绝缘起重机绝缘可靠性分析与改善措施探讨

（安顺市特种设备检验所，贵州 安顺 561000）

近年来，我国的国防事业和建材工业都得到了显著的发展，铝、镁、钛等新型材料在航天工程和建材工业中的应用也越来越广泛，这些材料应用范围的扩展使我国的金属冶炼车间数量逐渐增多，这就对绝缘起重机的需求也会越来越多。绝缘起重机主要适用于大电流、低电压的铝电解生产车间环境，对完成生产中的加料、吊运电解熔液、更换阳极等工作发挥着重大的作用，是电解铝车间重要的设备。绝缘起重机绝缘可靠与否关系着车间工作人员和机械设备的安全，因此，探讨其可靠性与改善措施具有重要的现实意义。

1 绝缘起重机工作环境条件、特点及绝缘方式

电解铝、电解镁、电解铜等环境相差较大，采取绝缘的方式也不同，所以说，绝缘起重机并不能完全适用于电解行业。绝缘起重机在电解铝车间的主要工作是更换阳极和吊运铝水包。在电解铝车间中，主要为直流电，电解槽与地是绝缘的，一般，每个电解铝车间都有几十个电解槽，这些电解槽是相互串联着的，单个电解槽的电压为4.1V-4.5V，串联而成的电解槽的直流电流为60kA-80kA，最高可达到500kA-600kA，电压可达到400V-900V。

铝在电解槽中熔炼为铝液，然后可用绝缘起重机起吊一个吸液缸通过负压将熔炼好的铝液吸到真空罐中，然后即可铸锭。起重机在起吊的时候，其桥架金属结构必然会通过大车轨道接地，加上铝液和吸液缸都是导电体，所以，阳极上的电荷不能流向起重机的桥架结构，否则将会形成相与地或泄露电流间的短路回路，破坏绝缘，导致变压器的交流侧跳闸，如果短路电流强大，将会烧断钢丝绳，造成重大的设备事故和安全事故。因此，绝缘起重机的钩头与桥架之间需要有可靠的绝缘，起重机通常要求要设有三道绝缘系统即吊钩与滑轮、起升机构与小车架、小车架与大车，其绝缘的可靠性应作为衡量绝缘起重机的重要指标。

由于电解铝车间环境具有强磁场、高温熔性、多粉尘、多氟化氢烟气等特点，为了保证工作人员和设备的安全，绝缘起重机在满足其绝缘性能外，还必须具有耐高温、防尘防腐的特点，以更好适应车间的环境。

绝缘起重机绝缘方式的分类：绝缘起重机一般有3级绝缘，一种方式是吊钩——钢丝绳绝缘+钢丝绳——小车架绝缘+小车架——桥架绝缘，此方式的第一级绝缘是采用绝缘吊钩，一般使用外购成品绝缘吊钩；第二级绝缘为钢丝绳与小车架的绝缘（即起升机构与小车架绝缘），采用的方式是在小车架定滑轮、卷筒、起升电机、减速机、制动器等起升机构零部件支座上加装绝缘套管、垫板等绝缘材料保证其与小车架绝缘；第三级绝缘是在小车架的角形轴承架上加装加装绝缘套管、垫板绝缘材料保证与桥架绝缘。另一种绝缘方式是吊钩——小车架绝缘+小车架——桥架绝缘+桥架——大车轨道绝缘（即起升机构绝缘+小车架绝缘+桥架绝缘）。采用本方式时，吊钩与钢丝绳之间没有绝缘，采用的时通常的吊钩，但是有些大型企业，为了提高工作效益，钩头材料未使用普通的锻钢，而是采用锻造不锈钢，确保在强磁场环境下吊钩与被吊物品之间不发生磁场变化，保证吊钩工作顺畅。其第一级绝缘就是第一种绝缘方式的第二级绝缘，本绝缘方式的第二级绝缘就是第一种绝缘方式的第三级绝缘，而本绝缘方式的第三级绝缘是采用的桥架与大车轨道的绝缘有两种方式，一种是在大车角形轴承架上加装绝缘，与第一种绝缘方式中小车架对桥架的绝缘处理方法一样，加装绝缘套管、垫板确保绝缘。另一种方式是采用绝缘大车车轮，这是一种外购成品，它是在轮缘与轮轴之间加入绝缘材料的绝缘车轮。

2 绝缘起重机绝缘可靠性改善措施

2.1 三道绝缘系统的改善

为了保证绝缘起重机绝缘的可靠性，根据使用环境和使用要求可将绝缘起重机可设置三道绝缘系统，这三道绝缘系统主要包括吊钩与滑轮之间、起升机构与小车架之间、小车架与大车之间，每道系统之间绝缘的电阻都不应小于1MΩ，每道绝缘系统的可靠度为1/RS=1/R1+1/R2+1/R3+1/R4+…1/Rn，由此可以看出，绝缘起重机绝缘的可靠度是由每一个绝缘子系统的可靠度组成的，一个绝缘子系统的失效将会影响整个系统的可靠性，因此，应尽量减少每道绝缘系统中子系统的个数。

