劉劍鋒 李記葉

（山東省特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院泰安分院 泰安 271000）

帶自診斷功能的門(mén)式起重機(jī)糾偏裝置

劉劍鋒 李記葉

（山東省特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院泰安分院 泰安 271000）

起重機(jī)在工作過(guò)程中，可能會(huì)因?yàn)楦鞣N原因出現(xiàn)跑偏現(xiàn)象，尤其是大跨度（大于或者等于40m）的門(mén)式起重機(jī)和裝卸橋，一旦出現(xiàn)跑偏而不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)糾正，其后果將是難以估量的。為防止工作過(guò)程中出現(xiàn)偏斜和啃軌事故，應(yīng)設(shè)置偏斜顯示或者限制裝置。為了保證偏斜限制裝置有效可靠的工作，分析了可能導(dǎo)致起重機(jī)跑偏的原因，并設(shè)計(jì)了糾偏裝置的自診斷功能，實(shí)現(xiàn)了糾偏裝置的有效可靠工作。

起重機(jī) 跑偏 糾偏裝置 自診斷

起重機(jī)械是現(xiàn)代生產(chǎn)中不可缺少的搬運(yùn)設(shè)備，被廣泛地利用在各個(gè)領(lǐng)域內(nèi)，大大減少了體力勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了生產(chǎn)效率。在起重機(jī)械帶來(lái)便利地同時(shí)，其潛在危險(xiǎn)也是不可忽視的，其中跑偏就是實(shí)際使用中最容易忽視的危險(xiǎn)之一。門(mén)式起重機(jī)和裝卸橋在運(yùn)行過(guò)程中，其大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)，由于安裝偏差、兩側(cè)所受到的運(yùn)行阻力的不同、車(chē)輪打滑程度以及直徑差異、傳動(dòng)效率的差異、兩端傳動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)滑差率的微小差值等原因的影響，橋架兩端支腿的運(yùn)行速度往往會(huì)不同步，而且行走距離越長(zhǎng)，異步性的誤差積累也會(huì)越大，因此會(huì)導(dǎo)致一端支腿超前另一端的支腿，造成起重機(jī)在偏斜狀態(tài)下運(yùn)行的狀態(tài)，偏斜過(guò)大時(shí)，會(huì)造成金屬結(jié)構(gòu)損傷甚至損壞，并使起重機(jī)啃軌，嚴(yán)重偏斜時(shí)，會(huì)燒壞電動(dòng)機(jī)，構(gòu)成工作事故隱患[1]。故此，為了保障安全工作，TSG Q7016—2008《起重機(jī)械安裝改造重大維修監(jiān)督檢驗(yàn)規(guī)則》和TSG Q7015—2008《起重機(jī)定期檢驗(yàn)規(guī)則》要求：對(duì)于大跨度（大于或者等于40m）的門(mén)式起重機(jī)和裝卸橋，檢查是否設(shè)置偏斜顯示或者限制裝置[2]。

1 門(mén)式起重機(jī)大車(chē)糾偏裝置的設(shè)計(jì)及自診斷功能的實(shí)現(xiàn)

門(mén)式起重機(jī)或裝卸橋柔性支腿與剛性支腿相比較而言，其運(yùn)行時(shí)的變形量將會(huì)更大，能夠較容易測(cè)出其偏移量，所以偏斜調(diào)整裝置通常安裝于柔性支腿處。

GB 6067—2010《起重機(jī)械安全規(guī)程》中第9．2．11規(guī)定：跨度大于40m的門(mén)式起重機(jī)和裝卸橋應(yīng)裝設(shè)偏斜指示器或限制器。當(dāng)兩側(cè)支腿運(yùn)行不同步而發(fā)生偏斜時(shí)，能向司機(jī)指示出偏斜情況，在達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)定值時(shí)，還應(yīng)使運(yùn)行偏斜得到調(diào)整和糾正[3]。根據(jù)起重機(jī)械安全規(guī)程、大跨度門(mén)式起重機(jī)大車(chē)運(yùn)行的特點(diǎn)及經(jīng)濟(jì)性的要求，筆者通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的試驗(yàn)設(shè)計(jì)了門(mén)式起重機(jī)糾偏裝置以及該糾偏裝置的自診斷功能，其控制原理如下所述：

