关于环链电动葫芦起重机加装双限位问题的探讨

刘庆福 王秀民

（东营市特种设备检验研究院 东营 257000）

起升高度限位是起重机防范过卷扬及冲顶事故的一种重要的安全保护装置，其可靠性直接影响起重机的安全运转。鉴于由起升高度限位的配置不当、缺失、损坏和失效等原因引起的起重机械事故较多，2021年3朋9日，国家市场监管总局办公厅印发了《市场监管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）（以下简称16号文），对桥门式起重机提出了安装（加装）双限位的新要求[1]。本文就16号文执行以来在检验中遇到的实际问题进行探讨。

1 标准及16号文对起重机高度限位的相关要求

GB/T 3811—2008《起重机设计规范》中9.7.2.1条要求“起升机构均应当装设起升高度限位器。当取物装置上升到设计规定的上极限位置时，应能自动切断起升动力源。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，还可以装设防止越程冲顶的第二级起升高度限位器。电动机作上述运动方向的电源切断后，仍需保留做相反方向运动的电源。”[2]

GB/T 6067.1—2010《起重机械安全规程 第1部分：总则》中9.2.1条要求“起升机构均应当装设起升高度限位器。当取物装置上升到设计规定的上极限位置时，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。上述运动方向的电源切断后，仍可进行相反方向运动（第二级起升高度限位器除外）。”[3]

16号文要求“（一）起重机械生产单位对新出厂的桥式、门式起重机，应当同时安装两种不同形式的高度限位装置（以下简称“双限位”装置），如重锤式、断火式、压板式高度限位器等任意两种。（二）起重机械使用单位应当对在用桥式、门式起重机加装一套不同于原配置形式的高度限位装置，确保该设备满足“双限位”装置的要求。（三）例外情况。对于已经安装了传动式高度限位装置（如齿轮、蜗轮蜗杆传动式高度限位器等）的新出厂或在用桥式、门式起重机，不再要求设置“双限位”装置。”[4]

2 对标准及16号文有关高度限位要求的理解

GB/T 3811—2008与 GB/T 6067.1—2010对 特 殊情况下的第二级起升高度限位器的要求力度不同，GB/T 6067.1—2010中对特殊情况进行了细化分析，对什么情况下应加装第二级起升高度限位器的要求明确。

GB/T 3811—2008要求高度限位动作后仍需保留做相反方向运动的电源，对分断电源等级未做明确要求；而GB/T 6067.1—2010要求高度限位器动作后，仍可进行相反方向运动，但是第二级起升高度限位器除外，第二级起升高度限位分断更高一级电源且动作后不能具备直接进行反方向运动的电源，要求更细化、更严格。

16号文只是要求具有“双限位”，可采用任意两种不同形式的高度限位，对双限位的控制形式、分断电源等级等未提出要求，不同于GB/T 6067.1—2010中的第二级高度限位的要求。

16号文对已经安装了传动式高度限位装置的起重机不再要求设置“双限位”，其原因可以图1中欧式四级蜗轮蜗杆式高度限位为例[5]来说明，它是由蜗轮蜗杆作为传动机构与卷筒连接，在蜗轮中心轴上安装有凸轮可随卷筒同步转动，到达预设位置时触发相应限位器触头从而起到控制起升高度的作用。一套传动式高度限位装置内部可拥有多个触点，已经形成了对起重机不同起升高度的多点（级）保护。

图1 欧式四级蜗轮蜗杆式高度限位

3 16号文执行过程中遇到问题的探讨

3.1 环链电动葫芦双限位控制形式的选择

16号文要求桥门式起重机应具有不同形式的双高度限位，其本意是采用冗余技术方法避免电路中单一电气元件的失效而引起事故。

对于起升机构为钢丝绳电动葫芦的起重机，一般选用断火开关与重锤式或压板式高度限位组成双限位[6]。断火开关动作后是分断起升或下降接触器出线端到进入电机之间的动力电源；重锤式或压板式高度限位则是通过通断起升接触器的控制电路来接通或释放起升接触器，从而达到防止起重机冲顶的目的。钢丝绳电动葫芦采用的这2种双限位组合，其动作都是通过不同的电气元件（即断火开关与起升接触器）来实现安全防护的，其中一种电气元件失效时，起重机还具有安全冗余的另一电气元件进行安全防护。

但是，对于起升机构为环链电动葫芦的起重机受其独特的结构形式限制，环链电动葫芦不适合采用断火开关作为高度限位，一般采用重锤式和压板式高度限位组成双限位。上述分析到这2种形式的高度限位都是通过通断起升接触器的控制电路来接通或释放起升接触器来进行安全防护的。那么在实际中就存在了重锤式高度限位与压板式高度限位共同控制起升接触器的情况，因为16号文并没有明确双限位的控制要求，因此这种做法不能判定不合格，但是从获得更加安全的控制效果来看，改成分别控制起升接触器和上一级接触器更具有安全防范性，从而可以规避因单一的接触器粘连、失效、损坏而引起的事故。

