桥式起重机溜钩故障与抱闸开闭控制保护系统的设计
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摘要：随着我国工业生产不断发展，生产规模不断增大，桥式起重机的作用越发凸显。对于桥式起重机而言，制动器作为实现制动停止的装置，制动器的主要作用为：使相关机构准确、可靠停止，此既为抱闸。在起重机抱闸时，溜钩是生产作业中最常发生的事故，导致设备故障的同时，危及了作业人员人身安全，工作效率难以保障。基于此，文章基于桥式起重机溜钩，设计了抱闸开闭控制保护系统，以期降低溜钩事故的发生，提高起重机的工作效率。
关键词：桥式起重机;溜钩故障;抱闸开闭控制保护系统;设计
在我国矿山、冶金、化工、机械等行业中，桥式起重机作为常用设备，承担着运输、起重等多种职能，发挥了重要作用。桥式起重机主要由梁（大梁、断梁）、轨道、车轮、卷筒、减速器、连轴器、滑轮等部件组成，部件性能直接关系着机械的运行，一旦某部件发生问题，起重机的正常作业将受到影响，生产效率降低[1]。溜钩故障是起重机最常见故障，也是最易导致人员伤亡的故障，对此，笔者根据工作经验，对溜钩故障设计了一款系统––抱闸开闭控制保护系统，有效降低了溜钩现象，保障起重机健康长效运行。
一、桥式起重机溜钩故障
桥式起重机溜钩故障多发生在抱闸过程中，而抱闸主要是指起重机制动器停止制动。因起重机上所用制动器的动力形式不同，常见制动器由液压制动器、电磁制动器。通常，制动器为常闭式，当起重机相关构件不运行时，制动器呈抱紧状态，起重机运行时，制动器松开。在桥式起重机停止制动时，因惯性影响，起吊物常见下滑状况，导致溜钩现象[2]。因为，在起升机构停止工作后，产生的制动力矩高于额定载荷的1.25倍，因此，在起吊物品呈下降状态时，应将惯性保持在50–60mm左右。对于起重机溜钩故障，是导致人员安全事故的主要因素。因为，在起重机起吊中，当操作人员与地面人员相互配合作业时，若遇到紧急状况，控制器紧急扳手被手动操作到零位，极易产生溜钩现象，使得起吊物下滑，砸伤地面工作人员。同时，在实际工作中，若起吊物作用中的卷筒下滑，导致溜钩失稳，极易导致机械设备损坏。因为，在起重机溜钩失稳时，无法准确定位起吊物，操作人员需要反复操作，影响了工作效率。由此可见，起重机溜钩的影响。
桥式起重机出现溜钩故障的因素主要包含以下两种：其一，电压降过大。通常，导致电压多大的因素包含了外部因素与内部因素，其中，外部因素较少，只需要选择适当的欠电压保护元件，就能够实现对电压的保护。对于内部因素导致的溜钩，处理较为困难，因为，导致系统内部电压较大的原因包含有：溜钩多在满载或重载情况下发生，在起动机启动时，电机电流约为额定电流的1.5–7倍，起重机处于正常工作下，起动机启动瞬间会带来较大电压损失;若在系统转正、工作未停止下进行翻转，或反转后正转，转差率约等于2，导致电机压降增大一倍。上述两种情况，导致系统内部的电压降扩大，起重机起升力矩降低，导致溜钩问题的发生。其二，制动器机械或电气出现故障。制动器常见故障有：推杆卡壳、闸瓦磨损较大导致无法抱紧。电气故障常见故障为电机与制动器难以同步，制动器提前开闸、迟到开闸，都是导致溜钩故障的重要因素。
二、抱闸开闭控制保护系统的设计
（一）设计起升抱闸状态检测系统
为实现对起升抱闸状态的有效检测，在系统设计中，应为其装设两个检测开关，一个装置在抱闸下端，检测抱闸是够紧闭，一个装置在抱闸上端，检查抱闸是否打开，具体装设位置。
起升抱闸状态检测系统主要包含两个装置：制动器、限位装置。
（二）设计起升高度检测系统
为避免溜钩现象带来的事故，应设计起升高度监视系统，通过在钢绳卷筒后边设置绝对值编码器，对卷筒运行位置进行记录，通过计算得出主起升、副起升所在位置，为溜钩现象提前预警奠定数据基础[3]。计算如下：对起升总高度标定，若起升总高度在20m，将其对应的编码器值20736设定为最高值，当起升高度为零时，对应的编码器值为零，设定为最低值。当编码器显示10368，起升高度为10m，如此，准确掌握起重机的起升高度。
（三）设计溜钩故障报警系统
