项目8交流桥式起重机电气控制线路的安装与调试

1、项目八 交流桥式起重机电气控制线路的安装与调试项目概述起重机是专门用来起吊和短距离搬移重物的一种生产机械，通常也称为吊车、行车或天车。按其结构及运动形式的不同，可分为桥式起重机、门式起重机、塔式起重 机、旋转起重机及缆索起重机等。其中以桥式起重机的应用最为广泛并具有一定的代表性8.1桥式起重机的主要结构及运动形式桥式起重机由桥架（又称大车），装有提升机构的小车、大车运行机构及操纵室等几部 分组成。1-驾驶室2-辅助滑线架 3-交流磁力控制盘4-电阻箱5-起重小车6-大车拖动电动机 7-端梁8-主滑线9-主梁桥架是桥式起重机的基本构件，它由主梁、端梁、走台等几部分组成。主梁跨架在车间上空，其两端

2、联有端梁，主梁外侧装有走台并设有安全栏杆。桥架的一头装有大车移行机构、电气箱、起吊机构和小车运行轨道以及辅助滑线架。桥架一头装有驾驶室，另一头装有引入电源的主滑线。大车移行机构是由驱动电动机、制动器、传动轴、减速器和车轮等几部分组成。其驱动方式有集中低速驱动、集中高速驱动和分别驱动方式三种：集中低速驱动是由一台电动机通过减速器同时带动两个主动轮，使传动轴的转速低于电动机轴的转速，与车轮的转速相同，一般是50100r/min。集中高速驱动是由电动机通过制动轮直接与联轴节、传动轴联接，再通过减速器与车轮联接。这样，运行机构的传动轴的转速与电动机的转速相同，一般是7001500r/min。分别驱动是

3、由两套独立的无机械联系的运行机构组成。每套运行机构由电动机通过制动轮、联轴节、减速器与大车车轮联接，省去了中间传动轴。但分别驱动的运行机构是用两台 同样型号的电动机，用同一控制器控制。分别驱动与集中驱动相比，自重较轻，安装和维护方便， 实践证明使用效果良好。 目前 我国生产的桥式起重机大部分采用分别驱动方式。小车运行机构由小车架、 小车移行机构和提升机构组成。 小车架由钢板焊成， 其上装有 小车移行机构、 提升机构、栏杆及提升限位开关。 小车可沿桥架主梁上的轨道左右移行。在 小车运动方向的两端装有缓冲器和限位开关。 小车移行机构由电动机、 减速器、卷筒、 制动 器等组成。电动机经减速后带动主动

4、轮使小车运动。提升机构由电动机、减速器、卷筒、制 动器等组成， 提升电动机通过制动轮、 联轴节与减速器联接， 减速器输出轴与起吊卷筒相联。操纵室是操纵起重机的吊舱， 又称驾驶室。 在操纵室内， 主要装有大小车运动机构和起 升机构的操纵系统和有关装置， 如控制器、保护箱及照明开关箱； 有关安全开关， 如紧急开 关、电铃开关等。操纵室一般固定在主梁下方的一端， 也有随小车移动的。 其上方有通向走台的舱口。 为 了安全，舱口处装有安全开关，避免司机及维护人员上车发生触电事故。8.2 桥式起重机的拖动特点及控制要求1. 具有合适的升降速度。 空钩能快速升降， 轻载的提升速度应大于额定负载的提升速度。2

5、. 具有一定的调速范围 。对于普通起重机调速范围一般为 3:1 ，而要求较高的起重机， 调速范围则要求达到 5:110:1。3. 在提升之初或重物接近预定位置附近时，都需要低速运行。因此，升降控制应在30%额定速度内分为几档，以便灵活操作。高速向低速过渡应逐级减速，保持稳定运行。4. 提升第一档的作用是为了消除传动间隙， 使钢丝绳张紧， 为避免过大的机械冲击， 这 一档的电动机的启动转矩不能过大，一般限制在额定转矩的一半以下。5. 在负载下降时， 根据重物的大小， 拖动电动机的转矩可以是电动转矩， 也可以是制动 转矩，两者之间的转换是自动进行的。6. 为确保安全，要采用电气与机械双重制动，既减

