起重机械起升机构制动电气控制元件故障的改进方案

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在检验- 台 125/40 t、跨度为 22.5 m冶金桥式起重机时，K1l/K12-正转接触器、K21/K22-反转接触器、K71-起升机构制动器接触器的起升机构制动器控制电路，如图1所示。

图 1 起升机构制动器控制电路注：虚线框中K01(45，48)延时断触点为制造单位整改后增加。

1 电路动作逻辑描述当手柄离开零位时 ，K11～K22中会有相应的动作 ，这时K71吸合，则 K71(13，14)唱触点闭合、K71(31，32)常闭触点打开，因此K01不得电、K07得电，则 K07(43，44)唱触点闭合并自锁K71(13，14)触点，进而使 K71被 K07(13，14)触点锁住不能断开。

当手柄回零位后，K11 K22的常闭点全部闭合，同时因为K71被自锁，则K71(43，44)仍然闭合，K01时间继电器得电，K01(25，26)触点延时0.6 s断开(经验值)，解除K07自锁，K71失电，制动器闭合制动。

图 1中，K07的功能是在手柄回零位后 ，制动器延时 0.6 s制动 ，如果没有 K07，那么 K71在手柄离开零位后-直处于得电状态。手柄回零位后，制动器会在第-时间制动，这样对于位能负载机构的冲击是十分大的。为了减小这种冲击，根据经验值(0.6 s)，设定了K01时间继电器，在 K01的逻辑控制下延时控制制动器制动，这样可以使起升机构在不失速的前提下可靠制动，减小对机构的冲击。

2 问题的提出通过上述对制动器控制电路动作逻辑的描述，由于 K07的自锁控制的设置，使得制动器接触器 K7 1在手柄回零位前-直处于得电状态，这样也就意味着起重机起升机构制动器-直处于打开的状态。在手柄回零位时，由于 K07的自锁控制的设置，起升机构制动器的可靠闭合条件是：K11(31，32)、K12(31，32)；K21(31，32)、K22(31，32)常闭点闭合-K01得电-K01(25，26)延时断开-K07失电-K07(13，14)唱触点断开-起升机构制动器接触器K71失电-制动器闭合、制动。但是，在正反转接触器均已失电的情况下：①如果接触器 K01发生卡阻或K01(25，26)触点粘连，那么K07将不能解开其自锁，K07(13，14)唱触点仍然闭合，则K71不能失电。②同样 ，如果接触器 K07发生卡阻或 K07(13，14)触点粘连，则K71也不能失电。以上两种情况都将导致制动器不能正常闭合，最终会导致重物自由坠落严重事故的发生 ，后果不堪设想。③如果K01发生卡阻或触点 K07(13，14)断裂，将使K71意外失电导致制动器误动作。

因此，对起重机械起升机构电气控制元件故障的风险进行进- 步认真的思考是非常有必要的。 ·该情况类似于 2007年4月 18 Et发生的辽宁省铁岭市清河特殊钢有限公司炼钢车间 1台60 t的钢水包在吊运过程中倾覆的特别重大事故，其中对导致事故的直接原因认定为：炼钢车间吊运钢水包的起重机主钩在开始下降作业时，由于下降接触器控制回路中的-个联锁常闭辅助触点锈蚀断开，下降接触器不能被接通 ，致使驱动电动机失电；由于电气系统设计缺陷 ，制动器未能自动抱闸，导致钢水包失控下坠。辽钢事故”的发生引起了各方面的高度重视，在TSG Q7016-2008(起重机械安装改造重大维- 17-科学之友 Friend of Science Amateurs 201 3年03月修监督检验规则)B8.2条电气与控制系统检验”中增加了正反转接触器故障保护”的检验项目，很多文献针对 目前起升机构制动器电气控制电路的缺陷提出了多种电路的改进方案。查阅部分相关文献，其中-种整改方案如图 2所示：zc-正转接触器 、Fc-反转接触器 、ZDC-制动器接触器删除 起升机构的制动器接触器ZDC(17，18唱触点)自锁”，保留通过增加时间继电器- K91及其单-延时断开触点 -K91(57，58)，两个接触器转换档运行时，瞬间抢闸的控制环节”，使制动器接触器ZDC的线圈回路强制断开，然后制动器闭合，停止机构运行。

