门式起重机起升机构控制改造与应用研究

冯健红

（中交二航局第一工程有限公司，湖北 武汉 430062）

门式起重机的起升机构由电动机、制动器、减速器、卷筒及滑轮组等设备构成，可以分为以下内容：一是卷绕系统，二是驱动装置，三是安全保护装置，四是取物装置。与之相关的安全保护装置可分为超负荷限制器及起升高度限位器等设备。在门式起重机运行过程中，电动机可以带动卷筒运行，让钢丝绳绕上卷筒，或让钢丝绳从卷筒放下，以完成重物的升降。随着社会的不断发展，起重机的发展趋势呈现出了定制化、大型化、智能化与轻量化的特点。门式起重机起升机构控制改造的研究工作的开展，有助于提升门式起重机起升机构设计效率与设计水平的提升。

1 电控系统的改造与应用

继电器逻辑控制体系在门式起重机起升机构运行过程中发挥着较为重要的作用。随着现代科技的不断发展，可编程逻辑控制器（PLC）可以在门式起重机起升机构的电控系统改造过程中得到应用。PLC可编程控制器具有可靠性与多接口等特点。在应用于门式起重机的起升机构以后，相关人员需要从门式起重机的运行需求入手，驱动起升机构，起重设备可以利用循环扫描的方式，执行起升机构程序。一般情况下，门式起重机起升机构的程序分为以下内容：一是输入状态的读取，二是缓冲区刷新输入，三是用户程序扫描，四是缓冲区刷新输出。刷新输出由输出接口输出，输入状态可循环读取。

在起升机构电控系统改造过程中，PLC可以与变频调速器相结合，让起升机构实现自动化控制。基于PLC计数的起升机构及配套控制软件也可以为起升机构监控报警机制及管理方法地方优化提供保障，可以让PLC在门式起重机起升机构中的控制过程得到简化。建立在PLC计数基础上的电控系统也可以让起升机构的精确性得到提升，可以在弥补电控系统在起升控制方面存在的缺陷的基础上，避免过载起升问题的出现，并让起升机构的故障发生率得到降低。

与PLC技术有关的起升机构改造工作的实施，可以让门式起重机的轻载速度与重载速度得到有效控制，也可以为门式起重机起升机构的功率参数与运行效率提供保障。应用于门式起重机的PLC在改造后可包含有多个接口，相关人员可以根据通讯协议，扩充起升机构的外部设备，也可以通过接入优化软件的方式，为电控系统的稳定性与可靠性提供保障。在PLC计数应用于门式起重机起升机构以后，相关人员也可以将起升机构的运行状态介入操作位置的人机界面中，以获取精确化的起升机构运行参数。因此，PLC计数在门式起重机提升机构改造中的应用，具有一定的使用价值。

2 CAD系统的应用

CAD技术也在门式起重机起升机构改造过程中发挥着较为重要的作用。CAD计数是多种学科技术融合的产物，与计算机图形技术、人机交互技术和数据交换技术等技术之间具有一定的联系。为利用CAD系统对门式起重机的起升结构进行改造，相关人员可以根据门式起重机起升机构改造工作的实际需要，确定设计方法，以提升起升机构的运行效率。就门式起重机起升机构改造过程而言，CAD技术可以让整个改造过程呈现出可视化的特点。基于CAD技术的人机界面可以对起升机构的运行过程进行模拟，并让相关人员在模拟状态下完成起升机构评估。

在CAD系统应用于门式起重机起升结构控制改造以后，起升结构的控制改造过程可分为以下环节，一是系统中主参数的录入，二是改造案例分析，三是确定起升机构改造方式，四是改造后的零部件的参数信息的计算，五是非标零件3D建模。就门式起重机起升机构方案设计的内容而言，相关人员需要在主界面系统中输入与起重设备起升机构改造设计有关的参数信息，也可以借助计算机系统，查找相关案例，在参考案例中的起升结构改造方法的基础上，明确起重设备的改造方案。在起升结构的布置方法及各类零部件参数确定以后，相关人需利用CAD系统完成起升机构设计计算，并要在计算界面中，对设计原理进行解释，保证各项文件内容的清晰度。在起升机构传动轴设计方面，相关人员在设计参数确定以后，需要对传动轴的初选轴径进行合理计算。为保证轴径计算结果的精确度，相关人员可以调用CAD数据库中的应用数据，进行参考，以便对轴径进行合理确定。

