提高天车总控制稳定性的分析与研究

张 强

（山东钢铁股份有限公司莱芜分公司银山型钢宽厚板事业部）

0 引言

作为厂矿企业的起重运输机械，天车承担着原料和成品的倒运、发货以及检修吊物等吊装作业，是生产线正常运作期间不可或缺的重要设备之一。

1 现状分析

某生产线共有13台天车，主要用于日常生产、设备检修中的物料吊运，根据2013年全年天车的运行状况，对天车出现的故障次数、类型等数据进行了分析，如下图所示，从中得出：每台天车月平均故障次数为2.0次，其中由于主接触器不吸合造成的故障为1.2次，占总故障数的60%。

图 2013年某生产线天车故障次数统计

从以上数据来看，主接触器不吸合在现场的天车故障中占较大的比重，且接触器不吸合的原因较集中，经过排查及比对发现，其中存在两大主要问题。

1.1 交流接触器的日常维护不到位

接触器吸合后声响异常，由于接触器短路环损坏、磁轭与衔铁的接触面歪斜、不清洁或衔铁极面不平、E型铁心中间极面的气隙小于0.2mm、衔铁有卡滞等因素。

接触器的触头过热、烧伤、熔接。接触器主触头间的压力调节较小、接触不到位或衔铁表面脏污；三相触头调整差距大于0.5mm，动触头不能同时与静触头接触，在接触器合、断瞬间，拉弧严重；造成触头的烧伤、熔接。

接触器线圈过热。主要原因是：频繁点动等因素引起线圈过载；衔铁与磁轭接触不良、表面脏污或有卡滞处；触头间的压力大；短路环损坏；电源电压不稳定；固定衔铁的螺栓松动等。

接触器主触头的通断方式为转动式，接触器触头系统的结构为指式，触头开闭的同步性、接触压力的大小需要经常调整。这种通断结构决定了接触器较为频繁的维护周期，存在维护周期较短的特点。

1.2 天车的供电电压不稳定

天车的稳定运行也受到供电电源及馈电装置规格、材质等因素的制约，由于现场采用单电源供电，加之馈电材料导电性差、规格小，当天车远离电源进线侧时，压降增大，当天车供电电压低于额定电压的85%时，造成了接触器的触头过热、声响异常、不吸合等异常情况的发生。尤其是在季节交替、气温变化明显的一段时间内，因热胀冷缩的物理特性，馈电装置的部分区段会发生弯曲变形、上拱下挠等问题，导致受电器与馈电装置接触不良，出现缺相等故障，也是引起接触器不吸合的原因之一。

1.3 重锤限位等安全及检测装置频繁动作

上升限位调节位置高，距离终点安全限位（即重锤限位）过近，当起升高速上升动作，运行到上升限位的高度时，由于高速状态下减速过程的延长及制动延时，起升动滑轮组易越过起升限位，触及终点安全限位并引发其动作，从而导致总断路器跳闸，总接触器断开。

栏门关闭后活动间隙大，金属块偏离接近开关的感应区域，当天车大车机构运行过程中出现振动时，经常因接近开关的检测信号丢失，导致总控制的安全联锁回路断开，接触器线圈失电。

2 分析与改进

针对以上三点问题，分析问题的关键所在，并制定了相应的改进方案，逐一实施。

（1）从接触器的通电次数、额定电流、触头系统的结构以及电磁系统动作方式等技术参数着手，结合现场的作业及维护方式，对接触器进行了改型

1）确定主回路及控制回路线圈的额定电压，电压等级分别为：AC380V、AC220V。

2）确定额定电流的等级选择，主回路电流为295A，原接触器的额定电流为300A，依据接触器安装在箱柜内，由于冷却条件差，或间断运行时，电流要降低10%～20%的使用原则，将额定电流确定为400A。

3）按照天车间断运行的工作制及负载特性，在操作频率及使用类别的选择上，确定交流接触器的动作次数600次/h，使用类别为AC-3。

4）采用直动式的电磁系统动作方式及面接触式的触头结构。

综合上述几点依据，最终选取了Siemens生产的3TB系列及Schneider 生产的LC1系列的新型接触器，与原接触器比较，新型接触器有性能好、结构紧凑、技术性能显著提高的诸多优点，且多采用积木式结构，通过螺钉和快速卡装在标准导轨上的方式加以安装，便于维护。接触器不仅在噪声、振动等方面有了明显的改善，故障率也有了大幅度的降低。

（2）改善天车的供电

通过计算同一馈电装置上的天车总的最大工作电流及长距离压降，以及天车的供电系统要求。对天车的供电系统进行了优化。

将挂接在原断路器下端，与天车共用电源的其他用电设备进行了分离，提高了天车作业的安全系数。

对现场同一馈电装置的压降ΔU进行计算，即

式中，线路负荷为3200kW，长度为560m，导体为铝材，导体截面为130m2，因此，代入公式得电压降约为31V。

为此，将原馈电装置由单端供电改为两端供电，消除了因电压过低引起的接触器线圈失电，提高了天车供电的稳定性。

（3）调整安全装置及限位的动作范围

在满足现场生产需要以及安装规范的前提下，降低上升限位的高度，增大起升限位与终点限位之间的距离，避免高档上升引起终点限位的误动作，不仅降低了故障率，同时，也提高了设备的安全系数。

重新制作安装栏门插销，减小栏门关闭后的活动间隙，并调整栏门接近开关与金属块间的间距，栏门关闭后，确保金属块的活动范围都在接近开关的感应范围内，消除了因天车大车及其他机构在动作过程中出现车体振动时，造成接近开关感应信号的中断以及后续引发的总接触器断开等故障。

3 效果验证

通过以上多项措施的实施与改进，并经过较长一段时间的实践，将每月的天车运行状态及故障次数与2013年天车故障的统计数据进行同期对比，2014年以来，因天车主接触器本体及电源的不稳定因素引发的故障次数降低了98%，不仅提高了现场天车的作业率，同时也改善了天车的作业状态。

4 结束语

天车总控制回路的改进与安全实施的完善，不仅提高了天车作业的安全系数，也降低了设备故障率，降低了维护成本，对企业安全生产、降本增效的精益管理工作起到推进作用。

[1]裘为章. 实用起重机电气技术[M]. 北京: 机械工业出版社, 2001.

[2]臧广州. 常用低压供配电设备选型与安装使用技术手册[Z]. 吉林: 吉林科学技术出版社, 2006.