电子限位保护系统在塔机施工中的应用

房海波，李加敖，李洪鹏，谢 鸣，李小松

（1.中建八局第二建设有限公司，山东 济南 250022；2.山东中建众力设备租赁有限公司，山东 济南 250022；3.武汉港迪电气传动技术有限公司，湖北 武汉 430040）

塔机安全保护装置对塔机安全使用至关重要。统计近几年的塔机事故案例发现，安全保护装置限位失灵（含人为破坏安全保护装置）引发塔机安全事故占比超过80%。目前传统的安全保护装置通过旋转凸轮或弓形板变形来触发，实现机构断电，从而控制机构运行，具有制造简单、成本低等优点，但由于其为纯机械式传感，误差较大，同时结构笨重、安装调试复杂，受制于结构，机构的疲劳及磨损，自补偿能力差，对作业人员的责任心及技能素养依赖性大。传统的安全保护装置自身存在固有缺陷，如图省事将力矩限位塞住导致塔机超载倒塔、如作业时注意力不集中致使吊钩冲顶拉断钢丝绳。需塔机作业人员遵章守纪，按照塔机安全操作规程作业方可确保塔机安全使用。受作业环境及作业者素质等因素影响，违章作业时有发生，严重的将导致塔机安全事故发生。传统安全保护装置的固有缺陷是导致塔机事故频发的一个重要原因。

为提高塔机的本质安全，降低塔机安全事故，开发更安全可靠、经济适用的电子限位保护系统极为重要。为此，中建八局第二建设有限公司、山东中建众力设备租赁有限公司联合武汉港迪电气公司开发了塔机电子限位保护系统，安装在各型号、各厂家的塔机上测试，效果良好。

1 电子限位保护系统组成

电子限位保护系统由电子限位控制器（含整机机壳组件、操作面板组件、限位开关控制板组件和传感器输入接口组件）、数据采集系统（含安装在回转、卷扬、变幅电机轴上绝对值编码器及安装在测力环轴上压力传感器）组成。

限位开关控制器操作面板用5 位8 段数码管显示（图1），用以显示相关参数及参数设置。

图1 限位开关控制器操作面板示意图

2 电子限位保护系统原理

将回转、卷扬、变幅电机绝对值编码器及测力环轴上压力传感器接入电子限位控制器输入端，将PLC 接入控制器输出端；控制器有设置模式和运行模式；在设置模式下，可进行参数设置和功能设置，通过面板设定或自学习功能设定机构的限位点（如报警、减速、停机等），并将各限位点的编码器值存储在控制器的FLASH 当中作为起重量、起重力矩、幅度、高度、回转角度设定值。在运行模式下，控制器不仅可实时并显示塔机载荷重量、幅度值、高度值、回转角度、起升力矩等工作参数，而且能够将实时数据与设定值进行比对，当数值达到设定值时，控制器发出指令，PLC 控制机构做相应动作。对于幅度、高度、回转角度设减速和停止设定值，当数值到达减速设定值时，控制器对PLC 输出减速指令，PLC 驱动变频器减速。当数值达到设定值时，控制器对PLC 输出停机指令，PLC 驱动变频器停止相应动作。对起重量和起重力矩设报警和停止设定值，当起升载荷或起升力矩超过额定载荷的90%时，控制器对PLC 发出报警指令，PLC 驱动蜂鸣器示警，塔机各机构运行正常；当起升载荷或起升力矩超过额定载荷的100%～110%时，控制器对PLC 发出报警及停止指令，PLC 驱动蜂鸣器示警，并停止机构幅度变大、起升、回转功能。

3 电子限位保护控制器的设置

电子限位控制器操作简单，可以根据现场需求实时调整相关参数；同时，电子限位控制器设置有权限功能，通过授权方可调整参数。以自学习设置方式为例对起升高度限位进行设置。

1）进入设置模式，根据编码器铭牌参数设置编码器相关参数。

2）启动卷扬，使吊钩下降，选择运行模式，观察编码器读数，若读数增加，编码计数方向不变，若读数减少，改变参数P06编码器计数方向。

3）将吊钩运行到上升终点限位点位置停住，功能设置选择F04（正转停机限位自学习）并确定，自学习出该位置的值存入控制器FLASH 中（以下同）。

4）将吊钩上升至减速限位点位置停住，功能设置选择F03（正转减速限位自学习）并确定。

5）将吊钩下降至减速限位点位置停住，功能设置选择F02（反转减速限位自学习）并确定。

6）将吊钩下降至停机限位点位置停住，功能设置选择F01（反转停机限位自学习）并确定。

7）根据实际接线设置DO 输出端子功能和DI 输入端子功能。

8）选择位置精度值，至此完成设置。图2 为塔机起升机构限位逻辑图。

图2 塔机起升机构限位逻辑图

4 电子限位保护系统的应用

将电子限位保护系统先后在QTZ80、QTZ160、QTZ240、QTZ400 系列塔机上安装使用，动作误差在2%以内，安全可靠，安装电子限位系统后的塔机，吊钩冲顶、超力矩吊装等安全事故为零，大大提高了塔机的安全可靠性。

5 结语

电子限位保护系统可以与传统的机械安全装置同时存在。电子限位保护系统在塔机上成功使用，弥补了传统安全保护装置的缺陷，提高了塔机的本质安全，使得塔机“开不倒”成为现实，值得在塔机施工中推广使用。