6、小机械抱闸的磨损，又可防止突然断 电而使重物自由下落造成设备和人身事故。7. 要有完备的电气保护与连锁环节。 由于起重机使用很广泛，所以它的控制设备已经标准化。根据拖动电动机容量的大小，常用的控制方式有两种： 一种是采用凸轮控制器直接控制电动机的起停、 正反转、 调速和制 动。这种控制方式由于受到控制器触点容量的限制，故只适用于小容量起重电动机的控制。 另一种是采用主令控制器与磁力控制屏配合的控制方式， 适用于较大容量， 调速要求较高的 起重机和工作十分频繁的起重机。 对于 15t 以上的桥式起重机， 一般同时采用两种控制方式， 主提升机构采用主令控制器配合控制屏控制的方式， 而大车小车移动机

7、构和副提升机构则采 用凸轮控制器控制方式。8.3 凸轮控制器 凸轮控制器是一种大型手动控制电器，主要用来直接控制起重机等生产机械的电动机， 它可以变换主电路的接法和转子电路中的电阻值， 以达到电动机的启动、 制动、 调速和反转 的目的。8.3.1 凸轮控制器的主要结构凸轮控制器由机械结构、 电气结构、 防护结构等三部分组成。 其中，手柄、 转轴、凸轮、 杠杆、弹簧、定位棘轮为机械结构；触头、接线及联板为电气结构；上下盖板、外罩及灭弧 罩为防护结构。图8.2凸轮控制器的主要结构1-静触点2-动触点 3- 触头弹簧4-复位弹簧5-滚子 6- 绝缘方轴 7-凸轮当转轴在手柄扳动下转动时，固定在轴上的

8、凸轮随绝缘方轴转动，当凸轮的凸起部位支住带动动触点杠杆上的滚子时，使动触点与静触点分开， 而当转轴带动凸轮转动到凸轮凹部对着滚子时，动触点在弹簧作用下， 使动静触点紧密接触，从而实现触点接通与断开的目的。若在方轴上叠装不同形状的凸轮块，则可使一系列的触点按预先规定的顺序接通和分 断，把这些触点接在电动机电路中，便可达到控制电动机的目的。8.3.2凸轮控制器控制电路1. 电路特点(1) 凸轮控制器控制电路是可逆对称电路。采用凸轮控制器控制绕线型电动机(2) 为减少转子电阻段数及控制转子电阻的触点数, 时，转子串接不对称电阻。(3) 用于控制提升机构电动机时，提升与下放重物，电动机处于不同的工作状

9、态。2. 控制线路分析(1) 主电路分析图8.3凸轮控制器原理图凸轮控制器操作手柄使电动机定子和转子电路同时处在左边或右边对应各档控制位置。左右两边转子回路接线完全一样。 当操作手柄处于第一档时， 各对触点都不接通， 转子电路 电阻全部接入，电动机转速最低。而处在第五档时，五对触点全部接通，转子电路电阻全部短接，电动机转速最高。(2) 控制电路分析凸轮控制器的另外三对触点串接在接触器KM的控制回路中，当操作手柄处于零位时，触点1-2、3-4、4-5接通，此时若按下 SB则接触器得电吸合并自锁，电源接通，电动机的运行状态由凸轮控制器控制。(3) 保护联锁环节分析控制器3对常闭触点用来实现零位保护

