桥（门）式起重机电气原理及维护保养

2018-01-03章磊

设备管理与维修 2017年9期

关键词：单梁凸轮限位

章磊

（新疆炼化建设集团有限公司，新疆独山子 833600）

桥（门）式起重机电气原理及维护保养

章磊

（新疆炼化建设集团有限公司，新疆独山子 833600）

对比几种起重机典型电气线路，给出起重机电气故障维修思路及重要元器件检修要求。

桥（门）式起重机；锥形转子式；空中操作式；凸轮控制器

10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.09.62

0 前言

作为常用的机电特种设备，起重机在安装、检维修时都有特殊要求，否则很可能造成重大事故。电气系统正常运行是起重机安全工作的前提，因此必须要对电气系统的正确安装、维护和检修足够重视。有特种设备安装维修许可证企业的电气作业人员，必须清楚工作中所涉及的起重机电气系统的结构原理、线路走向等，按要求对设备进行维修保养，使起重机安全稳定运行。

1 起重机工作电气原理

熟悉起重机的电气原理是安装维修起重机前提条件之一。桥（门）式起重机电气控制系统有多种，主要元件由断路器、接触器、行程开关、电机、凸轮控制器、电阻器等构成。起重机的结构形式主要是单梁桥（门）式起重机（包括单轨吊、单梁悬挂式起重机）、双梁桥（门）式起重机等。按照操作形式又可分为地面操作式（按钮盒操作）和空中操作式（凸轮控制器操作）。按起吊方式又可分为单吊钩式、双吊钩式、抓斗等。按照结构形式和操作方式的不同，起重机电气系统有几种典型电路。

图1 单速升降起重机电气原理

1.1 单速升降起重机电气原理

从单轨吊、单梁桥（门）式起重机的电气原理（图1）可以看出，有5根线从接触器接到电机，因此安装线路时要注意相序调整。

起重机的上升、下降限位通常采用断火限位器，利用钢丝绳带动卷筒里的排线器到极限位置时推拉断火限位器，实现对主回路的隔断。有些起重机的上升限位采用重锤或翘板触发微动开关来通断控制回路，即在上升控制回路中串入微动开关的动断点，达到极限位停止的目的。

典型的单梁单速起重机电气原理如图2所示。由于运动量较小，运行速度较慢，小车没有电气限位开关，只是在单梁两端装有缓冲装置。在要求大车启动相对平缓的情况下通常采用图3的电气原理。大车在启动时一相串入电阻，通过时间继电器延时后将电阻短接，进入正常运行状态。实际工作中，由于维护人员粗心或资料不全，在大车控制部分发生故障后，经常将KM7和KT线路断开、将电阻短接，变成图2所示的电路。虽然不影响起重机的使用性能，但是原有功能缺失，启动时冲击感较强。

起重机的工作不是连续的，所用电机与连续工作的电机有所不同。单梁桥式、悬挂式、门式起重机的起升机构，通常采用锥形转子式三相笼型电机，其制动装置的安装位置与普通笼形电机风扇的位置相同。由于转子形状特殊，该电机在通电时产生旋转磁场和较大轴向力，克服弹簧力使制动装置松开，在断电时弹簧力使制动装置投入工作。

在双梁桥式起重机中，由于对起吊物的起吊、行进速度有调速要求，电机采取的是三相滑环电机，转子通过滑环使串一相电阻实现调速。

图2 单梁单速起重机电气原理

图3 定子串一相电阻启动电气原理

图4 空中操作式桥（门）式起重机的电气线路

双速升降起重机和单速升降起重机（电动葫芦）的电机在数量、外形上是一样的，只是前者比后者多了1台电机。

1.2 空中操作式起重机电气控制原理

空重操作式双梁起重机和地面操作式起重机在控制方式、控制要求、电机等方面有所不同，所以两者的电气原理也有所区别。

空中操作式桥（门）式起重机的电气线路中，总控箱启动电路、保护电路都是由图4所示的电路构成。在此电路中，Qs，Qx，Qd是凸轮控制器的零位，实现了零位保护功能，以防止控制器不在零位，起重机供电电源失压后又恢复供电，造成电机的误启动。Qx是停止开关。1SQ-4SQ实现通道口联锁保护，1KI-2KId实现了过电流保护。1SQd，2SQd大车限位开关，1SQx，2SQx小车限位开关，1SQs上升限位开关实现了限位保护。如需要超重保护和风速保护，则可将其动断触点串接在电路中所需位置。

