桥式起重机运行控制与故障分析

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桥式起重机运行控制与故障分析罗 飞(长江三峡通航管理局 ，湖北 宜昌 443002)基于桥式起重机在三峡船 闸中的应用，介绍桥式起重机大车、小车、起升机构电气系统的组成、原理及在运行中出现的典型故障，并提 出相应的处理措施。

桥式起重机 Pr C 变频器 拖动 故障三峡船闸桥式起重机布置在船闸上游 207m高程轨道梁处。由于三峡水库水位变化大，因此需根据上游水位适时操作桥式起重机提升或下放叠梁门、事故检修门至-闸首门槽内，使水下叠梁门门顶至水面保持 5～10m的通航水深；在船闸出现事故时，操作桥式起重机落放事故检修门挡住上游来水进行船 闸检修或事故抢修，以防事故扩大。因此，桥式起重机的安全可靠运行是保证三峡船闸高效畅通的必要条件。

1桥式起重机组成与运行工艺桥式起重机运行机构主要包括大车、小车、起升机构、夹轨器、防风锚定装置、通信电缆卷筒等。大车沿轨道梁横向运动，小车沿船闸中轴线方向运动，起升机构做垂直升降运动。

(1)大车运行机构互锁保护：左右行程限位开关动作，机构停车，只能反向运行；夹轨器张开，机构才能运行；锚定提起，机构才能运行；超风速，机构停车；通信电缆卷筒故障，机构不能运行；端梁门打开，机构不能运行。

(2)起升机构互锁保护：上下行程限位开关动作，机构停止，只能反向运行；起重量限制器超载，机构只能下降。

(3)小车运行机构互锁保护：前后行程 限位开关动作 ，机构停车，只能反向运行；夹轨器张开，机构才能运行 ；锚定提起，机构才能运行；超风速，机构停车。

2桥式起重机电气系统组成与控制原理2.1供电系统组成桥式起重机供电系统由坝面配电箱、安全滑触线、集电器组成。变电所送两回电源至配电箱，采取三相四线制供电方式，其中第四线是 PE接地线。

2.2 PLC控制系统组成2.2.1 PLC配置及网络通信西门子 S7-300是整个桥式起重机控制系统的核心。

收稿 日期：2012-09-18硬件组态中，主站配置了 2个 CPU(主从关系)，均为CPU319-3PN/DP型，不具备热备冗余功能，-旦主 CPU故障，整个 PI c系统就故障停机；MMC内存卡(2MB)存储用户程序 和数据块，采用 Profilous-DP现场总线。主CPU配置 CP342-5通信拈，实现与工控机(配置 CP5611网卡)和从 CPU的通信。位于 CPU上的分布式处理 DP接口与 Profibus-DP现场总线相连，实现CPU与ET2O0M远程 ]/o站点的通信。两条 Profibus-DP现场总线与变频器CBP通信板、绝对值编码器、起升挂钩梁 ET2OOM 站上冗余配置的 IM153-1拈以及其它机构的 IM153-1拈相连，实现 PI C与现场分散 i/o设备间的通信。系统配置结构如图 1所示。

图 1 配置结构 图2.2.2 PLC软件设计桥式起重机 PLC采用 Step7 V5.1编程软件，SimaticNET网络通信；工控机使用 Wincc-V5.0监控软件；触摸屏使用 Protool V5.2-TP37编程软件。PI c程序采用结构化编程，包括 组织块 OB，功能块 FB、FC及 系统块SFC、SFB。组织块 OB1执行主程序并在每个扫描周期调用功能块实现对整个桥式起重机的控制以及进行中断事件处理。功能块 FB、FC可实现特定功能，主要包括大、小车与起升机构的控制，接触器、断路器故障的检测与分类处理，信号的采集与处理，通信，ET200-I/扩展机架模块状态检测，变频器控制等。

