冶金电动葫芦起升高度限位电气控制设计的改进.pdf

冶金 电动葫芦 起升 高度限位 电气 控制设计的改进 蒋元栋阮一晖李宁 江苏省特种设备安全监督检验研 究院苏州分院 苏州 2 1 5 0 3 1 摘要通过对一台冶金电动葫芦在起吊铁液包准备进行浇注作业时发生 “ 冻包”事故的分析 ，说明了符 合规范要求的设计是保证起重机安全可靠运行的关键。同时提出了事故冶金 电动葫芦起升高度限位电气控制设 计的相应改进措施 ，其 目的是杜绝和减少类似事故的发生。 关键词冶金电动葫芦；起升高度限位；电气控制；改进 中图分类号 T H 2 1 1 ． 3 文献标 识码 A 文章编 号 1 0 0 1 0 7 8 5 2 0 1 5 1 1 0 1 1 8一 o 4 Ab s t r a c t T h e p a p e r a n a l y z e s t h e“ l a d l e f r e e z i n g ” a c c i d e n t wh e n t h e me t a l l u r g i c a l e l e c t r i c h o i s t i s l i f t i n g t h e mo l t e n i - r o n l a d l e f o r p o u r i n g，s t a t e s t h a t t h e d e s i g n c o n s i s t e n t w i t h t h e s t a n d a r d r e q u i r e me ms i s t h e k e y t o s a f e a n d r e l i a b l e o p e r a t i o n o f t h e c r a n e，a n d p u t s for wa r d me a s u r e s t o i mp r o v e t h e e l e c t r i c a l c o n t r o l d e s i g n o f l i f t i n g h e i g h t l i mi t o f t h e a c c i d e n t a l h o i s t t o d e c r e a s e a n d p u t a n e n d t o s i mi l ar a c c i d e n t s ． Ke y wo r d s Me t a l l u r g i c al e l e c t r i c h o i s t ；l i f t i n g h e i g h t l i mi t ；e l e c t r i c a l c o n t r o l ；i mp r o v e me n t 0引言 1 事故分析 2 0 1 4年 8月本市某铸造厂 翻砂 车间一 台额定 起重量 5 t 的冶金用钢丝绳 电动葫芦 以下简称冶 金电动葫芦在起 吊盛有铁液的 3 t 铁液包作上升 运行并准备进行浇注作业时 ，发生 了因起升 机构 第 2级螺杆式起升高度限位 第 1级重锤 式起升 高度限位失效动作后 ，无法 通过按钮 盘操纵起 升机构作下降运行，而使铁液包只能长时间滞留 于半空中，最终导致铁液包发生 “ 冻包 ” 铁水 自 然冷却凝 固在铁液包 中的生产 事故 。事故虽未 造成人身伤害 ，但却 给企业带来 了一定 的经济损 失。经对现场调查 以及查 阅该设备 的电气 原理 图 后发现 ，事故冶金 电动葫芦 的电气控制设 计缺 陷 是引发本起事故 的主要原 因。笔者就此进行事故 相关分析 ，并提出相应 电气控制设计的改进措施 ， 以保证特种设备安全可靠运行 。同时也建议 从事 特种设备检验 的起重机械检验人员在 E l 常工作 中 能加以关注此类 问题 。 1 ． 1 事故冶金电动葫芦主要技术参数 事故冶金电动葫芦主要技术参数为 额 定起 重量 5 t 工作级别 M 6 起升速度 6 m ／ m i n 起升高度 6 i n ． 小车运行速度 1 7 m ／ m i n 操纵方式 地面有线按钮盘分离式控制 吊具形式 吊钩 第 1 级起升高度限位器形式 重锤式 第 2级起升高度限位器形式 螺杆式 1 ． 2 事故冶金电动葫芦电气原理图 事故冶金电动葫芦电气原理图如图 1 所示。 1 ． 