在起重机运行中，为避免溜钩故障带来的事故，报警系统的设计非常关键，以保障溜钩现象发生时，系统能够及时报警，提醒操作人员处理，提醒工作人员躲避可能的危险。溜钩故障报警系统，当系统检测到溜钩现象，会直接将报警信号发送至H1，H1发生闪光，提醒周边人员注意，而指示灯H1的闪动频率，也为维护人员提供了故障位置，提高了故障的维修速度，增强了起重机的安全性与可靠性，保障了生产效率。
在设计溜钩故障报警系统的联动台时，可做如下设计：故障指示灯闪动频率为1s一次时，则为副钩闸的接触器粘连;若故障指示灯闪动频率为0.5s一次，则为主钩闸的接触器粘连起来;若故障指示灯先以0.5s每次的频率闪动，后以每1s频闪两次，停顿3s后，再次循环，此为主钩抱闸故障;若故障指示灯先以1s两次频闪，再以2s两次，停顿3s，以此循环，此为副钩抱闸故障。
（四）设计起升溜钩距离记录查询系统
随着起升抱闸的使用时间延长，抱闸外皮会出现磨损现象，当闸皮磨损较为严重时，则抱闸难以抱紧，当起重机重载或满载时，极可能导致溜钩状况发生，轻则导致财产损失，影响生产效率，重则危害作业人员的生命安全。对此，应设计相应系统，以便随时查询起升溜钩距离，降低溜钩带来的损失。具体如下：在减速机上，装设绝对值编码器，将编码器与变频器运行状态、抱闸双方检测的限位、专用控制软件有机结合，记录并检测抱闸下滑距离。如此，能够及时发现抱闸磨损状况，减少抱闸磨损带来的溜钩问题。
（五）设计抱闸开闭控制系统
抱闸开闭控制系统设计，主要是利用變频控制信号采集起重机的运行控制信号，采集变频器电流信号作为开闸信号，采集变频器速度信号作为关闸信号，变频器电流设定为电机电流的30%，速度关闸信号的设计值取电机实速的10%。将上述两个信号作为与门，当两个信号全部为正常值，才能确保抱闸信号正确，抱闸允许打开。将抱闸控制信号作为两路输出信号，对两路接触器驱动。同时，输出信号选择双抱闸，以此降低溜钩故障，避免控制信号单一，若出现粘连、击穿问题，极易导致溜钩事故。 在抱闸开闭控制系统设计时，选择双抱闸输出，保障了一路输出信号被击穿，抱闸开闭依然准确，且控制系统能够快速判断被击穿的信号，为相关人员反馈，提醒相关人员解决问题，快速恢复起重机运行。信号被击穿的判断原理如下：的去昂控制系统检测抱闸控制信号的输出时，若未检测到输出，而在任意接触器的接点都能检测到信号，则该输出点出现击穿或接触器粘连现象。
三、加强桥式起重机的管理，降低溜钩现象
在桥式起重机运行中，为避免溜钩故障的发生，仅依靠开闭控制保护系统，较为被动，对此，加强起重机的管理，做好事前预防，才能更有效降低溜钩损失。具体来讲，在起重机械运行中，操作人員应保障操作的规范性，避免不规范操作为起重机埋下隐患。同时，应加强制动器的检测与保养，每次起重机工作前，对制动器进行检测，避免起重机带病运行，定期对制动器进行保养，提高制动器的寿命，有效避免起重机溜钩事故[4]。同时，在吊装作业开展前，应将重物吊至地面半米处，后放置在地面，检测抱闸的可靠性，若起重机所吊重物接近额定荷载，应在起吊前对制动器进行检查，并通过上述起吊试验，有效保障起重机的安全运行。
在起重机起吊过程中，若制动器失灵，抱闸开闭控制保护系统发出报警信息，机械操作者应将档位调到一档，使起吊机以最慢速度吊升，若提升至上限，应再次降低档位，使起重机的吊物以最慢速度下降，以此反复，将起吊物放置于安全位置，有效避免溜钩故障。
四、总结
总而言之，文章简述了桥式起重机溜钩故障与故障原因，并对抱闸开闭控制保护系统的设计展开探讨，以此降低溜钩故障的发生，保障桥式起重机顺利运行，提高生产效率，增强生产安全性。对于抱闸开闭保护系统，整个系统主要包含了五个子系统，有效减少了起重机生产作业中溜钩现象的发生，提高了起重机的安全性与工作效率，最大限度避免安全事故的发生。
参考文献
蔡美富.抱闸控制单元冗余设计的应用[J].陕西工业职业技术学院学报，2017（12）：9.
高永国.双梁桥式起重机起升机构溜钩故障的分析[J].绿色环保建材，2016（11）：74.
胡江林.桥式起重机抱闸开闭控制保护系统的设计[J].浙江交通职业技术学院学报，2018，19（3）：32–35.
宋银芳.桥式起重机故障分析与故障率预测方法研究[D].安徽理工大学，2016.
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