10、、并配合两个运动方向的行程开关SQ1、SQ2实现限位保护。833凸轮控制器的型号含义KT匚凸轮控制器一1设计序-口号 / 口I线路特征代号交流J 额定电流8.4主令控制器凸轮控制器组成的控制线路具有结构简单、操作维护方便、经济性能好等优点，但也存在严重不足，如调速性能较差、触点容量较小等。为此，当电动机容量较大，工作繁重，操 作频繁，调速性能要求较高时，采用主令控制器。它主要作为起重机、轧钢机等生产机械控制站的遥远控制。8.4.1主令控制器的结构主令控制器的结构及动作原理基本上与凸轮控制器相同，也是靠凸轮来控制触点系统的通断。但它的触点小，操作轻便，允许每小时接电次数较多，适用于按顺序操作多个

11、控制回路，且其触点系统多为桥式触点，并用银及其合金材料制成。一般由接触元件、凸轮、定位 机构，转轴、面板及其支承件等组成。当主令控制器手柄旋转时，将带动凸轮块转动，当凸轮块转到推压小轮的位置，小轮带动支杆绕转轴旋转，支杆张开，从而使触点断开。在其它情况，由于凸轮块离开小轮，触点 是闭合的，这样，只要安装一串不同形状的凸轮块，就可获得按一定顺序动作的触点。若这些触点用来控制电路，便可获得按一定顺序动作的电路了。图8.4主令控制器的结构示意图842提升机构磁力控制器控制系统磁力控制器由主令控制器与磁力控制盘组成。将控制用接触器、继电器、刀开关等电器兀件按一定电路接线，组装在一块盘上，称作磁力控制盘

12、。1.提升重物时电路工作情况I T31升3:55E.M2 KMl KV4J BCM4此*C*图8.5主钩提升机构磁力控制器控制系统KU7EM41H刃IA us iifi* 一v SA J$A J SA* 5A4 SAI SAI SA? 5*1(1 HAU*-*»*- 快辽:R工：口当SA手柄板到“上 1 ”档位时，控制器触点SA3、SA4、SA6、 SA7闭合，接触器KM1 、 KM3、 KM4通电吸合，电动机接正转电源，制动电磁铁YB通电，电磁抱闸松开，短接一段转子电阻，当主令控制器手柄依次扳到上升的“上2上6 ”档时，控制器触点 SA8SA12依次闭合，接触器 KM5KM9相继通

13、电吸合，逐级短 接转子各段电阻，获得“上2上6 ”机械特性，得到 5种提升速度。2下降重物时电路工作情况(1) 制动下降(2) 强力下降3控制电路的保护措施(1) 由强力下降过渡到制动下降，为避免出现高速下降的保护(2) 保证反接制动电阻串入的条件下才进入制动下降的联锁(3) 控制电路中采用 KM1 、 KM2、KM3常开触点并联，是为了在“下2 ”、“下3 ”位转换过程中，避免高速下降瞬间机械制动引起强烈震动而损坏设备和发生人身事故。(4) 加速接触器 KM6KM8的常开触点串接于下一级加速接触器KM7KM9电路中，实现短接转子电阻的顺序联锁作用。(5) 由电压继电器 KA2与主令控制 SA

14、实现零压与零位保护，过电流继电器 KA1实现过电流保护；行程开关SQ1、 SQ2实现吊钩上升与下降的限位保护。8.4.3主令控制器的型号含义LKI线路特征控制回路数设计序号类组代号8.5 15/3t （中级）通用吊钩桥式起重机的电气控制8.5.1桥式起重机的供电特点桥式起重机的电源由公共的交流电网供电，由于起重机的工作是经常移动的，因此其与电源之间不能采用固定连接方式。一般采用软电缆供电， 且大车在导轨沙锅内移动以及小车沿其大车上的导轨移动时，软电缆能随其伸展和叠卷。也可采用滑线和电刷供电，即 三相交流电源经由三根主滑线与电刷送入操纵室中的保护箱，再经穿导线送至大车桥架上的大车电动机、大车电磁