3 事故过程电气分析 1 司机按 下启 动按钮 S B 2 一 总线路 接触 器 K M1得电吸合并 自保一总线路接触器 K M1主触点 闭合一接通冶金 电动葫芦上 的总动力 电源，为 吊 『 1 ]D L ／ T 5 0 1 9 -- 1 9 9 4 及验收规范 [ S ] 『 2] GB ／ T 3 8 1 1 _ 2 0 0 8 1 l 8 一 参考 文献 水利 水 电工程 启 闭机制 造 、安 装 起重机设计规范 [ S ] 作 者耿清波 地 址 郑州市淮河东路 1 9号华电郑州机械设计研究 院 有限公司 邮 编 4 5 0 0 5 2 收稿 日期 2 0 1 5 0 41 5 起重运输机械 2 0 1 5 1 1 a 动力回路 Q F 一 自动空气断路器T C 一变压器 J 一断错 相保 护器 E 1 一起 重 量 限 制 器 P E 一保 护 线 z D 一起 升 制 动 器 F R 1 一起升 机构 热保 护器F R 2 一起升 制动 器 热保护 器 F R 3 一小车机构热保护器M1 一起升 电机M 2 一小车电机 K M1 一总线路接触器K M2 一上升接触器 K M 3 一下降接触 器K M4 、K M 5 一小车接触器s Q 1 一第 1级重锤式起升高 度限位器S Q 2 一第 2级螺杆式起升高度限位器S B 1 一应 急 断电开关S B 2 一启 动按 钮s B 3 一 上升运行 按钮S B 4 一 下降运行按钮S B 5 、S B 6 一小车运行按钮 图 1 事故冶金电动葫芦电气原理图 运铁液包作准备 。 2 司机按下上升运行按钮 s B 3 一上升接触器 K M 2得电吸合 上升接触器 K M2主触点闭合一 起 升电机 M1 得 电、制动器 Z D得 电松 闸 起升机构 起 吊铁液包 作上 升运行一 吊具滑轮 组上升 至第 1 级起升高度 限位位置并碰触其 限位器 S Q 1的重锤 因第一级起升高度限位器 S Q 1失效 上升接触 器 K M2仍然得 电吸合 ，起升机构仍作上升运行一 吊具滑轮组继续上升至第 2级起升高度限位位置 起 重运输机械 2 0 1 5 1 1 时，其螺杆式限位器 S Q 2动作一S Q 2的常闭触 点断开一 总线路接触器 K M1失 电 总线路接 触器 K M1主触点断开一切 断冶金 电动葫芦上 的总动力电源一起升机构停止上升运行 。 3 起升机构停止上升运行后 ，司机因无 法通过按钮盘上 的启动按钮重新启动总线路接 触器来恢复冶金电动葫芦上的总动力 电源供 电 S Q 2的常闭触点断开 ，使 总线路接触器 K M1 回路始终处于开路状态 ，从而便无法通过操 纵下降运行按钮使起升机构作下降运行。且此 时铁液包正处于第 2级起升高度限位的高度位 置，安装在冶金电动葫芦上的第 2级起升高度 限位器及电控箱均距离铁液包较近。考虑到铁 液包高温辐射灼伤的危险 ，维修工未能靠近维 修或应急处理 如短接 S Q 2等 ，而只能待铁 液包相对冷却后再行维修 ，于是便造成了前述 的 “ 冻包”事故 。 2 关于起升高度限位器的相关规定 2 ． 1 起重机械定期检验规则 的相关规定 按照 T S G Q 7 0 1 5 --2 0 0 8 起重机械定期检 验规则 以下简称 定检规 B 9 ． 3 条关于 起升高度限位器的相关规定 吊运炽热 、熔融 金属的起重机应当设置有不 同形式的上升位置 的双重高度限位器，并且能够控制不同的断 路装置 。对照 定检规 的这一规定可 以看 出，事故冶金 电动葫 芦设置 了两 种不 同形式 的双重起升 高度 限位器 ，即第 1级重锤式 和 第 2级螺杆式 ；并且 分别控制 了上升接 触器 和总线路接触器这 2个不同的断路装置 。 2 ． 2 起重机设计规范 的相关规定 参照 G B ／ T 3 8 1 1 0 0 8 起重机设计规 范 以下简称 规范 9 ． 7 ． 2 ． 1 条关于起 升高度限位器 的相关规定 起升机构应装设 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 ，还可装设 防止越程 冲顶 的第 2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 留作相 反 方向运动 的电源。