浮式起重机升降制动不同步故障分析及处理方法

2020-01-01陈磊

中国设备工程 2019年23期

陈磊

（上海振华重工（集团）股份有限公司，上海 200125）

浮式起重机又被称为浮吊或者起重船，是一种在轮船甲板上设置不同类型起重机的设备，主要从事水上起重作业。此类型起重机应用范围十分广泛，可以用于港口货物的装卸工作，也可以用于海难事故的打捞工作，还能够为造桥、筑港提供帮助，凡是水上需要起重作业的场所，都需要浮式起重机的帮助，由此可见该机械设备的重要作用。

1 浮式起重机的相关概述

通常情况下，浮式起重机由两大部分构成，分别浮船甲板上的设备与下部浮船两部分，浮船的主要作用在于支撑起重机以及起重机工作时的重量，将重量传递给水面，支撑起重机在水面上工作，此外，浮船的作用还在于帮助起重机转换工作地点，或者在一定范围内调整起重机的工作地面，以使起重机能够满足货物的起重要求。上部建筑的主要作用为装卸货物。由于浮式起重机的适用范围十分广泛，利用率高，因此被重点应用于水上作业中。由于工作环境、工作任务之间的差异，浮式起重机的构造、参数以及种类、形式也都有所不同。从总体上来看，可以将起重机分为吊装型和装卸型。吊装型的浮式起重机主要用于吊装大型物件以及水下深度大的作业，装卸型起重机主要应用与内河港口，对煤炭、砂石等物进行装卸，此类型起重机的起重量不大，但是其中速率较快，设备构造也较为复杂，起重机的臂架系统能够进行360 度的回转。除了上述分类外，起重机还能够按照船体机动性能进行划分，分为自航式与非自航式两种，所谓的自航式指代的是船舶自身备有推进装置，能够自行转弯与前进。非自航式浮式起重机在工作过程中能够进行短距离的移位，以便满足装卸要求。在移位过程中要特别注意起重机的起升绳要与睡眠相垂直，以免其中物品离开睡眠后，船体发生摆动情况。

2 工程概况

某台500 吨重的浮式起重机，起升结构为双卷筒结构，由两台电机进行驱动，在驱动过程中，需要通过机械设备中的联轴节、变速箱、弹性联轴节以及制动器、减速器最终传送到双卷筒结构中，进行吊钩操作与抓斗操作。浮式起重机的电机为PLC 控制，具有变频调速功能，在进行吊钩操作时为双起升状态。在进行抓斗操作时，两台电动功能各异，一台电机是为了支持绳电机，一台电机是为了关闭绳电机。在某次抓取工作中，将浮式起重机中支持绳电机制动片在常规保养更换后，发现支持绳和开闭电机在作业过程中停机制动时不能同步，但是却在正常运行时能够同步。在抓斗时，起重机抓取货物在卸货过程中，抓斗往往会不受司机控制自行打开，导致货物提前掉落，极易发生安全事故。在吊钩状态下，两台发动机仍旧不能够同步制动，但是无论是哪种故障，PLC 与变频器都没有报故障。无论怎么调节设备制动器，该故障仍旧存在，并且将制动器调节过紧，还会导致制动鼓与制动片直接出现严重的摩擦发热症状。

3 故障分析与排查

（1）浮式起重机制动器以及相关机构的原因。在浮式起重机没有更换电机制动片前，起重机一切运行正常，没有发生任何故障，也不存在制动不同步现象，此时，起重器的型号为YP2-600/200，液压推动器设备的型号为ED201/12。在更换电机制动片后，起重机出现制动不同步现象，因此，在正常情况下，因为制动器发生故障导致起重器出现制动不同步现象的可能性较大。可能是因为将起重机制动片更换后，制动片与刹车鼓的间隙调整达不到规范标准，因为磨合原因等没有达到要求导致，使得起重机自身的制动力矩不足，进而发生制动滞后现象。或者由于起重机制动器中的地脚固定有松旷情况，造成起重机制动滞后。根据以上几种故障因素对起重机进行全面排查后发现，起重机的制动器设备以及相关结构，并没有出现销轴松旷以及底座松动现象，在将设备的制动器行程进行调整后，明显发现起重机的制动力矩有所增大，制动鼓与制动片之间的摩擦发热情况较为严重，并且制动滞后的情况也未完全消除。因此，排除了设备制动不同步是更换制动片操作不当引起的因素可以排除。

（2）变频器的原因。结合浮式起重机的运行情况来看，从变频器控制电机开始到结束，两台变频器的运行状态保持一致，并且跟随时间变化的情况也一致，利用钳型电流表测量起重机电机发现，两台电机在运行过程中，电机电流也一样，因此怀疑是由于更换了刹车片，致使变频器制动单元在更换过程中出现损坏，尝试将两台电动机的制动单元进行互换检查，通过更换使用后发现，两台电机没有出现任何变化，在此也可以确定电机的制动单元没有出现任何问题。通过调取起重机变频器与制动有关的参数发现，为了使得设备运行过程中制动更加平稳，在安装机械设备时，将设备安装调试的停止时间延长为40 秒，然后将设备停止方法改为自由滑行停止，但是变频器的运行参数并没有发现任何问题，两台电机仍然能够同步制动。自由滑行方式只能够作为一种应急运行的方式，不能长时间使用，因此，还是需要解决起重机运行过程中制动不同步的问题。

（3）PLC 控制系统的主要原因。

图1 电机设备的PLC 控制程序图

在起重机运行过程中，通过联机观察发现，PLC 程序在运行过程中所有动作十分正常，两台电机设备的PLC 控制程序如上图所示，所有控制程序的运行都属正常，但是两台起升电机的制动器延时设置为10 秒与变频器的制动时间不够匹配，当起重机变频器输出让电机减速停止的时间为40 秒，但是PLC 控制程序在10 秒左右便对机械给了制动信号，此时，制动过程中的制动力矩较大。将设备两台电机的制动器延时改为30 秒后发现，当电机在运行过程中经过变频器控制，经过30 秒减速停止还剩最后10 秒时，PLC 输出相关信号，使得制动器进行制动，此时制动效果较为平稳，制动力矩也较少。通过对设备进行实验运行发现，此时两台电机运行一切正常，制动不同步的现象消除。

4 操作浮式起重机的重要事项

相关人员在操作浮式起重机的过程中，交接班时要做好设备检查工作，查看起重机吊钩、制动器等装置运行是否正常，安全装置是否正常，一旦发现其中存在有异常现象，要在操作前进行排除。在即将操作时需要报警或者鸣铃，操作过程中发现设备靠近人时也要及时报警。在操作过程中，一定要遵照指挥信号有序进行，一旦存在紧急停止信号，无论是谁发出，都要立即停止工作。当起重机设备以及设备周围确定无人的情况下，才能够将主电源闭合。当设备电源电路中存在有加锁标志，或者挂有标牌时，应该由配备的专业人员进行闭合。在正式闭合电源前，要将机械设备的所有控制器手柄归于零位。当浮式起重机工作过程中出现断电情况后，应该将设备的所有控制手柄全部归于零位，再次工作前，一定要坚持设备是否运行正常。通常情况下，一旦风力超过六级，起重机便要停止一切工作，并且要将起重机锚定住。工作人员在对起重机进行维护保养时，一定要将主电源切断，并且要挂有相关标志牌，如果存在未消除的故障，要对接班人员通知到位，避免出现不可挽回的损失。