港口门座式起重机常见电气故障分析

刘 建

（平果铝业有限公司，广西百色 531400）

0 引言

随着科技的不断发展，大批大型、连续、高速、高效、强载、自动化的机械设备被引入各厂房、港口。装卸设备的优化不仅提高了工作效率，降低了生产成本，同时降低了由于装卸设备故障导致的损失。为了提高大型装卸设备的安全性及可靠性，国家对现代化港口机械设备要求十分严格，为降低损失、加强设备维护和管理，研制监测系统对现代化机械设备实时监测，并制定完善的设备维修体制，以提高设备管理水平。

1 常用故障诊断方法

大型设备在使用过程中难免会发生故障，如何快速找到故障原因，并进行针对性修复是人们关注的重点，由此故障诊断技术成为人们关注的焦点。港口门座式起重机属于大型装卸设备，常用的故障诊断方法有三种，即模型分析法、知识系统法、信号处理法。模型分析法即通过对故障诊断对象建立精确的数学模型，通过数学建模、数理运算等数学分析手段，对故障诊断对象进行深入剖析，实现故障实时动态诊断。知识系统法是通过对知识系统的建立，包括软件模块、知识模块等，依据知识数据库查询故障原因。信号处理法是通过对故障诊断对象进行信号测试，监测频谱、方差、均值等参数，确定故障原因。

港口门坐式起重机电气故障常用的诊断方法有观察法、排除法、检测法和经验法。通常用观察法初步判定故障范围，简单故障可以用观察法直接诊断故障原因。排除法多用于设备原理图、元器件是否损坏的判断，通过对故障回路的查看，排除故障可能性，最终确定故障原因。经验法通常根据原理图分析，结合前人经验对问题电路进行短接测试，以确定故障原因。对于大型故障、复杂故障常用检测法诊断原因，通过对故障诊断对象进行功能及性能检测，逐步确定故障原因。

2 起重机电气控制系统

港口门坐式起重机电气系统主要由PLC 控制系统组成。PLC 控制系统不仅能够对设备作业时的状态、数据、环境情况进行采集分析，系统本身也可以通过反馈控制进行自主调整。PLC控制系统通过设备层、控制层、信息层实现对港口门坐式起重机电气故障可视化监控。通过电动机、变频器、制动器、传感器、输入输出等基础元件实现对其作业时的状态、数据、环境情况的采集，结合PLC 控制层实现对港口门坐式起重机各项数据的综合分析，并通过信息层将控制层的指令以以太网的方式传送到设备层。起重机电气系统网络拓扑图如图1 所示。

图1 起重机电气系统网络拓扑

3 起重机电气故障类型

港口门座式起重机电气控制系统由profibus-DP 现场总线连接组成，PLC 采用主单主从式多总线结构，因此需要对PLC网络中的硬件模块进行故障排除。确定故障的具体位置和原因。起重机电气系统带有自我诊断功能，可以通过自诊断程序快速查找故障位置。起重机电气故障类型主要有PLC 控制系统故障、智能从站控制端故障、外部设备故障等。

3.1 PLC 控制系统故障

PLC 控制系统是起重机电气控制系统的核心机构，发生故障将影响整个系统的正常运行，造成严重的意外事故。PLC 系统故障包括设备故障、系统输入、部件的不当使用或老化等原因造成的故障等。若PLC 软件系统出现故障，PLC 阶梯构建编写可能错误或代码运行出现错误的行，导致通信中断，运行此软件程序可能导致控制系统程序无法运行。在硬件全部正常的情况下，PLC 系统出现偶然性故障，只需重新启动，设备就能恢复正常。

3.2 智能从站控制端故障

指的是变频器和远程配电模块故障，从站本身要有一定的故障诊断和自我保护功能。当发生事故时，维修人员可以查阅制造商提供的用户手册来验证和解决问题。

3.3 通信故障

起重机的工作环境比较差，在许多情况下，起重机被组合在一起容易发生设备相互干扰。总线造成的通信故障可能是因为网络插头、网卡和模块之间的接触不良造成的。短路、开路、环境干扰、公共网络连接中断或公共网络与有线线路之间的联系不良，也可能是通信对象的质量问题甚至是通信参数错误和通信兼容性不一致的问题。

3.4 外部设备故障

外部装置包括继电器、接触器、断路器、限位开关、传感器、刹车、非PLC 发动机等。这部分设备的失效直接影响PLC 控制系统的控制能力，并有可能使系统无法正常运转。通常情况下，是由于设备的质量、使用寿命或接触松弛、接触不良和弹簧约束不足所致。

4 起重机常见故障应对措施

4.1 替换故障元件

确定故障原因后，立即更换故障点元器件，将故障组件更换为未损坏新组件。更换后重新启动机器，确定是否可以正常工作。如果工作不正常，则必须修复其他损坏的地方。

4.2 确保操作的安全性

由于港口门坐式起重机是一个大型装卸设施，违规操作将会导致安全事故，对企业的经济效益产生重大影响，甚至可能危及作业人员的生命安全。

4.3 使用仪器诊断故障

为了能够更好地检测电气故障，可以采用由传感器和控制线构成的检测仪。采用单片机检测技术的诊断装置能准确检测起重机运行参数，用代码显示故障范围与严重程度，检测结果真实准确。

4.4 电气故障的维修

门座式起重机在运行时，不得触碰带电电力线。然而，在实际施工中，部分人员职工没有意识到这一问题的严要性，因此发生了很多安全事故，给社会造成了不好的影响。为了避免这个问题，必须安装警报装置。当机器超过安全线时，报警器立刻报警，以提高安全性，消除潜在的安全隐患。

4.5 定期维护、检查和保养

为了预防门座式起重机的电气故障，需要定期检查、维护和保养，依据起重机的维修程度，将维护工作分成5 个阶段，分别是高级维护、中等维护、日常维护、一级维护及二级维护。

4.6 提升人员的技能水平

作业人员的素质和水平是影响起重机工作效率的重要因素，因此，对作业人员的选择有严格的要求。首先，作业人员必须具有安全意识，并且接受严格的训练后才可以进行作业。其次，企业应该加强作业人员的培训，要求他们熟练掌握操作技能和加强自我保护意思。最后，企业需要制定相应的制度和标准，监管员工严格按照规范和标准操作，对违规操作予以严惩。

5 总结

通过对港口门坐式起重机常见故障诊断方法的分析，解析起重机常见故障的诊断方法，剖析起重机常见电气故障类型及成因，提出应对措施。

起重机电气故障的原因有多种，起重机故障不但严重影响起重机的正常使用，而且带来了一定的安全隐患。因此，在起重机操作过程中，操作者应严格遵守相应的规章制度。发生故障时，可以迅速检测到故障原因并尽快解决。此外，为了保证起重机的正常运行，必须定期对起重机进行维护和检查。