浅析铸造吊车主制卷动器控制

张 彬

(攀钢钒提钒炼钢厂,四川攀枝花617062)

浅析铸造吊车主制卷动器控制

张 彬

(攀钢钒提钒炼钢厂,四川攀枝花617062)

主要阐述了铸造吊车在直流改交流后,电流制动器改为电压制动器的控制原理,结合主卷减速机机械结构的原理分析并提出了制动器电气控制要求和我厂针对制动器控制安全的解决方案,总结了这几年实践中遇到的一些问题、解决办法和取得的效果,分析这些控制的优缺点并提出一些建议,对于其它吊车相似情况的控制系统,提供一定的借鉴和参考。

铸造吊车;制动器;调压装置;PLC(可编程序控制器)

1 引言

我厂铸造吊车采用直流电机驱动时,机械制动是将制动器线圈回路串入电机主回路,当电机得电,流过电机的电流增大,达到驱动制动器的力矩后打开制动器,能做到不下滑和溜钩。自1999年以后钢厂吊车直流改交流后,电压控制的液压制动器广泛应用在吊车上,为保证吊车的安全性,对吊车主卷制动器的电气控制需做更高的要求。

2 制动器的控制原理

目前我厂铸造吊车主卷采用品字形减速机(其中主减速机中的棘轮棘爪在正常工作时消除由于两个输入电动机转速不同带来的影响,保证两个卷筒组同步,单电机上升打开工作电机的两个制动器,通过主减速机的棘轮和棘爪的不可逆带动另一个卷筒同时转动上升,不会造成重物下滑)的主卷系统通常采用一套调压装置或者变频器控制两台电机(当其中一台电机损坏时另一台电机工作一个循环),每台电机两端两个制动器,制动器的动力回路独立于电机动力回路,控制信号是通过调压装置或变频器输出制动器开闸信号进入PLC,再由PLC综合其它保护信号控制制动接触器来接通或断开制动器的动力电源。

3 制动器的控制要求

由于铸造吊车吊运的高温液体钢水和铁水,同时属于位能负载,因此打开制动器前要保证电动机得电,整个主卷提升系统有足够的力矩克服负载转矩,确保在启动瞬间重物不会下滑。

制动器在制动时要在整个传动系统接近零转速时制动,避免高速制动,减少对减速机的机械冲击,同时又不会引起溜钩。

在起吊铁水或钢水的过程中其中一台电机损坏或一、二次断路造成另一台电机单电机工作时,如果另一台电机二次、电阻一相开路或电机二次匝间短路没被发现造成电机工作力矩减小,这时主卷系统打开4个制动器,一次减速机的棘轮机构失去作用,将会造成重物下滑,可能造成恶性安全事故。因此单电机上升工作时,只能打开工作电机的两个制动器,如果单机有足够的提升力矩将重物提起,工作电机的另一侧棘爪打滑,卷筒通过一次减速机的同步轴带动同步旋转。

制动器的电气控制回路、制动器本身动作出现异常、电动机失力矩时,能确保主卷运行安全可控。

图1 主卷机构图和棘轮棘爪剖视图

4 制动器的电气控制措施

(1)将主卷的4个制动器按照电机分成两组控制,每一组由一个接触器控制推动器,避免由一个接触器控制在粘连时4个制动器同时打开,造成重物堕落的风险(如图2)。

(2)在电机的动力回路中安装电流互感器检测电机电流,互感器信号经过电流放大器处理后输给调压装置的控制板,作为装置输出打开制动器的必要条件,同时可以通过参数设置打开和关闭制动器时设置电流的大小,确保在打开制动器的瞬间,电机有足够的力矩克服位能负载,关闭制动器时电机的速度接近零速,避免高速制动,减少对传动系统的冲击。

(3)取电机动力回路中方向接触器信号做为打开制动器必要条件,这从线路的硬件上再次保证只有在电机得电的情况下才能打开制动器。

(4)取制动继电器、接触器、开关信号、现场制动器检测信号进入PLC,与控制器零位和方向信号、调整装置制动器输出信号进行比较判断,当调压装置发出制动器打开指令时,现场制动器在程序设定时间未返回打开信号或制动器接触器一直处于断开状态, PLC将发出制动器打开故障信号并封锁装置输入信号,停止装置工作。当调压装置没有发出制动器打开指令时,现场制动器在程序设定时间内却一直返回打开信号或制动器接触器一直处于常吸状态,PLC将发出制动器接触器粘连故障或现场制动器卡阻不抱闸信号。在封锁装置输入信号停止装置工作,同时PLC再发出一个脱口信号,断开制动器动力开关,切断电源(如图3)。

(5)电机损坏或更换电机试方向需要单机工作时,为了确保吊车单机工作安全可靠,增加单机工作制动器控制程序:即单机工作时,首先试上升,上升正常,确认后再下降;上升只打开工作电机的两个制动器,下降时在确认了单电机正常有足够提升重物的能力后打开四个制动器下放重物,如果工作电机有缺陷没有足够的提升力矩提起重物,主卷系统只打开了工作电机的两个制动器,重物在主卷一次减速机棘轮机构的作用下不会造成重物下滑,起到保护作用(如图4)。

图2 制动器分组控制图

图3 单双机制动器PLC程序图

图4 制动器保护程序

5 我厂制动器控制的优缺点

(1)我厂制动器控制的安全性较高,由于机械采用“品”字形减速机,有轮棘爪的作用,只要有一台电机两侧的制动器能够起作用,整个制动系统就是安全的,所以安全系数较高。

(2)我厂制动器的电气控制保护较多,功能完善,但故障点增多,有时会误报一些制动器故障,同时保护程序动作时间调整难度较大,既要考虑制动保护的安全,又要考虑误报故障的频次。

(3)我厂制动器控制的安全仅限于在机械电机联轴器以后的传动系统正常的情况下,如果二次联轴器、卷筒联轴器出现故障或减速机齿轴断的情况,制动器此时不起作用。

(4)我厂制动器安装布局简单,成本较低。

6 结束语

自1999年我厂直流吊车改交流吊车以后,交流制动器大量地应用在铸造吊车的主卷机构中,经过不断的改进和完善保护控制,交流制动器的控制是安全可靠的,能够保证在机械传动系统、制动器本身正常的情况下的制动安全。

如果要进一步提高铸造吊车的整体安全性,在机械一次减速机二轴以后的传动系统异常、二次联轴器、卷筒联轴器出现故障或减速机齿轴断、制动器本身故障不起作用的情况下能保证不发生重物坠落的恶性事故,建议在主卷的两个卷筒增设安全制动器,用做应急使用。

[1] 冯欣南.电机学[M].机械工业出版社,1985.

[2] 宋银宾.电机拖动基础[M].冶金工业出版

社,1984.

Analysis of the Control about Casting Crane Main Volume Brake

ZHANG Bin
(Vanadium Recovery&Steelmaking Plant of PZH Steel,Panzhihua 617062,Sichuan,China)

This paper mainly introduces the control principle of voltage brake instead of current brake after casting crane has been transformed from DC to AC.Put forward the demand for the brake electric control according to the principle of the main volume reducer machinery structure and the solution of the brake control security about own factory,summarize the trouble,the way and the effect in practice of the recent years,analyse their pros and cons and put forward some suggestions,which shows some values as a reference for similar control system of the other crane.

casting crane;brake;voltage regulating device;PLC(programmable controller)

TH21

:A

1001-5108(2015)03-0041-04

张彬,工程师,主要从事冶金电气设备的点检和维护检修管理方面的工作。