带自诊断功能的门式起重机纠偏装置

刘剑锋 李记叶

（山东省特种设备检验研究院泰安分院 泰安 271000）

带自诊断功能的门式起重机纠偏装置

刘剑锋 李记叶

（山东省特种设备检验研究院泰安分院 泰安 271000）

起重机在工作过程中，可能会因为各种原因出现跑偏现象，尤其是大跨度（大于或者等于40m）的门式起重机和装卸桥，一旦出现跑偏而不能及时发现纠正，其后果将是难以估量的。为防止工作过程中出现偏斜和啃轨事故，应设置偏斜显示或者限制装置。为了保证偏斜限制装置有效可靠的工作，分析了可能导致起重机跑偏的原因，并设计了纠偏装置的自诊断功能，实现了纠偏装置的有效可靠工作。

起重机 跑偏 纠偏装置 自诊断

起重机械是现代生产中不可缺少的搬运设备，被广泛地利用在各个领域内，大大减少了体力劳动强度，提高了生产效率。在起重机械带来便利地同时，其潜在危险也是不可忽视的，其中跑偏就是实际使用中最容易忽视的危险之一。门式起重机和装卸桥在运行过程中，其大车运行机构，由于安装偏差、两侧所受到的运行阻力的不同、车轮打滑程度以及直径差异、传动效率的差异、两端传动系统电动机滑差率的微小差值等原因的影响，桥架两端支腿的运行速度往往会不同步，而且行走距离越长，异步性的误差积累也会越大，因此会导致一端支腿超前另一端的支腿，造成起重机在偏斜状态下运行的状态，偏斜过大时，会造成金属结构损伤甚至损坏，并使起重机啃轨，严重偏斜时，会烧坏电动机，构成工作事故隐患[1]。故此，为了保障安全工作，TSG Q7016—2008《起重机械安装改造重大维修监督检验规则》和TSG Q7015—2008《起重机定期检验规则》要求：对于大跨度（大于或者等于40m）的门式起重机和装卸桥，检查是否设置偏斜显示或者限制装置[2]。

1 门式起重机大车纠偏装置的设计及自诊断功能的实现

门式起重机或装卸桥柔性支腿与刚性支腿相比较而言，其运行时的变形量将会更大，能够较容易测出其偏移量，所以偏斜调整装置通常安装于柔性支腿处。

GB 6067—2010《起重机械安全规程》中第9．2．11规定：跨度大于40m的门式起重机和装卸桥应装设偏斜指示器或限制器。当两侧支腿运行不同步而发生偏斜时，能向司机指示出偏斜情况，在达到设计规定值时，还应使运行偏斜得到调整和纠正[3]。根据起重机械安全规程、大跨度门式起重机大车运行的特点及经济性的要求，笔者通过现场实际的试验设计了门式起重机纠偏装置以及该纠偏装置的自诊断功能，其控制原理如下所述：

1）大跨度的起重机其大车运行机构所采用的电动机一般为绕线式异步电动机(YZR)[4]，因此可以采用通过接入或者切除电阻改变电动机运行速度的调速方法实现调速。在大车控制线路中装设控制接触器RM1、RM2，来控制电机电阻的通断。其大车运行机构的主电路如图1所示。

图1 大车运行机构主电路

2）大车运行机构正常运行时，大车的四个车轮在一个平面内处于正方形的四个顶点位置，并且四个车轮与大车轨道处于平行的状态，如果大车不同步，会出现一侧快一侧慢的情况，这时大车的四个车轮处于平行四边形的四个顶点上，在车轮外侧装设两个或四个接近开关分别为JM1，JM2(JM3、JM4)，用来检测车轮与轨道的平行情况，以此来检测大车运行是否出现偏斜。

3）正常运行情况下，车轮外侧的接近开关JM1、 JM2与轨道平行，此时接触器不动作，因而控制电阻接触器RM1、RM2得电，其常开触点闭合，两台电机处于正常状态，电机的速度相同。

4）当一侧支腿的电机运行稍快时，将出现一侧车轮超前，一侧车轮落后，此时起重机处于跑偏状态中，这时自诊断功能如果检测到一侧大车轮缘与轨道头的距离超过设定值时，纠偏指示灯亮，提醒当前起重机已经跑偏；同时自诊断功能触发纠偏装置工作。起重机跑偏形成情况如图2所示。

