浅析起重机起升高度“双限位”的设计方案

陈迟

摘要：起升高度限位器作为起重机械最重要的安全保护装置之一，其目的是为了防止起升机构过卷扬而发生事故，保证起重机械使用安全。电动葫芦使用的起升高度限位器由于结构特点，经常出现损坏和失效等情况，将作业人员置于危险之中。文中通过分析国家市场监管总局市监特设发〔2021〕16号文和GB/T 6067.1-2010《起重机械安全规程》对起升高度限位器的要求，提出适合电动葫芦的“双限位”设计方案。

关键词：电动葫芦;起升高度限位器;设置

Analysis on the Design Scheme of "Double Limit" Crane Lifting Height

CHEN Chi

（ Fujian Special Equipment Inspection and Research Institute，Fuzhou，350008， Fujian ， China）

Abstract： Lifting height limiter is one of the most important safety protection devices for lifting machinery. Its purpose is to prevent accidents caused by hoisting mechanism over winch and ensure the safety of lifting machinery. Due to the structural characteristics of the lifting height limiter used by the electric hoist， there is often damage and failure， which puts the operator in danger. Based on the analysis of the requirements of lifting height limit device in the document NO. 2021 issued by the municipal Supervision of the State Administration for Market Regulation and the GB/T 6067.1-2010 Safety Regulations for Hoisting Machinery， a "double limit" design scheme suitable for electric hoist is proposed in this paper.

Key Words： Electric hoist; Lift height limiter; Set up

1引言

起重機械作为一种重要的生产工具，能够减轻劳动者工作强度，提高生产效率。对于额定起重量不大，工作级别不高的桥门式起重机械，常以电动葫芦作为起升机构。经统计，在电动葫芦的故障中，起升高度限位器的损坏和失效问题占有很大的比例，对电动葫芦的使用安全造成极大的影响。文中以电动葫芦为例，分析起重机第二级起升高度限位器的设置方式。

2 现有电动葫芦起升高度限位器使用及

缺陷分析

2.1断火式限位器

断火式限位器是电动葫芦中最常用的高度限位器，其主要结构如图1所示，由断火器开关、限位滑杆、上限位挡块、下限位挡块、导绳器组成。起升机构上下移动时，导绳器随着钢丝绳缠绕方向左右移动，当起升机构运行到上下极限位置时，导绳器推动安装在限位滑杆上的上下限位挡块使滑杆滑动，从而带动接在电动葫芦起升主回路中的断火器开关触点通断，来分别通断起升电机的上下动作，常见的接线方式见图2。

断火式限位器使用简单机构就实现了上下限位功能，且是使用安全开关的方式强制切断主回路的动力电源，即使存在接触器触点粘连的情况也能断开。该结构看似十分完美，但在实际使用过程中却出现了许多问题。其功能失效的原因主要有三个方面：

（1）导绳器损坏、脱落

导绳器作为限位器最重要的触发装置却是一个极其易损的部件，由于其本身的材质和结构原因，容易因歪拉斜吊产生损坏或脱落。一旦导绳器损坏，断火器开关将无法被触发，导致高度限位功能失效。

（2）限位挡块位置偏移

由于使用场所厂房的高度不相同，为尽可能利用葫芦的起升高度，则要求高度限位器能够实现微度可调。因此限位挡块使用螺栓固定在限位滑杆上，长期使用会导致限位挡块松动偏移，将导致起升高度超过设定值，出现起升机构过卷扬，使吊钩滑轮撞击到葫芦外壳而发生事故。

（3）断火器开关损坏

断火器开关内的触点是直接分断主电路三相电中的两相，但由于主电路的电流较大，导致断火器开关的使用寿命并不高，经常会出现触点烧毁的现象，设备不能正常使用。

2.2断控式限位器

对于起重量大于10t的电动葫芦，由于主电路工作电流的增大，常选用断控式限位器作为电动葫芦的起升高度限位装置。

断控式限位器的组成结构与断火式相同，区别在于其开关盒内的2个微动开关未接在起升主电路中，而是分别串接在控制电路的起升和下降接触器回路中，由于控制电路中的电流较小，触点的故障率大大降低。但是断控式限位器仍是使用导绳器与限位挡块的推拉结构触发开关动作，因此在导绳器损坏或挡块位置偏移时，依然无法保证限位装置的有效性，且当起升或下降接触器触点出现粘连时，高度限位器也会随之失效。

3 电动葫芦第二级起升高度限位器的

设置方法

当前电动葫芦的起升高度限位器可靠性不高，如何保证葫芦的使用安全是一个亟需解决的问题。国家市场监管总局在2021年3月发布的市监特设发〔2021〕16号文中提出要求：“除安装了传动式高度限位装置的起重机外，其余新出厂的桥、门式起重机，自2021年5月1日起应当同时安装两种不同形式的高度限位装置，如重锤式、断火式、压板式高度限位器等任意两种。对于在用的桥、门式起重机，须在2022年3月31日前加装一套不同于原配置形式的高度限位装置。”

上述文件仅要求了第二级限位的形式，并未对其安装方式作出规定，但是在GB/T 6067.1-2010《起重机械安全规程》中对第二级起升高度限位器的设置有以下要求：

（1）当取物装置上升到设计规定的上极限位置时，第一级起升高度限位器应能立即切断起升动力源。在此极限位置的上方，还应留有足够的空余高度，以适应上升制动行程的要求。在特殊情况下，如吊运熔融金属，还应装设防止越程冲顶的第二级起升高度限位器，第二级起升高度限位器应分断更高一级的动力源。