2.3 电力拖动小车由传统的绕线式电机驱动，动力电源由可逆接触器换向后，再经过载保护器接至定子回路；转子回路串接有五段三相对称电阻，由 PI C数字量输出拈输出控制接触器的通断，实现对各段电阻的投切，从而获得不同的电工技术 l 2013 l 1期 l45电机机械特性曲线，使小车平稳起动和制动。

大车、起升机构采用西门子 6SE703l交流变频调速器驱动，区别在于大车采用变频器驱动，起升机构采用整流/回馈单元和逆变器驱动。大车变频器为交-直-交 PWM型调速控制装置，输出频率范同为 0～600Hz。大车减速或刹车时，为了防止过压跳闸，在电机反馈电压使直流母线电压超出允许值时，将制动单元和制动电阻投运，让反馈能量转化为热量泄放，以维持直流母线电压在允许值内。对于起升机构，如果进线电网电压为了相 AC 400V，那么起升机构整流 回馈单元输出到直流母线的电压为 545(1±3 )V，逆变器输出频率范围为 0～7OHz。起升机构下放重物时处于发电状态，此时可通过-台自耦变压器将发电能量回馈到电网。变频器和逆变器功能 由 SimovisV5.4变频传动软件实现。

3故障分析峡船闸两线桥式起重机投运至今，发生机械类故障(缺陷)45次，其中液压系统 39次。在这 39次中有 35次由渗漏导致，主要包括管路与接头渗漏油 lO次、阀块(阀件)渗漏油 12次、油缸渗漏油 7次、油箱油位类 6次，可见，常见机械故障主要是液压系统管路及阀件渗漏油导致。另外，桥式起重机发生电气类故障共 53次，其中检测设备故障 4O次、控制设备故障 lO次、其它设备故障 3次，可见，常见的电气故障主要是检测设备故障。

(1)供电电源故障。发生故障的前-天，桥式起重机运行良好；故障发生时，运行中的大车、小车突然停机。

针对事故现象，首先对桥式起重机的电气回路进行了检查，主电源断路器在失压脱扣位置，总断路器上端三相电压均在 380V左右，主控电路均无异常。分析认为，滑触线至总断路器段的电气线路可能存在问题，于是检查集电器与滑触线的接触面。检查发现 A、B、C三相中 B相集电器滑靴弹簧件断裂造成 B相供电接触不良，引起 虚电压 ”故障，南此可推知是因机构在运行过程欠压而导致主断路器跳闸。

(2)机构不动作故障。发生故障时，大车 能向南移动，不能向北移动，触摸屏显示 大车运行故障 ”。钊 对该故障，先根据互锁保护工艺进行分析判断，而实际情况是大车并未行至极限限位位置，通信电缆卷筒也无故障；随后检查大车控制器件接线，发现大车左极限限位开关(室外)虽然没有动作，但是与该限位开关常闭触点串联的继电器 KA误动。KA误动导致接入 PI C数字量输入拈的KA唱触点断开，致使 PI C程序认为大车已到左极限位置，从而出现故障。

起升机构上升-段距离后，触摸屏显示两吊点高度差不断增大，最大达到210mm，停机进行单吊点调偏，消除高度差后再次运行，故障仍存在，于是推测起升机构卷筒轴角编码器损坏或有接线问题。检查接线与编码器均正常，最后发现起升电控柜内电路板的-个 CUVC(变频器通用电脑板)控制插头松脱。

(4)PI C拈故障。桥式起重机上电后，无法使大车移动，触摸屏显示 大车抱闸故障 ”。根据 PI C程序 ，PI C数字量输出拈输 出高电平控制接触器 K00动作，使大车制动器松闸，在 PI C输入拈检测剑松闸到位行程开 关 K 的唱 触点闭合后 ，大车才能运行 。观察 PI C输出拈控制点，发现该点的 I ED灯闪烁后熄灭，说明该点存在过载损坏可能。更换该输出模块后故障消除。