3.2 环链电动葫芦双限位控制形式的优化处理

前面分析了环链电动葫芦双限位从更加安全的角度出发，宜采用分别控制起升接触器和上一级接触器的控制方式，但这样的控制方式的运用又存在着环链电动葫芦起重机控制电路设计不够优化而带来的新问题。环链电动葫芦起重机控制回路电气原理如图2所示。

图2 环链电动葫芦起重机控制回路电气原理

企业技术人员在加装第二级压板高度限位时，为了方便第二级压板高度限位SQ2动作后总动力电源的恢复供电操作，避免因复杂的恢复供电操作影响整个工段的正常运转，常常是将SQ2的常闭触点不直接接到总线路接触器KM1的线圈回路上，而是接到了总线路接触器KM1的自锁回路中。

●3.2.1 电路中第二级压板高度限位控制设计的缺点分析

按动启动按钮SB2则总线路接触器KM1线圈得电吸合[7]，同时总线路接触器KM1的常开触点闭合，再经过第二级压板高度限位SQ2的常闭触点，进而形成总线路接触器KM1的自锁，此时起重机总动力电源接通并处于待运转状态。

起升作业时，按下起升运行按钮SB3并保持按下状态，起升接触器KM2的线圈得电吸合主触点闭合，起升电机得电并作起升运行，由于第一级重锤式高度限位SQ1套装在环链上的两半重锤的连接螺栓脱落导致重锤脱离环链，吊钩滑轮组起升到第一级限位高度时不能有效托起重锤，SQ1失效，此时起升机构仍作起升运行最终吊钩滑轮组触碰压板式高度限位SQ2，SQ2的常闭触点打开并保持在打开状态，总线路接触器KM1的自锁回路也就相应的被断开，总线路接触器KM1的线圈断电，总线路接触器KM1不再吸合其主触点断开，起重机总动力电路断电，起重机各机构不能运转。

此时，要排除故障恢复起重机总动力电路的供电，就需要按下启动按钮SB2并一直保持按下状态，相应的总线路接触器KM1的线圈得电主触点保持吸合状态，起重机总动力电路恢复通电，另一只手再按下下行运行按钮SB4，下行运行接触器KM3的线圈就会得电主触点吸合起升机构作下行运动，吊钩滑轮组在下行运动后脱离压板高度限位SQ2的常闭触点恢复闭合，总线路接触器KM1的自锁回路恢复自锁功能。

上述流程看似比较完美地解决了如果第二级压板高度限位SQ2直接接入总线路接触器KM1线圈回路后，限位动作后起重机总电源恢复供电操作烦琐的问题。但是，这样的控制设计存在一个较为容易出现的误操作隐患且后果十分危险，那就是第二级压板高度限位SQ2动作后恢复起重机动力电路供电时，需要同时按下启动按钮SB2与下行运行按钮SB4，如果此时操作人员没有准确地按下下行运行按钮SB4而是错误地按下了起升运行按钮SB3，那么此时起重机将会做起升运行从而存在冲顶的重大风险。

●3.2.2 对电路中第二级压板高度限位控制设计的优化改进

优化改进后的环链电动葫芦起重机控制回路电气原理如图3所示。

优化改进方案即把原控制回路中第二级压板高度限位SQ2的常闭触点的接线点，改到了如图3所示的总线路接触器KM1的线圈控制回路中，且在SQ2的两端并入起升运行接触器KM2的常闭触点，对其他电路未做变动。

图3 改进后的环链电动葫芦起重机控制回路电气原理

●3.2.3 第二级压板高度限位控制设计优化改进的电气原理分析

优化改进后，当第二级压板高度限位SQ2被触动后，SQ2的常闭触点打开，总电路接触器KM1的线圈断电，KM1的主触点不能继续吸合使总线路动力电源失电，起重机各机构停止运转。而此时如果要恢复起重机动力电源的供电，只需重新按动启动按钮SB2，此时因动作而断开的SQ2的触点被起升运行接触器KM2的常闭触点短接，总电路接触器KM1的线圈得电后吸合并自锁，按动下行运行按钮SB4起重机可做下行运行，当按动起升运行按钮SB3时会因起升运行接触器KM2的常闭触点的打开而使得总电路接触器KM1的线圈断电，形成了故障后恢复供电时的冲顶保护。控制设计的优化改进即实现了起重机故障后的快速恢复供电，又兼具了防止恢复供电时的冲顶误操作。

4 结束语

16号文关于安装（加装）双高度限位的要求，对加强起重机的安全运行避免冲顶事故的发生收获了切实成效。但是，16号文中缺少了对双高度限位电气控制形式的细节要求，使企业在整改及检验机构在落实检验中存在模棱两可的情况，在执行中缺失了明确的要求与规范。在生产和检验实践中不断完善和细化双限位控制电路设计及相关检验要求是必要的。