从 规范 的这一规定可 以看 出，事故冶金 电动葫芦 的第 1级重锤式起升 高度 一 1 1 9 限位器若有效动作并切断起升机构 的起升动力源 后 ，司机能通过按钮盘正常操纵起升机构作下 降 运行 图 1所示 电气控制设计原理 ，直接按下 降 运行按钮 S B 4即可 ，分析略 ，即保 留了相反方向 运动的电源。然而 ，若第 1级重锤式起升高度 限 位器失效 ，而 当第 2级螺杆式起升高度 限位 器动 作并切断起升机构 的起升动力源后 ，司机 却无法 通过按钮盘正常操纵使起升机构作下降运行，也 就未能保留相反方向运动的电源 。 规范 虽然并 不适 用于 冶金 电动葫芦 ，但 是 ， 笔者认 为 规范关 于起升高度限位器 的设 计要求对于冶金 电动葫芦应具有一定 的指导和参 照意义。据此对事故冶金电动葫芦的 电气控制设 计作改进，以期达到 规范的相关要求。 3改进措施 3 - 1 电气控制设计的改进 改进后 的冶 金 电动 葫芦 电气 原 理 图 控 制 回路 如 图 2所示 。即在原 图 1控 制 回路 中 的 第 2级螺杆式起升高度限位器 S Q 2的常闭触点上 并联 1 对上升接触器 K M2的常 闭辅助触点 K M 2 。 原 图 1中的动力 回路及元器件名称 、代号均未作 改变 。 图 2 改进后的冶金电动葫芦电气原理图 控制回路 一 1 2 0 3 ． 2 改进后的电气原理分析 改进后 ，冶金电动葫芦 的第 2级 螺杆式起升 高度限位 电气控制设计原理分析如下 第 2级螺杆式起升高度限位器 S Q 2动作 ，并 切断冶金 电动葫芦上的总动力电源，使起升机构 停止上升运行的分析同前 一司机 即可按下启动按 钮 s B 2 一总线路接触器 K M1得电吸合并 自保 在 总线路接触器 K M1回路中，虽然 S Q 2处于断开状 态 ，但上升接触器 K M 2的常闭辅助触点 K M 2此时 已恢复闭合状 态 一总线路接触器 K M1主触点 闭 合一接通冶金 电动葫芦上 的总动力电源一 按下下 降运行按钮 s B 4 一 下降接触器 K M 3得 电吸合一 下 降接触器 K M 3主触点 闭合 一起 升 电机 M1得 电、 制动器 Z D得电松闸一起 升机构作下 降运行。 若 司机按下启动按 钮接通冶金电动葫芦上 的总动力 电源后 ，仍继续按下上升运行按钮 S B 3 一上升接触 器 K M2得电一 串联在总线路接触器 K M1回路中的 常闭辅助触点 K M2断开一总线路接触器 K M1瞬间 失电并切断冶金电动葫芦上 的总动力 电源，起升 机构则未能作上升运行。 改进后的冶金 电动葫 芦 电气控制设 计原理表 明，当第 2级螺杆式起升高度限位器动作时能可 靠切断起升机构 的起升动力源 ，使起升机构停止 上升运行。同时又能通过简单操作 即可恢复起升 机构作下降方向运行的电源，从而便可操纵起升 机构 作下 降运 行 ，这 样也 就 能有 效 地避 免 前述 “ 冻包”事故的发生。 4小结 起升高度 限位器 电气控制 的设计不仅要求起 升高度 限位 器动作 时，能 自动切 断起升 动力源 ， 从而促使起升机构停止上升运行 ；而且 当起 升机 构停止上升运行后 ，还应保 留作相反方 向运 动的 电源，能通过正 常操纵 如按钮盘等操 纵装置 使起升机构作下降运行。同时 ，笔者还建 议能否 将此要求在起重机械检验规则 中予 以明确 ，以更 好地指导检验工作。 起重运输机械 2 0 1 5 1 1 淬 火起重机 起升机 构制动器 的改进设计 刘峰 株洲天桥起重机股份有限公 司 株洲4 1 2 0 0 1 摘要当前国内淬火起重机起升机构制动器一般采用单推动器结构 ，主要以手动释放或断电后蓄电池与 逆变器组合供电点动释放 2种方式实现紧急松闸功能。手动释放方式存在操作难度大的问题，蓄电池与逆变器 组合成本较高。针对这 2 种方式 ， 对淬火起重机起升机构制动器进行改进设计 ， 将单推动器改为双推动器，使 制动系统更简单，并且节省了成本。 关键词 淬火起重机 ；紧急松 闸 ；制动器 ；双推动器 ；交流推动器 ；直流推动器 中图分类号 T G 2 3 1 ． 