升钢丝绳被拉断，吊钩坠落。将正在起重机下面装工件的1名工人当场砸死。如采用有失压保护的手电门，即使送错电源，总电源接触器无法自行接通，运行机构不通电，起重机不会启动，就不会发生这起事故。

5 失压保护的理解

5.1 标准规定

根据《起重机机械设计规范》和《起重机械安全规程》对失压保护功能的规定:当起重机供电电源中断后，凡涉及安全或不宜自动开启的用电设备均应处于断电状态，避免恢复供电后用电设备自动运行［3］。

该规定是指总动力电源的失压保护。应强调当供电中断时必须自动断开总回路;恢复供电时，不经手动操纵不能自动接通总动力电源回路。机构的动力分支电源(电动机、制动器)的失压保护由零位保护完成。

5.2 失压保护的几种情况

(1)接触器和能自动复位的按钮，实现总动力电源的失压保护，如图3所示。

图3 失压保护图

接触器的电磁线圈上的电压达到额定电压的85%时，总电源接触器的电磁线圈可以吸动衔铁，使触头可靠闭合。当电压下降到额定电压的35%～70%时，电磁线圈吸不住衔铁而释放，实现失压保护。

接触器J4和能自动复位QA的按钮组成电路，实现总电源的失压保护。接触器主触头J4接入起重机总动力电源的主回路中，所有机构的电动机动力电源线全部从接触器的下端头引接，能自动复位的按钮串入总动力电源的接触器的启动回路中。图1中则将这一功能使用在安全回路及总电源主回路中。

(2)带失压脱扣器的自动断路器作总动力电源的失压保护，如图4所示。

图4 带失压脱扣器的自动断路器的工作原理图

图4中，电源有电时，电磁线圈8有电，动铁心6克服弹簧7弹力而吸合。当电源无电或当电压下降到额定电压的35% ～70%时，电磁线圈吸不住衔铁而释放。动铁心6在弹簧7弹簧力的作用下，触动自动短断路器的脱扣机构，使触头断开，实现失压保护。对于大型起重机，总动力电源接触器容量不够时，不可能由一个电源接触器接通电源接触器总电源，可设带失压脱扣线圈的自动断路器切断或接通总电源。

6 总结

失压保护和急停保护是起重机上一种非常重要的安全保护，应引起有关方面的足够重视。不具备失压保护功能则有可能引发事故，必须采取相应措施杜绝其危害。

(1)制造和安装企业应加强质量意识，从设计、制造、检验环节，确保起重机具备失压保护功能。

(2)使用单位需加强业务知识培训，严格规范对在用起重机械每月进行常规检查及每年度的全面检查，使有关人员能及时发现和排除存在的事故隐患。

(3)设备检验检测机构在进行设备安全技术检验时应严格把关，确保设备投入使用时的安全性。

(4)有关监督机构应加强检查，杜绝不符合检规要求的部件在市场上流通。齐抓共管一定能从根本上堵住漏洞，使在用设备的安全技术性能满足规范要求，避免事故的发生。

［1］ 张质文.起重机设计手册［M］.北京:中国铁道出版社，1998.

［2］ 吴铁庄，李春卉，张大鹏.起重运输机械电气控制电路详解［M］.北京:化学工业出版社，2009.

［3］ 赵 国.起重机械电气安全技术检验［M］.大连:大连理工大学出版社，2008.