3 变频控制技术的应用

就门式起重机提升机构发展趋势而言，智能化发展趋势已经成为门式起重机控制改造技术的重要发展方向。门式起重机起升结构的智能化设计实施过程中，相关人员可以构建人机接口模块、知识库模块、推理机模块、参数化设计模块、知识库管理模块及系统管理模块等多个模块构成。各个模块不仅可以有效实现自身功能，也可以与其他模块之间进行数字传递。就智能化技术的应用情况而言，变频控制技术也在其中发挥着较为重要的作用。根据门式起重机的实际情况，变频控制技术主要涉及变频控制措施与变频保护措施等多个方面。

3.1 变频控制措施的应用

变频控制技术在门式起重机起升机构改造中的应用，可以让起重设备的输出扭矩在低频状态下满足起升操作的操作需求，也可以让起重设备在满负荷的状态下完成起升操作。在起升机构由制动到提升及由提升到制动的过程中，变频控制技术均可以为起重设备的稳定性控制提供保障，进而避免起重机过度晃动的问题的出现。

针对门式起重机运行过程中的安全性要求。相关人员也可以将变频控制技术应用在起重设备起升机构的电气系统之中。

就变频控制系统在齐声机构中的运行功能而言，在正转启动指令输入到起重设备变频器控制系统以后，设备的输出频率为0，PLC系统会释放出狱电磁制动有关的信号，并在自动化状态下消除电磁制动。在接收到输出信号以后，变频器可以让电动机处于运转状态，也会让电动机的运行速度迅速达到目标速度的数值。在起重设备起升结构负载过重的问题出现以后，变频控制系统可以为起重设备配备较大的起升力矩，避免力矩不足的问题对设备运行的影响。在低频问题（变频器检测结果为输出频率低于0.5Hz），变频器会输出促使点击停转的制动信号，如起重设备需要在高频率状态下完成制动处理，变频控制设备会启动制动器抱闸控制处理，以便让设备逐步进入停机状态。在应用于门式起重机以后，变频控制系统可以通过对起重设备起升机构的运行频率进行调整的方式，避免重物掉落的问题的出现，低频减速措施也可以为起重设备起升操作的安全性提供保障。针对重物吊运过程中出现的起升机构故障，PLC结构可以发挥出终端变频器运转的作用，也可以向制动器发送紧急制动指令。此时，运维人员可以在人机界面触摸屏中查看起升机构故障代码。在故障处理完成以后，操作人员需要及时按下故障复位键，以便让起重设备处于正常的运行状态。

3.2 变频保护措施的应用

变频保护措施在门式起重机起升结构控制改造中的应用，可以让设备在变频控制体系运行过程中落实保护措施。根据门式起重机的实际情况，变频保护措施主要涉及到了以下内容：一是上升限位保护，二是下降限位保护，三是超载保护。在起重设备的起升机构进入最高位置以后，变频保护可以让上升限位的开关保持动作状态，此时起升机构会暂停上升，后在逐步下降的情况下，过渡到正常状态。起升机构下降限位保护系统与上升限位保护系统之间具有一定的相似性，它可以在起升机构进入最低位置以后，发布动作指令，并让起升机构暂停下降。超在保护装置旨在对起重设备的限位负荷进行控制，以避免起升机构上升或下降过程中出现的超载问题。

4 结语

门式起重机起升机构控制改造工作是维护起升机构的稳定性与可靠性的重要措施。在注重改造措施的科学性的基础上，对起升机构进行优化，可以让设备的运行情况得到有效的改善，也可以让起升机构的故障发生率有所降低。