起重机电气应急运行技术设计与应用

摘 要 随着经济的发展和社会的不断进步，桥式起重机（bridge crane）作为搬运物料的重要设备之一，在工厂和仓库中均起着重要的作用。桥式起重机也是实现生产效率和自动化生产的重要设备之一，调速系统是实现桥式起重机平稳运行的主要软件，防摆系统会使得桥式起重机的运行更为平衡，最终达到节能目的。本文将主要分析起重机的电气应急运行技术，积极解决桥式起重机因为电气故障而无法继续运行的问题，显著提高桥式起重机的工作效率。

关键词 桥式起重机；电气应急；运行技术

桥式起重机在日常运行过程中，一旦出现电气故障，势必会导致桥式起重机无法正常运行，最终影响到生产[1]。以桥式起重机，起重量为（70+70）t，主要用于250t转炉废钢转运工作之中。由于炼钢的生产速度节奏加快，桥式起重机作业效率高，近年来由于桥式起重机电气故障频发，所以会严重影响到桥式起重机的生产。基于此，桥式起重机开发了电气应急运行技术，通过实践证明，桥式起重机所开发的电气应急运行技术能够解决电气故障问题。

1 桥式起重机的电气控制系统构成

桥式起重机一般由以下几个部分组成：①大车；②主小车；③副小车；④前钩；⑤后钩。桥式起重机的控制系统以西门子S7-200编程控制器为主，各个机构采用定子调速加以控制，各个机构的控制系统表现为：

大车运行机构由1台定子调压装置和4台30kW的绕线式电机和接触器换相控制；

主副小车运行机构有1台定子调压调速装置和1台15kW的绕线式电机和接触器换相控制；

前鉤和后钩机构由2台变频器调速控制+2台110kW变频电机组合而成；

定子调压调速的基本工作原理是：最大转矩和定子电压的平方呈正比，产生最大转矩时期转差率与定子电压无相关性。均匀的改变定子电压能够实现调速目的，实现电动机的转矩调整。定子调压调速时最大转矩会发生一系列变化，但是额定转速是不变的，对转矩负载来说，由于机械性曲线和不同电压下的电动机机械性 特点，所以其调速范围较小且没有较大应用价值。随着电动机转速的降低会引起转子电流，最终因为过热而损坏电机。机械特性的电动机由于运行效率低，所以在低速运行时其工作点不够稳定。在低速运转前提下，转差功率较大，当起重机采用定子调压调速时，损耗能力非常之大。起重机在改变定子频率之后 ，其机械特性并未发生严重改变，起重机和自然机械保持基本平行状态[2]。

2 电气技术的开发

首先，当前后钩出现电气设备故障问题时，通过单动控制技术，能够立马恢复好前后钩的起升功能。其次，在大小车机构出现故障时，通过人工切换功能和应急系统 ，可以恢复桥式起重机的大小车正常运行功能；最后，在正常运行的情况之下，在单动控制系统中和应急系统中不会与原来的工作系统发生矛盾，隔离单动控制系统的电气故障，使得电气控制系统能够安全运行，快速加以切换。

在大小车的应急系统中，其主要设计原理为：大小车机构采用好正反转接触器控制技术，根据 技术特点，设计符合应急系统的大小车使用状态。在主回路控制设计系统中，选用1台平移型的定子调压装置，在输出关设置3个并联开关，在大车和主副小车的电机处设置好定子线。通过闭合总开关的刀开关 ，选择应急系统所切换的机构加以运行，将原有的机构控制电源切断，实现对电气故障的隔离控制。

在换相控制技术设计之中，其应急系统（QY2-260Y/T5）采用内部可控硅换定子调压调速装置。上述装置相比起原有的控制系统能够积极避免外部接触器的故障问题，降低应急系统的故障发生率。QY2-260Y/T5应急系统装置容量按照大车电机计算，一方面能够满足大车的使用功效， 另外一方面还能够满足小车机构的使用[3]。

在应急系统控制设计中，应急系统的运行均由PLC控制，当应急系统切换到PLC机构运行时，PLC程序将此机构的主信号转化为对应急系统的相关控制。通过PLC封锁信号机构的控制输出，及时控制好回路电源，确保所有机构系统能够被有效隔离。应急系统中所设计的抱闸线路控制系统，能够将其分为以下几个方面：①控制大车抱闸系统；②控制小车抱闸系统。应急系统对各个机构设计采用过流保护装置，将过流信号逐渐输入到 PLC中。

在PLC控制程序设计中，增加各个机构和应急系统之间的控制程序，实现主令与应急系统的过流保护好转换控制。联锁应急系统和原机构的基础控制程序，将主令控制器在应急系统中积极控制好PLC控制系统。在起重机起吊重物的过程中，由于钢丝绳是一种弹性体，所以在拉伸过程中存在弹性变形情况，在起重机的起升过程中所受拉力显著高于重力。起升动载荷的大小会逐渐影响到大车桥架的寿命，设计起重机时如果载荷系数会导致材料的浪费，载荷选取系数过小时会导致桥梁疲劳受损程度严重，继而产生安全隐患事故。

3 起升应急技术

在设计原理中，使用2台西门子 6SE7035变频器控制2台起升电机，以主从控制方式或者 PLC程序加以控制。当前后钩的电机出现故障时，需立即停用变频器，再采用另外一台电机加以运行，使得起升起重机能够顺利运行。从单动技术方案来看，将动变频器的参数从1改为0，切断主动变频器电源信号，输入 PLC信号。在主动变频器单动控制技术中，切断动变频器电源信号和输入 PLC信号之后，停用动变频器信号，主动变频器能够单动运行。

4 结束语

综上所述，通过开发桥式 起重机的应急运行技术，使得起重机在发生故障之后能够迅速切换到应急系统之中，得以继续正常运行，杜绝因为桥式起重机的故障而引起的生产事故。桥式起重机电气应急系统技术在生产节奏比较快且生产组织较为复杂的钢铁企业中获得良好的应用效果，在很大程度上提高桥式起重机的开动效率，避免因为起重机出现故障而对钢铁企业的生活和生产等造成影响。

参考文献

[1] 赖家柱，张涛.起重机电气应急运行技术开发与应用[J].起重运输机械，2015，（12）：46-48.

[2] 蔡亚洁.论钢铁企业PLC数字化控制及其电气运行主要技术[J].山东工业技术，2014，11（22）：189-189.

[3] 徐勋建，陈泽西.基于TOPSIS的电网融冰决策技术IDSS研究[J].湖南大学学报（自然科学版），2012，39（12）：62-67.

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