15、铁及交流控制站。至于小车上的提升机构、 小车电动机及制动电磁铁的供电和与转子电阻的联接，则由设在桥架另一侧的辅助滑线与电刷来完成。常用的滑线由角钢、钢轨、圆钢等刚性导体组成。滑线按输送电流大小来选择其尺寸， 选用的原则是：1. 滑线上通过电流所引起的发热应在允许范围之内。2. 滑线上引起的电压降最远点应不超过额定电压的10%8.5.2线路组成及动作原理同吨位起重量的桥式起重机，重级工作制与中级工作制在电气系统上的区别在于主提升机构的控制操作方式，重级为主令控制器操作控制，中级为凸轮控制器操作控制。如图86所示为15/3t （中级）通用吊钩桥式起重机的电气控制线路图。图8.6 15/3t（中级）

16、通用吊钩桥式起重机的电气控制线路图该起重机有两个卷扬机构，主钩起重量为15吨，副钩起重量为3吨，分别由电动机 M、M2拖动。其中M为主卷扬电动机，由KT14-60J/1型的凸轮控制器1SA操纵；M为副卷扬电动机，由KT14-25J/1型的凸轮控制器2SA操纵；小车移行机构由电动机M3拖动，M3为小车电动机，由KT14-25J/1型的凸轮控制器 3SA操纵；大车移行机构由两台电动机M4 M分别拖动，M、M为大车电动机，共由KT14-25J/2型的凸轮控制器 4SA操纵。凸轮控制器的闭合表如表8-1所示。表8-1 凸轮控制器1SA 4SA的闭合表> -1 W ：!1 | 25F 障 零仕 L

17、 升5 J 3 L03 Z34 5二d们f “ 卄3二1 1 1-LLI | U I：丨丨cUl4 |凸牠控剎器拓久掛人闭舍叢降零 L542 1卄£ §45 6L* J?11ill1J1J Lj L HHl1 1roJ L-ipI F(>J Lr-JL4U1j h i b.日A斗卜1L iI I'lJbLJkiIIT r |T kLL iJd卜T -*Ai.十MTo-J L-oi1I:卷扬凸枪袴制器总岛闭冷就整个起重机用GQR6-GECD型保护盘保护五台电动机。其中QS为紧急开关，用作事故情 况下紧急断开电源；SQSQ为舱口门开关与横梁门开关； KA）、KAK

18、A为过电流继电器的 触点，用作电动机的过流保护； ISA 2SA、3SA、4SA分别为主卷扬、副卷扬、小车与大车凸轮控制器触点；SQ、SQ为小车移行机构行程开关，用于小车终端限位保护；SQ、SQ为大车移行机构行程开关，用于大车终端限位保护；SQ为副卷扬提升机构行程开关，用于提升终端限位保护。YBYE5分别为主卷扬、副卷扬、小车与大车电动机各自的制动电磁铁。该控制机构共设有 3根主滑线，18根辅助滑线，全部采用凸轮控制器控制。控制线路 动作原理简单，不再重复。8.6起重机电气控制线路故障查找与维修为了保证桥式起重机安全可靠的工作，除了要求司机严格按照安全操作规程操作以外，更为重要的是要经常性的对

19、起重机进行保养和维护，及时发现和解决问题，不让故障范围扩正常的生产节大，以保证设备的完好状况。当设备在线运行期间发生故障时，必须尽可能地缩短检修时间，以保证 奏。这就要求维修人员具有较强的业务技能。 对于电气维修人员的业务技能， 扎实的电气基 础理论知识很重要， 但对于在线抢修来说， 维修人员在长期的检修实践工作中积累的经验和 技巧将显得更加重要。 抢修时， 要求的是维修人员在最短的时间内对故障做出判断， 对故障 判断时间的长短， 一方面要求维修人员对设备性能很熟悉， 另一方面就是要求维修人员在检 修时讲究一定的方式方法。8.6.1 桥式起重机电气部分故障检修常用的几种方法 ： 工程技术人员根