1）大跨度的起重機(jī)其大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)所采用的電動(dòng)機(jī)一般為繞線式異步電動(dòng)機(jī)(YZR)[4]，因此可以采用通過(guò)接入或者切除電阻改變電動(dòng)機(jī)運(yùn)行速度的調(diào)速方法實(shí)現(xiàn)調(diào)速。在大車(chē)控制線路中裝設(shè)控制接觸器RM1、RM2，來(lái)控制電機(jī)電阻的通斷。其大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)的主電路如圖1所示。

圖1 大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)主電路

2）大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)正常運(yùn)行時(shí)，大車(chē)的四個(gè)車(chē)輪在一個(gè)平面內(nèi)處于正方形的四個(gè)頂點(diǎn)位置，并且四個(gè)車(chē)輪與大車(chē)軌道處于平行的狀態(tài)，如果大車(chē)不同步，會(huì)出現(xiàn)一側(cè)快一側(cè)慢的情況，這時(shí)大車(chē)的四個(gè)車(chē)輪處于平行四邊形的四個(gè)頂點(diǎn)上，在車(chē)輪外側(cè)裝設(shè)兩個(gè)或四個(gè)接近開(kāi)關(guān)分別為JM1，JM2(JM3、JM4)，用來(lái)檢測(cè)車(chē)輪與軌道的平行情況，以此來(lái)檢測(cè)大車(chē)運(yùn)行是否出現(xiàn)偏斜。

3）正常運(yùn)行情況下，車(chē)輪外側(cè)的接近開(kāi)關(guān)JM1、 JM2與軌道平行，此時(shí)接觸器不動(dòng)作，因而控制電阻接觸器RM1、RM2得電，其常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，兩臺(tái)電機(jī)處于正常狀態(tài)，電機(jī)的速度相同。

4）當(dāng)一側(cè)支腿的電機(jī)運(yùn)行稍快時(shí)，將出現(xiàn)一側(cè)車(chē)輪超前，一側(cè)車(chē)輪落后，此時(shí)起重機(jī)處于跑偏狀態(tài)中，這時(shí)自診斷功能如果檢測(cè)到一側(cè)大車(chē)輪緣與軌道頭的距離超過(guò)設(shè)定值時(shí)，糾偏指示燈亮，提醒當(dāng)前起重機(jī)已經(jīng)跑偏；同時(shí)自診斷功能觸發(fā)糾偏裝置工作。起重機(jī)跑偏形成情況如圖2所示。

圖2 門(mén)式起重機(jī)車(chē)輪偏斜示意圖

5）為了確保糾偏裝置安全可靠的工作，在此筆者設(shè)計(jì)了糾偏裝置的自診斷功能，以實(shí)現(xiàn)糾偏裝置的可靠工作，這避免了作業(yè)人員過(guò)分依賴(lài)糾偏裝置而發(fā)生事故。該門(mén)式起重機(jī)的大車(chē)輪踏面比軌道頭的寬度大40mm，因此，該糾偏裝置設(shè)置為：當(dāng)一側(cè)大車(chē)輪緣與軌道頭的距離在8mm內(nèi)時(shí)，糾偏指示燈亮，提醒當(dāng)前門(mén)式起重機(jī)已經(jīng)跑偏；同時(shí)裝置執(zhí)行4）的糾偏功能，使門(mén)式起重機(jī)能恢復(fù)正常工作。其具體的原理如下所述：

首先：對(duì)自診斷裝置的有效性進(jìn)行驗(yàn)證。在起重機(jī)停錨的位置，兩軌道的內(nèi)側(cè)各設(shè)置一個(gè)金屬板，分別為JZM1和JZM2，并在起重機(jī)兩側(cè)端梁上相應(yīng)位置各設(shè)置一個(gè)傳感器ZM1、ZM2，當(dāng)起重機(jī)到達(dá)停錨位置時(shí)應(yīng)能使ZM1和ZM2動(dòng)作；在軌道的外側(cè)各設(shè)置一個(gè)金屬板，分別為JJM1和JJM2，在ZM1與ZM2起作用的同時(shí)，JJM1和JJM2應(yīng)能使JM1和JM2也動(dòng)作。在停錨位置，如果糾偏裝置正常指示燈LED亮，則說(shuō)明糾偏裝置是有效的，此時(shí)可以開(kāi)始正常工作；如果指示燈不亮，則說(shuō)明糾偏裝置已經(jīng)失效。該裝置的設(shè)計(jì)如圖3所示。