（2）第一级起升高度限位器切断起升动力源后，仍可进行下降方向运动。

（3）第二级起升高度限位器动作后，设备应停止运行，待检修人员手动恢复后方可继续使用。

下文以采用断火式限位器作为第一级限位，重锤式限位器作为第二级限位装置的电动葫芦为例，结合市监特设发〔2021〕16号文和GB/T 6067.1-2010的要求，找到最适合电动葫芦的“双限位”设计方案。

3.1重锤式限位器触点串接在起升接触器回路中

如图3所示，将重锤式限位器的开关触点SQ2串接在起升接触器KM11线圈上方。设备启动后，按住起升按钮SB1，起升接触器线圈KM11得电，主电路KM11常开触点闭合，电动机运转，起升机构向上运行。当导绳器接触到上限位挡块时，断火限位器触点SQ1断开，起升机构停止上升。若断火限位失效，起升机构将继续上升，触碰到重锤后，重锤触点SQ2断开，起升接触器KM11线圈失电，主电路KM11常开触点断开，电动机失电，起升机构停止上升。

此方案虽然满足了市监特设发〔2021〕16号文的要求，但却存在以下缺点：

（1）重锤限位与断火限位均是控制起升回路，当起升接触器粘连时，重锤限位也会失去作用。

（2）在重锤限位触发后，仍然可以控制起升机构向下运行，这使得操作人员难以发现断火限位器已经失效，提醒维修人员及时进行维修更换。

3.2重锤式限位器触点串接在总接触器回路中

如图4所示，重锤式限位器的SQ2触点与总接触器线圈KM1串接。当重锤触发后，KM1线圈失电，主电路KM1常开触点断开，切断电机电源。此时起升机构既无法继续上升也无法下降。只有专业人员对重锤限位进行复位后才能继续操作。但是电动葫芦一般使用线控手柄或遥控器控制，通常情况没有设置固定的检修平台，操作人员很难到达重锤位置进行复位，而重物长期悬挂半空不但影响了生产效率，也对现场安全造成一定的影响。所以此方案虽然满足了市监特设发〔2021〕16号文和GB/T 6067.1中第二级限位器的要求，却对实际使用造成不便。

3.3重锤式限位器触点并联一个起升接触器常闭触点再串接在总接触器回路中

此方案是对上一方案的改进，将重锤式限位器触点SQ2与起升接触器常闭辅助触点KM11（7，9）并联后，再与总接触器线圈KM1串接，如图5所示。当重锤触发，总接触器KM1线圈失电后，只需要再按下一次启动按钮ON，就能通过KM11（7，9）触点重新使KM1线圈得电，启动设备。然后按住下降按钮SB2就能让起升机构向下运行，释放重物。若此时按下上升按钮SB1，起升接触器线圈KM11得电，常闭触点KM11（7，9）断开，再一次切断总接触器回路，避免了重物处于上极限位置时由于误操作导致重物进一步提升的情况。这种设计简化了重锤限位触发后复位的过程，但由于只需要再按一次启动按钮就能重启设备，且起升机构下降离开上极限位置后起重机便可以继续正常使用，所以依然存在操作人员忽略断火限位器已经损坏，导致断火器不能及时得到维修的可能。

3.4重锤式限位器触点串接在总接触器自锁回路中

如图6所示，将重锤式限位器触点SQ2与总接触器自锁触点KM1（11，7）串接。重锤限位触发后，SQ2触点断开，切断总接触器KM1自锁回路，KM1线圈失电，主电路KM1常开触点断开，起重机停止运行。此时按下启动按钮ON，KM1线圈能够恢复得电，但是由于自锁回路被SQ2切断，无法实现自锁功能，当放开启动按钮ON时，总接触器KM1回路将再次断开，设备不能正常工作。这个现象能够明确告知操作人员起重机已经出现故障，需要通知维修人员进行修理。当维修人员到达现场后，只需要同时按压住启动按钮ON和下降按钮SB2便可将重物下放至地面，保证现场安全。在启动按钮ON下方串接一个起升接触器常闭辅助触点KM11（9，7），能够避免维修人员准备下放重物时，由于失误同时按下了启动按钮ON和起升按钮SB1，导致重物在上极限位置继续向上冲顶的情况。

这个设计方案不仅能够同时满足市监特设发〔2021〕16号文和GB/T 6067.1-2010的要求，而且能够发现设备的故障情况，并及时发现第一级高度限位已经失效。同时针对电动葫芦的使用情况，还简化了第二级限位动作后的复位方式，避免了因重物长时间置于高空对现场安全的影响，是目前最适合电动葫芦的“双限位”设计方案。

3.5使用断控式限位器的电动葫芦二级

限位器设置方式

断控式限位器与断火式限位器的区别仅在于开关触点的安装位置，因此对于使用断控式限位器作为第一级限位装置的电动葫芦，其二级限位器可采用相同的设置方法，如图7所示，将二级限位开关触点SQ3与总接触器自锁触点KM1（11，7）串接，并在启动按钮ON下方串接一个起升接触器常闭辅助触点KM11（9，7），达到提高使用安全及维修便利的目的。

4 结语

文中通过介绍电动葫芦常用的起升高度限位器及存在的缺陷，明确了增设第二级高度限位器的必要性，结合市监特设发〔2021〕16号文和GB/T 6067.1-2010《起重机械安全规程》中对第二级高度限位器的要求及现场使用条件，通过分析对比4种常见的第二级起升高度限位器设置方法，优化电动葫芦使用的“双限位”设计方案，消除潜在风险因素，确保起重机械安全使用。

参考文献

[1]国家市场监督管理总局办公厅关于开展起重机械隐患排查治理工作的通知（市监特设发〔2021〕16号）[Z].

[2]起重机械安全规程 第一部分：总则：GB/T 6067.1-2010[S].