20、据长期的起重机电气检修工作实践， 总结如下几种较为快捷有效的检修 方法和技巧，以供初学者参考。1. 感官法：通过望、闻、问、听、摸的方法对故障进行初步了解。就是通过我们向操 作人员询问故障发生时的具体现象、 观察现场设备的状态、 闻一下设备是否有焦糊味道以及 触摸设备感知 设备的温度等对设备故障进行初步判断。一般情况下，通过我们的眼睛、耳朵、鼻子以及手等感觉器官，获取故障信息，感知故 障状况，基本上就可以对故障做出初步判断。 比如：当发生某一故障时，在我们向操作人员 了解清楚故障现象后，我们就可以通过眼睛观察，看有无明显的故障点(如打火烧灼痕迹、 试温蜡片的状态) ，采取相应的措施；也可以用耳

21、朵听故障声音，判断出是机械声音还是电 动机内的电气故障声音，采取相应措施；也可以用鼻子闻气味(是否有焦糊味) ，判断是否 有元件烧毁等情况；还可以用手感觉电动机等部件的温度，帮助我们对故障做出正确判断。 这种方法就需要维修人员要具备一定的经验。2. 应急法：就是当我们通过感官法检查后，仍不能确定故障部位，或虽然确定了故障 部位， 但故障难以在短时间内彻底处理， 而生产线又不允许设备长时间停歇的情况下， 我们 就要采取应急措施，尽快让设备运转起来。采取这种方法时， 要求维修人员具备丰富的维修经验和扎实的电气理论知识， 因为采取 应急措施首先是要建立在保证安全的前提下， 如果没有扎实的电气知识和丰

22、富的经验， 就难 以保证安全，没了安全的保证，一切都将无从谈起！应急法是在紧急情况下采取的临时措施， 不能长期使用， 所以当紧急情况消失以后， 我 们还要认真地排查故障、消灭故障。3. 排查较为隐蔽的故障，我们还可以采取以下几种方法：(1) 试车法：就是在保证不会导致故障扩大的前提下，通过送电试车，反复观察执行机 构的动作情况，发现异常，排除故障或帮助进一步查找确定故障部位和原因。(2) 电压法： 这是一种直接有效的快捷方法， 当发现一个动作机构应该动作而未动作时， 我们就可以用万用表从线圈两端开始， 逐点量取线圈和线圈支路中各元件的电压， 最终找出 故障点，排除故障的方法。(3) 短接法：当

23、我们发现一个动作元件应该动作而没有动作，而这个元件又处在一个多 回路中， 使用万用表测量电压或电阻都不能得出准确结论时，我们可以通过短接该元件线圈支路中的联、互锁控制元件的方法，逐一排除故障点。(4) 接地法：当怀疑一个较长支路线路上有断线点，在查找线路断点时，在断电的情况 下，可以将线路的一端接地，然后逐级测量线路的另一端是否也接地，从而得出准确结论。 以上只是众多检修方法中的一小部分，电气检修的方法有许多种，这需要我们不断 地思索与总结。8.6.2 桥式起重机常用电器及其使用中注意的问题： 在目前的起重领域中所使用的桥式起重机 , 其电气控制方式绝大多数还是采用有触点的 交流继电 接触器控

24、制。这种控制方式在目前的工业电气自动化控制领域中显得相对古老了许多， 但由于这种控制系统对恶劣环境的适应性较强， 绕线式异步电动机在起重领域所 具有的优越的工作性能以及造价等原因，交流继电 接触器控制方式还是具有着广泛的应用前景。由于有触点的交流接触器受其固有的机械寿命的影响，受恶劣工作环境的侵蚀， 以及很高的工作频率， 其发生故障的频率也相对较高， 因此对其进行必要的日常维护和检修 工作非常重要。尤其是在重工业(如冶金)企业中，对起重机的运转率要求很高，维修人员 必须加强日常维护以提高设备运转率。1. 接触器触头故障的原因及维修：(1) 触头过热：触头接通时 , 有电流通过便会发热 , 但正

