小设计缺陷 大安全隐患

小设计缺陷小设计缺陷 大安全隐患大安全隐患 对 s5012 塔机电路设计缺陷的分析与改进实例 1 概述 我公司于 2001 年 10 月向某建设机械集团公司购买了一台 s5012 qtz63 塔机 这台塔机由该集团公司自行设计 制造 从安装调试之日起 该机就一直存在着总电源自动开关和起升 电机自动开关频繁跳闸的故障 平均每天跳闸二十余次 最高 峰达四十余次 从 2001 年 10 月 18 日至 2002 年 6 月 10 日 使 用 199 个工作日 更换起升系统的交流接触器 11 只 自动开关 5 只 这一问题的存在 不仅影响施工生产 而且对安全生产也构成 严重威胁 因为 总电源自动开关跳闸后 全机断电 塔机处 于失控状态 吊臂随风转动 吊钩无法升降 变幅 制动 吊 物有几次险些撞到施工人员和散装水泥罐等临时设施上 为了 安全起见 我们只有派一名操作工在塔机上面开机 一名电工 在塔机下面随时准备送电 对于操作工来说也不安全 应先 解决好问题 再派人上去 编者 该集团公司先后派出 2 名电工 4 次到现场修理 每次修理后 跳闸频次降低 但二 三天后又恢复原样 该集团公司修理人 员先是说操作人员的操作问题 后又认为电器元件容量小 这 些可能性均排除后修理人员表示已无能为力 因别的用户也存 在这一问题 该问题只好交集团公司处理 而该集团公司却迟 迟未拿出处理方案 在此情况之下 我们只有依靠自身的力量 研究解决这一问题 列为我公司在全国安全月活动中必须解决的第一安全隐患 2 电气线路介绍 该塔机起升机构采用的是变更极对数的调速方法 电机型号 yztd2502 4 6 24 额定功率 24 22 22 3 5kw 额定电流 48 45 44 42a 额定转速 2830 1420 930r min 接法 yy yy y 工作制 25 40 40 25 绝缘等级 b 级 这种电机的 定子上设置了两套互相独立的绕组 微速档 24 极 和低速档 6 级 合用一套绕组 中速档 4 级 和高速档 2 极 合用 一套绕组 通过改变绕组的接法 得到不同的工作极数 因跳 闸故障均发生在微速档和低速档工作时 现仅在图 1 中画出微 速档和低速档的电气原理图 图 1 原设计图纸 该系统正常工作时 lkm3 交流接触器闭合 lkm4 和 lkm5 交 流接触器分离 电机处于 24 极的微速工作状态 或 lkm4 和 lkm5 交流接触器闭合 lkm3 交流接触器分离 电机处于 6 极 的低速工作状态 lkm3 与 lkm4 lkm5 绝对不能处于同时闭合 状态 否则线路将产生短路故障 3 故障分析 从电气原理上分析 当起升电机控制开关从低速档转换到微速 档时 交流接触器 lkm4 与 lkm5 的线圈同时失电 lkm3 线圈 控制回路中的 lkm4 常闭触点复位闭合 lkm3 线圈通电 lkm3 的主触点闭合 电机转换到微速工作速度 但是 由于受剩磁 触点烧熔 动作灵敏度等因素的影响 各 开关的接通与分断时间不可能完全一致 这礻会出现 触点竞争 问题 如果 lkm5 的动作速度快于 lkm4 则系统能正常工作 但若 lkm5 的动作速度滞后于 lkm4 就有可能使 lkm3 与 lkm5 在某一瞬间同时处于闭合状态 线路中形成极大的短路电 流 引发空气开关跳闸 为了验证以上这一分析 我们做了两项试验 见图 2 以判 定其设计电路工作的可靠性 图 2 线路的可靠性试验 在第一个试验中 lkm3 lkm4 lkm5 的控制线路保持不变 拆除它们主触点所有进线和出线 然后按图示的方法将 lkm3 lkm5 的主触点与一只试验灯泡串连起来 形成一个 220v 的试验电路 如果 lkm3 lkm5 的主触点不同时闭合 灯 泡将不亮 如果 lkm3 lkm5 的主触点出现同时闭合状态 灯 泡将闪烁 尽管时间可能很短促 试验结果见表 1 试验 1 的结果统计表 表 1 动作过程 动作次 数 试验灯 闪亮 试验灯 不亮 故障概 率 起升电机控制开 关从微速档转换 17 到低速档 0 17 0 起升电机控制开关从低速档转换到微速档 17 3 14 17 6 在第二个试验中 lkm3 lkm4 lkm5 的控制线路和 lkm5 的主 线路保持不变 拆除 lkm3 lkm4 主触点的出线 即负载线 并在 lkm3 的进线处夹持一只钳形电流表 以检查有无电流通过 由于没有负载参与 主电路中不应有电流通过 如果钳形电流 表的指针摆动 说明主线路中存在短路电流 试验结果见表 2 试验 2 的结果统计表 表 2 动作过程动作次数表针摆动 表针 不摆动 故障概率 起升电机控制开关从微速档转换到低速档 11 0 11 0 起升电机控制开关从低速档转换到微速档 11 2 9 18 2 从上述的两个试验中 我们可以得出一个结论 当起升电机控 制开关由低速档向微速档转换的过程中 有时交流接触器 lkm3 与 lkm5 的主触点同处闭合状态的一瞬间 形成短路 造成交流 接触器主触点的烧熔 总电源自动开关或起升电机自动开关频 繁跳闸的故障 4 改进方案 找出了问题的症状结所在后 我们参考有关书籍并借鉴了其他 塔机的变极调速控制线路 在图 1 所示的 lkm3 线圈控制回路中 串连了一个 lkm5 的常闭辅助触点 见图 3 图 3 改进后的控制线路 说明 在 lkm3 的线圈控制回路 中 增加了一只 lkm5 的常闭 触点 这样改进以后 必须在 lkm5 的主触点完全分离以后 lkm3 的 主触点才能闭合 并再次做试验 2 试验结果见表 3 线路改进后的试验 2 结果统计表 表 3 动作过程 动作次 数 表针摆动 表针 不摆动 故障概 率 起升电机控制开 关从微速档转换 到低速档 200200 起升电机控制开 关从低速档转换 到微速档 20 0 20 0 这一试验说明 通过这一改进 线路中的 触点竞争 现象消 除了 大大提高了电路工作的可靠性 5 使用考核 从 2002 年 6 月 11 日至 6 月 25 日 经过 150 小时的使用考核 该机没有发一过跳闸现象 并于 6 月 26 日得到生产厂家技术人 员的签字认可 这说明上述的处理方案是合理和可靠的 6 建议 1 建议该建设机械集团公司依据 塔式起重机技术条件 gb t9462 1999 中的要求 认真做好型