起重机遥控控制电路及一种遥控急停开关的失效分析

陈禄辉

（广州特种机电设备检测研究院，广东广州，510180）

1 遥控控制电路的失效分析

对于起重机采用多种控制方式，GB6067.1-2010《起重机械安全规程第1部分：总则》的第7.6条要求多种控制方式之间应具有互锁功能，在任何给定时间内只允许一种控制方式工作。在对起重机的安全技术检验中，笔者就发现多起线控手柄或者司机室加装遥控装置后，要么未设置专门的控制方式转换开关，仅利用原操纵装置和（或）遥控装置上的急停开关进行转换，而未实现两种控制方式之间的互锁保护；要么转换至遥控控制，会导致起重机的安全技术规范和国家标准要求必须设置的某些电气保护功能（如断错相保护、失压保护）失效。下面以法定检验中某些起重机制造/改造单位提供的起重机控制电路图纸为案例，对遥控控制电路的失效模式进行分析。

1.1 控制转换失效

在图1的电路中，当遥控/线控转换开关SA1闭合后（由线控转换至遥控），KA1线圈得电，接入总停的两个KA1常闭辅助触点（端子03-1和5-7）断开，导致总停断路，即使按下起动按钮S1，总接触器KM的线圈也不能得电，总接触器处于断开状态。可见，该电路的控制转换存在设计缺陷，由线控转换至遥控时，遥控控制功能将失效。

图1 起重机遥控/线控控制电路（1）

1.2 控制转换失效，且有电气保护功能失效

1.2.1 转换至线控（遥控总停S2-1断开时）

在图2的电路中（注：该电路图未见设置有专门的遥控/线控转换开关，而是将遥控总停S2-1设计为兼具控制方式转换功能的开关），假定电流流向为：相序继电器F10输出端（得电且无断错相发生时，该输出端闭合）→总接触器K0线圈→K01常闭辅助触点（S2-1断开时K01线圈不得电，该辅助触点保持闭合）→启动按钮S1-3（按下）→停止按钮S1-2（闭合）→急停按钮S1-1（闭合）→K01常闭辅助触点（S2-1断开时K01线圈不得电，该辅助触点保持闭合），即电流在端子0至端子1之间形成通路使得K0线圈得电，K0的一个常开辅助触点（端子4至端子3）闭合并自锁，此时线控总停回路接通，即转换至线控控制。在线控控制下，断错相保护（F10)、失压保护(端子4至端子3)和急停开关(S1-1)均被接入至线控总停回路，其动作均可切断线控总停回路，即这些电气保护功能有效。

图2 起重机遥控/线控控制电路（2）

转换至线控后，虽然遥控总停回路断开，但是由于电路中的端子1-1至端子1-2之间未接入如遥控总停S2-1之类能起到控制方式转换作用的开关，且遥控器电源也未接入可在线控下切断其供电的电气开关，导致葫芦升降、葫芦运行和大车运行的遥控控制电路一直处于通路状态，遥控装置仍可起到控制作用。即，此时线控和遥控两种控制方式可以同时操作。可见，该电路转换至线控时控制转换失效，两种控制方式之间未实现互锁保护。

1.2.2 转换至遥控（遥控总停S2-1接通时）

在图2的电路中，假定电流流向为：相序继电器F10输出端（得电且无断错相发生时，该输出端闭合）→总接触器K0线圈→K01常开辅助触点（S2-1接通时K01线圈得电，该辅助触点由断开转为闭合）→S2-1（接通），即端子0至端子1之间形成通路使得K0线圈得电，此时遥控总停回路接通，即转换至遥控控制。

转换至遥控后，由于K01线圈得电，使得端子2至端子1之间的K01常闭辅助触点断开，导致线控总停回路断开，葫芦升降、葫芦运行和大车运行的线控控制电路将一直处于断开状态，即线控失效，此时只有遥控一种控制方式可以操作。可见，电路转换至遥控时控制转换有效，两种控制方式之间可实现互锁保护。但在遥控控制下，仅断错相保护功能有效，失压保护(端子4至端子3)因未被接入至遥控总停回路而功能失效。

2 磁铁钥匙式遥控急停开关的失效分析

起重机遥控装置发射器的急停开关通常有两种形式，一种是蘑菇头按钮式急停开关，一种是磁铁钥匙式急停开关，见图3所示。

图3

磁铁钥匙利用串接入发射电路中的磁簧开关（俗称干簧管，形如保险丝，其结构和原理见图4示），通过所施加的磁场操作发射电路的通断。当磁铁钥匙磁体远离磁簧开关时，磁簧开关的干簧片由于本身的弹性而释放，两片簧片接触面就会分开而切断发射电路，使得遥控装置的发射器无法发射信号；当遥控装置的接收器在一定时间内检测不到来自与之配对的发射器的信号时，将会关闭接收器的所有输出信号，即会断开接入到起重机控制回路的所有继电器开关量输出，导致起重机的总接触器及各运行接触器都断开。按照JB/T 8437《起重机械无线遥控装置》第3.9条的定义，这种磁铁钥匙急停开关应属于被动急停。

图4

由上述磁铁钥匙的工作原理可知，其作为起重机急停开关的作用效果会受到两个参数的影响：一是磁簧开关的感应距离（灵敏度）；二是被动急停的响应触发时间。实际使用中即使磁铁钥匙拨离工作槽位1cm左右（磁簧开关准确的感应距离可查阅其产品说明书），磁簧开关仍能感应到钥匙磁体的磁场而处于导通状态。紧急情况下，如操作者未及时意识到需将磁铁钥匙拨离工作槽位足够远的距离，将导致急停开关的作用失效或者延误，从而存在安全风险。对于被动急停的响应触发时间，JB/T 8437《起重机械无线遥控装置》第5.5.8条要求对停止指令的响应时间不应超过550ms，被动急停的触发时间不应超过0.5s。被动急停的响应触发时间受制于遥控装置的硬软件设计。如确需对遥控发射器磁铁钥匙急停开关的响应触发时间进行观测，应自簧片接触面分开并切断发射电路的瞬间计起，而非自磁铁钥匙拨离工作槽位的瞬间计起，以免受到磁簧开关感应距离的影响。实际使用中如发现磁铁钥匙急停开关的响应触发时间有过大的延迟，应引起注意。

GB 6067.1-2010《起重机械安全规程第1部分：总则》对紧急停止开关提出了具体的型式要求：紧急停止开关应为红色，并且不能自动复位。可见，磁铁钥匙式急停开关并不符合该标准的要求。

3 结束语

从安全角度考虑，起重机的制造/改造单位以及使用单位在对起重机的控制方式进行改造时，应严格按照起重机的安全技术规范和国家标准的要求进行电路设计，多种控制方式之间应有互锁保护，且控制方式的转换不应导致某些必要的电气保护功能失效；同时，应尽量选用符合国家标准要求的遥控装置，对于磁铁钥匙式急停开关，感应距离过大或者响应触发时间过长，显然将使这种型式的急停开关失去了其作用意义，增加了安全风险。