起重机的吊钩与电解液是导电性能上是连通的，因此，吊钩与滑轮（或第二种绝缘方式的小车架）之间的绝缘尤为重要，不能将吊钩中的电流导入滑轮的钢丝绳（或第二种方式的小车架）内，以免设备的零部件其他级绝缘失效，从而引起设备事故；起升机构与小车架之间的绝缘系统主要作用是当吊钩与滑轮之间的绝缘环节失效的时候能保证绝缘起重机的安全，避免电解液飞溅导致滑轮钢丝绳带电时钢丝绳出现安全问题；小车架与大车之间的绝缘是三道绝缘系统的最后一道防线，若前两道绝缘系统都失效，这道绝缘系统可保证操作人员和设备的安全。

2.2 绝缘系统失效警报

必须注意的是，若前两道绝缘系统同时失效，最后一道绝缘系统虽然能为操作人员和设备的安全提供保障，但是危险还是有可能产生的，所以，防止绝缘系统的失效非常关键。因此加装绝缘失效自动声光报警装置很有必要，可在绝缘起重机进线隔离变压器处设置与起重机"地"之间的绝缘监测继电器，并将继电器与电源的总开关之间装置关联锁。这样，当起重机的绝缘系统失效的时候，继电器就会自动通过声光报警装置发出警报，及时向起重机操作人员传达失效信号，使操作人员能够及时关闭起重机的总电源，并及时进行绝缘检查和维修，避免因绝缘系统失效而导致不必要的人员的伤亡和设备的损坏。

2.3 控制绝缘起重机的感应电

小车架与小车轮绝缘系统中，小车上其中任意一个电气设备中任意一相带电都能使绝缘起重机感应电产生。常规的凸轮控制系统并不能使绝缘起重机的感应电消失，目前大多数控制线路的主回路是由接触器、变频器、调压器等来控制通断的，主回路三相全部切除，限位开关的控制也在各线路的控制中，这个时候，电气设备将不会出现带电的情况，绝缘起重机也就不会存在感应电。如在使用中产生的感应电已经对人体产生明显的“电击”现象，可以通过采用RC电路，将各级绝缘的感应电卸放。

2.4 选择高性能的材料

材料的绝缘性能直接关系到每道绝缘系统的可靠度，因此，绝缘材料被要求要有足够的强度、良好的工艺、较大的电阻系数以及高压情况下不冷流的特性。目前，应用较多的高性能材料为环氧酚醛层压玻璃布板和布棒，这两种材料与一般的金属材料的加工工艺不同，在这两种材料的加工中，加工不当将会直接影响材料的使用性能和使用要求，所以，最好到专业的材料加工厂购买，如果购买实在困难必须自己加工的时候，要通过反复的实验选择最为合适的加工方法，材料加工后必须进行绝缘后处理，浸泡绝缘漆，提高材料的表面电阻和防潮性能。每级绝缘组装结束后应分别测量其绝缘，避免全部组装完成后查找绝缘失效点的困难。电解铝车间具有很强的磁场，吊钩的材质要选用防磁性较强的材料，防止吊钩因为车间磁场强度的也影响而被吊具吸附，影响绝缘起重机的正常作业。

2.5 检测绝缘起重机的绝缘系统

由于绝缘起重机的绝缘系统是由多个子系统组成的，为了防止绝缘系统失效影响绝缘起重机的可靠性，引起安全事故和设备事故，绝缘系统处设置了继电器和保护装置，所以在进行在进行绝缘检测的时候，务必要做好电气设备的隔离、断电等防护工作，避免设备受到损坏。每道绝缘电阻值不应低于1MΩ，当实测值大于1MΩ的时候，满足要求。

结语

绝缘起重机绝缘的可靠性直接关系着操作人员的人身安全和设备的安全，因此，必须将绝缘的可靠性作为衡量绝缘起重机安全、可靠与否的重要标准。绝缘系统失效将会导致安全事故和设备事故，所以，绝缘起重机的绝缘可靠性应贯穿于起重机的设计、制造、设置、安装、运输、检测、维护以及使用等一系列环节中，只有加大对绝缘起重机绝缘的改善力度，其绝缘的可靠性才能得到保障，绝缘起重机所工作的电解铝车间的生产才能安全的运行。

[1]徐宏伟.重工与起重技术[J].绝缘起重机绝缘的可靠性，2004（01）：11-12.