其次，在門(mén)式起重機(jī)的整個(gè)工作過(guò)程中，自診斷功能始終處于工作狀態(tài)，當(dāng)檢測(cè)到一側(cè)大車(chē)輪緣與軌道頭的距離在8mm內(nèi)時(shí)，啟動(dòng)糾偏裝置工作。設(shè)JM1超前，JM2落后，JM1與軌道接近，當(dāng)檢測(cè)到一側(cè)大車(chē)輪緣與軌道頭的距離在8mm內(nèi)，此時(shí)JM1動(dòng)作，控制電阻接觸器RM1動(dòng)作，斷開(kāi)電阻連接，使電機(jī)轉(zhuǎn)子一相開(kāi)路，電阻無(wú)限大，使JM1側(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)速降低，逐步實(shí)現(xiàn)與另一側(cè)電機(jī)的同步。當(dāng)兩側(cè)電機(jī)同步，接近開(kāi)關(guān)與軌道的距離處于正常狀態(tài)時(shí)，JM1停止工作，使控制電阻開(kāi)路接觸器RM1停止工作，串入的電阻恢復(fù)正常狀態(tài)。反之JM2動(dòng)作，根據(jù)上述五點(diǎn)工作原理，設(shè)計(jì)其電氣控制設(shè)計(jì)如圖4所示。

圖3 診斷裝置的設(shè)計(jì)

圖4 糾偏裝置及自診斷功能電氣控制原理圖

其中RM1和RM2為電阻切換接觸器，其型號(hào)為5SJ6-D16A，1極動(dòng)力保護(hù)型；ZJ1和ZJ2為中間繼電器，選用歐姆龍公司型號(hào)為MY2N-J 220V的中間繼電器；JM1和JM2為檢測(cè)跑偏的接近開(kāi)關(guān)，其型號(hào)為L(zhǎng)P-18N8C/LP-18P8C，選擇NPN型三線式接近開(kāi)關(guān)，其感應(yīng)距離為8mm，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求的需要；ZM1和ZM2為診斷糾偏裝置是否有效的接近開(kāi)關(guān)，其型號(hào)為供電為L(zhǎng)P-18Y8C，二線式接近開(kāi)關(guān)，其感應(yīng)距離為8mm，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)需要。

2 總結(jié)

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的反復(fù)試驗(yàn)，該糾偏裝置即能有效的實(shí)現(xiàn)糾偏裝置的自診斷，又能自動(dòng)地根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整和糾正，避免了因糾偏裝置失效而發(fā)生啃軌事故，減少了該門(mén)式起重機(jī)械事故的發(fā)生頻次。根據(jù)測(cè)算，該裝置能保證大車(chē)車(chē)輪的使用壽命達(dá)到25個(gè)月以上，節(jié)約電能10%以上。該裝置同時(shí)滿(mǎn)足了TSG Q7015—2008與GB 6067—2010兩者的要求，是符合安全要求的保護(hù)裝置。

[1] 王福綿．起重機(jī)械技術(shù)檢驗(yàn)[M]．北京：學(xué)苑出版社，2000：72-74．

[2] TSG Q7016—2008 起重機(jī)械安裝改造重大維修監(jiān)督檢驗(yàn)規(guī)則[S]．

[3] GB 6067—2010 起重機(jī)械安全規(guī)程[S]．

[4] 謝劍剛．起重機(jī)大車(chē)運(yùn)行“啃道”現(xiàn)象治理[J]．武漢：武漢科技大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2003，（6）：152-154．

Gantry Crane Rectifying Device with Self Diagnosis Function

Liu Jianfeng Li Jiye
(Shandong Special Equipment Inspection Institute Tai'an Branch Tai'an 271000)

In the working process, crane possibly appears deviation phenomenon because of various reasons, especially the gantry crane and loading bridges with large span (greater than or equal to 40m), once deviation appears and cannot be discovered and corrected timely, the consequences will be immeasurable. To prevent deflection and gnawing rail accident occurred during work, the skew display or limit device should be set. In order to ensure defection limiting device work effectively and reliably, the writer analyzes the possible cause of the deviation of the carne, and designed self-diagnostic function, and it made corrective devices work effectively and reliably.

Crane Deviation Corrective devices Self-diagnostic

X941

B

1673-257X(2017)01-0032-03

10．3969/j．issn．1673-257X．2017．01．007

劉劍鋒(1973～)，男，本科，高級(jí)工程師，從事特種設(shè)備安全及檢驗(yàn)工作。

2016-04-12）