图2 门式起重机车轮偏斜示意图

5）为了确保纠偏装置安全可靠的工作，在此笔者设计了纠偏装置的自诊断功能，以实现纠偏装置的可靠工作，这避免了作业人员过分依赖纠偏装置而发生事故。该门式起重机的大车轮踏面比轨道头的宽度大40mm，因此，该纠偏装置设置为：当一侧大车轮缘与轨道头的距离在8mm内时，纠偏指示灯亮，提醒当前门式起重机已经跑偏；同时装置执行4）的纠偏功能，使门式起重机能恢复正常工作。其具体的原理如下所述：

首先：对自诊断装置的有效性进行验证。在起重机停锚的位置，两轨道的内侧各设置一个金属板，分别为JZM1和JZM2，并在起重机两侧端梁上相应位置各设置一个传感器ZM1、ZM2，当起重机到达停锚位置时应能使ZM1和ZM2动作；在轨道的外侧各设置一个金属板，分别为JJM1和JJM2，在ZM1与ZM2起作用的同时，JJM1和JJM2应能使JM1和JM2也动作。在停锚位置，如果纠偏装置正常指示灯LED亮，则说明纠偏装置是有效的，此时可以开始正常工作；如果指示灯不亮，则说明纠偏装置已经失效。该装置的设计如图3所示。

其次，在门式起重机的整个工作过程中，自诊断功能始终处于工作状态，当检测到一侧大车轮缘与轨道头的距离在8mm内时，启动纠偏装置工作。设JM1超前，JM2落后，JM1与轨道接近，当检测到一侧大车轮缘与轨道头的距离在8mm内，此时JM1动作，控制电阻接触器RM1动作，断开电阻连接，使电机转子一相开路，电阻无限大，使JM1侧电机转速降低，逐步实现与另一侧电机的同步。当两侧电机同步，接近开关与轨道的距离处于正常状态时，JM1停止工作，使控制电阻开路接触器RM1停止工作，串入的电阻恢复正常状态。反之JM2动作，根据上述五点工作原理，设计其电气控制设计如图4所示。

图3 诊断装置的设计

图4 纠偏装置及自诊断功能电气控制原理图

其中RM1和RM2为电阻切换接触器，其型号为5SJ6-D16A，1极动力保护型；ZJ1和ZJ2为中间继电器，选用欧姆龙公司型号为MY2N-J 220V的中间继电器；JM1和JM2为检测跑偏的接近开关，其型号为LP-18N8C/LP-18P8C，选择NPN型三线式接近开关，其感应距离为8mm，满足设计要求的需要；ZM1和ZM2为诊断纠偏装置是否有效的接近开关，其型号为供电为LP-18Y8C，二线式接近开关，其感应距离为8mm，满足设计需要。

2 总结

通过现场的反复试验，该纠偏装置即能有效的实现纠偏装置的自诊断，又能自动地根据实际情况进行调整和纠正，避免了因纠偏装置失效而发生啃轨事故，减少了该门式起重机械事故的发生频次。根据测算，该装置能保证大车车轮的使用寿命达到25个月以上，节约电能10%以上。该装置同时满足了TSG Q7015—2008与GB 6067—2010两者的要求，是符合安全要求的保护装置。

[1] 王福绵．起重机械技术检验[M]．北京：学苑出版社，2000：72-74．

[2] TSG Q7016—2008 起重机械安装改造重大维修监督检验规则[S]．

[3] GB 6067—2010 起重机械安全规程[S]．

[4] 谢剑刚．起重机大车运行“啃道”现象治理[J]．武汉：武汉科技大学学报（自然科学版），2003，（6）：152-154．

Gantry Crane Rectifying Device with Self Diagnosis Function

Liu Jianfeng Li Jiye
(Shandong Special Equipment Inspection Institute Tai'an Branch Tai'an 271000)

In the working process, crane possibly appears deviation phenomenon because of various reasons, especially the gantry crane and loading bridges with large span (greater than or equal to 40m), once deviation appears and cannot be discovered and corrected timely, the consequences will be immeasurable. To prevent deflection and gnawing rail accident occurred during work, the skew display or limit device should be set. In order to ensure defection limiting device work effectively and reliably, the writer analyzes the possible cause of the deviation of the carne, and designed self-diagnostic function, and it made corrective devices work effectively and reliably.

Crane Deviation Corrective devices Self-diagnostic

X941

B

1673-257X(2017)01-0032-03

10．3969/j．issn．1673-257X．2017．01．007

刘剑锋(1973～)，男，本科，高级工程师，从事特种设备安全及检验工作。

2016-04-12）