15 t以下的双梁起重机通常，采用凸轮控制器直接控制电机的旋向及调速（图5）。15 t以上的双梁起重机，由于电机功率大，凸轮控制器的触点允许电流已无法满足主电路电流的要求，因此要通过凸轮控制器控制接触器来实现主电路的通断。

典型起升线路如图6所示：凸轮控制器向上升位置移向第一挡时，K3，K4，K6，K7 接通，接触器线圈 M，ZC，1F 动作。以此类推，2F，1a，2a，3a，4a 逐个动作，转子外接电阻逐个被切除，电机趋向正常运转。上升至极限位置时1SQ断开，M，ZC，1F，2F，1a，2a，3a，4a 全部断电，只有把手柄扳到下降第 3，4，5 挡时，才能重新启动电机反向运转。

图5 15 t以下的空中操作式双梁起重机的电气线路

图6 15 t以上的空中操作式双梁起重机的电气线路

由于起重机起吊物较重、位能非常大，因此在下降低速挡时反接制动和机械制动同时作用。凸轮控制器移向下降C挡时，K3，K6，K7，K8 闭合，接触器 ZC，1F，2F 动作，M 未动作，制动器不打开，电机仍处于制动状态。这一挡主要实现手柄由下降位置向零位搬动时，重物下降制动时不溜车实现正确停车。控制手柄继续推向一挡时，K3，K4，K6，K7，M闭合，制动器松闸，外接电阻仅一段被切除，此时重物按下降方向慢速移动，但旋转磁场方向与实际旋向相反。第2挡时，磁场方向相同，外接电阻全部被加入到转子中。由此可知，在C，1，2挡时，电机处于反接制动下降工况；在第3，4，5挡时，电机的旋转磁场方向与实际旋向相同，转子电阻逐渐被切除。这几挡，可实现再生发电制动。在轻载或空钩状态下，应快速过渡到3，4，5挡，防止吊钩上升。

上述几种典型线路，基本涵盖了目前在炼化建设集团使用的桥（门）式起重机的电气原理。也有少数大吨位起重机在下降时采用一挡反接、一挡单相制动加一挡再生制动的组合，控制原理与图6类似。

2 起重机的检修和维护

在检修和判断起重机电路故障时，不但要检查起重机电路本身，而且还应考虑影响起重机电路可靠性的一些外部因素，如：由震动引起的过电流继电器常闭触头瞬时断开，各元件触点接触不良引起的接触器掉闸等。这类故障的特点是时断时续，有时故障停车检查时电路又恢复正常。

因为起重机各端子箱的距离较远、线路较长，经常出现将一些主回路故障与控制回路故障混淆的情况，很难准确找出故障部位。所以在检修时，必须同时考虑主电路和控制电路，全面分析整个电路，以便迅速排除故障。

有些起重机电路故障特征比较明显，如短路、非运行中跑单相等，而有些故障就不容易被发现和识别，如运行中跑单相。发生运行中跑单相故障时，控制器停在最后一挡，电机还能继续转动但输出力矩减少，长时间下去就会导致电机烧毁。所以，维护人员必须认真对待起重机电气系统的日常维护工作。

首先，为相关人员、起重机自身和被吊设备的安全，必须保证行程开关的功能正常，确保起重机在极限位置时正确作用。其次，除了对通用器件，如接触器、按钮、开关等进行例行常规维修和调整外，对专用易损元器件也要进行定期维修和调整，如凸轮控制器和电阻器。

（1）凸轮控制器。触指和触片如有轻微烧焦的地方，需用细锉或尖锉修整。修整后触指沿触片移动，在触片全长内，必须紧密接触，而且接触面应大于其宽度的3/4。触指与触片焦灼或磨损严重时，必须进行更换。控制器的触指额定滑落范围应在1.5～2.5 mm，超过额定范围时，会加剧触指和触片磨损，还有可能造成触指破裂。

（2）电阻器。应定期清除电阻器上的灰尘和脏物。检查接线端子的螺帽紧固情况。调整电阻器时，要检查所有电阻器接线是否正确，各段电阻的数值是否与要求相符。可根据电阻元件的规格和数量可作简单判断，必要时可用电桥进行检查（此时应拆除所有与电阻相联的导线）。按照标准规定，各段电阻和总电阻阻值允许误差为±5%。

滑环电机的维护与普通三相笼型电机维护内容相同外，还要特别注意对滑环部位的检查，可通过目测滑环光洁度、测量磨损高度等确定维修方式。