m ll !ll- ”n n n-t n《 . . -L1fT f，4-- ：lI1I F"I - - 1.2i，f I ：：：：.。 n. 旦 U- n竹 n n l UI c I'q 1 ” 口 t.3埔c- - 1"3，- 2 1"3t 2 ”!lIIl u-n图 2 辽钢”事故案例起升机构电器控制图案例过程分析：该事故应该是在起升机构下降3档切换 4档时发生的。由图2下降3档正转接触器ZC得电，换下降4档时有-个正转接触器 ZC与反转接触器 FC的切换 ，3档切换 4档时，ZC接触器失电ZC(11，12)常闭触点应该闭合，但由于 ZC(11，12)常闭触点断裂开路，致使Fc接触器不能得电，也就是ZC、FC接触器均失电，虽然ZC(17，18)、FC(17，18)均断开，(注：图 2改进前 ZC(17，18、FC(17，18)与 ZDC(17，18)自锁触点并联在ZDC线圈回路中)，但由于ZDC(17，18)触点自锁，ZDC接触器仍然得电，机构制动器不能 自动闭合，导致事故发生。

3 对制动电气控制元件故障风险分析的思考通过上述两个案例的分析可以看出，对于位能负载的起升机构的制动器控制，控制元件的故障对起重机械的安全影响是致命的，可以造成非常严重的后果。因此，对起重机械起升机构的电气控制元件故障风险的分析就显得尤为重要了。查阅相关安全技术规范及标准对电气控制的规定：①TSG Q0o02-2008《起重机械安全技术监察规程-桥式起重机》第五十二条规定：吊运熔融金属的起重机，起升机构应当具有正反向接触器故障保护功能，防止电动机失电而制动器仍然在通电，导致电动机失速造成重物坠落”。②TsG Q7O16-2OO8《起重机械安装改造重- 18-大维修监督检验规则》B8.2条规定为：电气与控制系统检验-正反转接触器故障保护”。(3)GB/T3811-20o8《起重机设计规范》7.5.6规定为：制动器控制线路应设有保护装置，在出现故障时能迅速切断电机和制动器的电源制动器的控制要采取预防措施，使得启动和制动时不出现任何失控的运动。”④GB6067。

1-2010《起重机械安全规程 第 1部分：总则》未规定相应的内容。上述这些条款的规定是非常必要的，但也是原则性的规定，对电气控制元件故障风险控制的规定应该更具体、更具操作性。

首先应该明确在位能负载机构的电气控制中(如起升机构、动臂变幅机构等)要考虑控制元件故障的风险，也就是要解决电气控制元件故障风险的控制范围；其次应该明确采取适当的方法(如容错技术等)来控制电气控制元件故障的风险，也就是要解决电气控制元件故障风险控制程度的问题。电气控制元件故障风险不可能完全规避，制定明确 、适当的风险控制程度会更具规范性、合理性。

4 结束语制动器电气控制元件故障风险的控制，-方面，在-定程度上提高了制动器的制动可靠性，即提高了起升机构的制动可靠性；另-方面，安全制动器更广泛应用也是提高起升机构制动可靠性的重要手段。

安全制动器是指在钢丝绳卷筒上装设的机械式制动器。当工作制动器上闸失效、高速轴联轴节断裂、减速机轴或减速机齿轮断裂以及其他原因使吊具超出设定运行速度时，投入使用。其信号采集主要来 自电机轴的编码器、卷筒轴编码器、工作制动器的开启(闭合)指示开关，如信号有误或信号比对有误，这时安全制动器将参与制动。