1 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 1 0 7 8 5 2 0 1 5 1 1 0 1 2 1 0 2 Ab s t r a c t T h e b r a k e o f l i f t i n g me c h a n i s m o f t h e q u e n c h i n g c r a n e i n C h i n a u s e s t h e s i n g l e d r i v e s t r u c t u r e t o r e a l i z e t h e e me r g e n c y b r a k e r e l e a s i n g f u n c t i o n b y ma n u r e l e a s i n g o r p o we r s u p p l y i n c h i n g r e l e a s e d b y c o mb i n i n g a c c u mu l a t o r a n d i n v e r t e r a f t e r p o we r o f f ． Fo r ma n ua l r e l ea s i n g，t he o p e r a t i o n i s d i ffic u l t，wh i l e c o mb i n i n g a c c umul a t o r a nd i nv e r t e r i s o f h i g h c o s t ． F o r t h e t wo mo d e s ，i mp r o v e d d e s i g n i s ma d e o n t h e b r a k e o f t h e l i f t i n g me c h a n i s m b y c h a n g i n g t h e s i n g l e d r i v e r t o d o u b l e d r i v e ，wh i c h i s s i mp l e r a n d s a v e s c o s t s ． Ke y wo r d s q u e n c h i n g c r a n e ；e me r g e n c y b r a k e r e l e a s i n g ；b r a k e ；d o u b l e d ri v e ；AC d r i v e；DC d r i v e 0 引言 用于立式井 淬热处理工艺 的淬火起重 机 ，要 求具有快速下降和在事故状态下紧急松闸的功能。 在 国家标准未 规定紧急松 闸功 能需 在司机室操作 控制的要求 之前 ，国内淬火起重机 紧急松 闸机构 主要有 2种 一种是起升制动器带 手动释放功能 ， 紧急情况 时工作人员至起重机 小车上进行手动松 闸；一种是采用 特殊 的连杆机构 与制动器 的手 动 释放装置相连 ，紧急情况时工作 人员在地面拉绳 牵动制动器手动 释放装置动作。两者都 由于操作 位置和司机室有 着一段距离 即存在 失控时段 ，且 操作难度 大。因此 ，对 于制动器 的松 闸功能需 要 开发出比较便捷 的操控方式 ，国家机械行业标 准 相应增加了紧急松闸功能 “ 能在司机室操作控制” 的要求 。 采用蓄电池输 出直 流电 ，通 过逆变器将直 流 电转换为交流 电，以作 为起 重机外部断 电或 主控 制电路故 障时，给起升制动器供 电 ，实现 紧急松 闸功能，并 能在司机室进行操作 控制。但具有 快 速下降功能 的起升机构制 动器制 动力矩大 ，制动 功率较大，而大功率逆变器成本较高。 将制动器结构 由单推动 器改 为双推动器 ，取 消逆变器 ，既可以实现在 司机 室操作控制 ，又降 低 了成本。 1 结构 组成 淬火起重机下降速度 较快 ，一般是起升 速度 的 2～ 3倍 ，国家机械行业标准要求淬火起重机快 速下降系统的制动距离不超过 5 0 0 m m，需要 的制 动器制动力矩 大，如果选用轮式制 动器或电磁制 动器 ，则选型规格较大 ，甚 至常用规格达 不到制 动力矩要求 ，所以，选用电力液压盘式制动器。 如图 1 所示 ，单 推动器 的电力 液压盘式制动 参考文献 [ 1 ]T S G Q 7 0 1 5 --2 0 0 8 起重机械定期检验规则[ S ] [ 2 ]G B ／ T 3 8 1 1 2 0 0 8 起重机设计规范[ S ] ． 起重运输机械 2 0 1 5 1 1 作 者蒋元栋 地 址苏州市姑苏区平泷路 1 8 8号 邮 编 2 1 5 0 3 1 收稿 日期 2 0 1 4 0 91 9 1 21