25、常情况下触头是不会过热的。 当动静触头接触电 阻过大或通过的电流过大时 , 则会引起触头过热 , 当触头温度超过允许值时 , 会使触头特性变 坏, 甚至产生熔焊。产生触头过热的具体原因分析如下 :1) 触头间的电流过大。任何电器的触头都必须在其额定电流值下运行 , 否则触头会过 热。造成触头电流过大原因有： 系统电压过高或过低；用电设备超载运行； 电器触头容量选 择不当和故障运行四种可能。2) 动静触头间的接触电阻变大。接触电阻的大小与触头的发热程度成反比，其增大的 原因有： 一是因触头压力弹簧失去弹力而造成压力不足或触头磨损变薄， 针对情况应更换弹 簧或触头； 二是触头表面接触不良。 例如在

26、运行中 ,粉尘、油污覆盖在触头表面 , 加大了接触 电阻； 再如 , 触头闭合分断时 , 因有电弧会使触头表面烧毛、 灼伤， 致使残缺不平和接触面积 减小 ,而造成接触不良。因此应注意对运行中的触头加强保养。触头过热的修理：对铜制触头表面氧化层和灼伤的各种触头可用刮刀或细锉修正； 对大、 中电流的触头表 面, 不求光滑 , 重要的是平整； 对小容量触头则要求表面质量好； 对银及银基触头只需用棉花 浸汽油或四氯化碳清洗即可 , 其氧化层并不影响接触性能。维修人员在修磨触头时 , 切记不要刮削太过 , 以免影响使用寿命 , 同时不要使用砂布或砂 轮修磨 ,以免石英砂粒嵌于触头表面 , 反而影响触头

27、接触性能。对于触头压力的测试可用纸条凭经验来测定。 将一条比触头略宽的纸条 ( 大约厚 0.01mm) 夹在动、静触头间 ,并使开关处于闭合位置 , 然后用手拉纸条 ,一般小容量的电器稍用力 ,纸条 即可拉出 ;对于较大容量的电器 , 纸条拉出后有撕裂现象。 以上现象表示触头压力合适。 若纸 条被轻易拉出 , 则说明压力不够 ;若纸条被拉断 ,说明触头压力太大。调整触头的压力可通过调整触头弹簧来解决。 如触头弹簧损坏可更换新弹簧或按原尺寸自制。触头压力弹簧常用碳素钢弹簧丝制造 ，新绕制的弹簧在250C - 300C的条件进行回 火处理 , 保持时间约 2040min, 钢丝直径越大 , 所需时

28、间越长。镀锌的弹簧要进行去氧处理 , 在200C左右温度中保持 2h,以便去脆性。(2) 触头磨损。触头磨损有两种 :一种是电磨损， 主要是由于触头间电火花或电弧的高温使触头金属气化所造成的； 另一 种是机械磨损，是由于触头在闭合时接触面相对滑动摩擦等原因造成。触头在使用过程中 , 因磨损会越来越薄 , 触头变薄后， 其触头的接触压力减小， 接触电阻 增大，这些又会导致触头的进一步发热和磨损，当剩下原厚度的1/2 左右时 , 就应更换新触头；若触头磨损太快，应查明原因，排除故障。(3) 触头熔焊：动、静触头表面由于短路或严重过载而被融化后焊在一起分断不开的现象, 称为触头的熔焊。当触头闭合时

29、, 由于撞击和产生震动，在动静触点间的小间隙中将会产生短路电流电 弧，电弧温度高达 3000C6000C，可使触头表面被灼伤或熔化，使动、静触头熔焊在一 起。发生触头熔焊的常见原因是：1) 选用不当，触头容量太小或负载电流过大；2) 操作频率过高；3) 触头弹簧损坏、初压力减小。触头熔焊后 , 只能更换新触头 , 假如触头熔焊是因为触头容量不够而产生的 , 则应重新计 算设备工作负荷后，选用容量大一些的电器。(4) 触头断相：触头断相产生的原因主要是某一相触头接触不良或连接螺钉松脱，造成某一相电源不能与设备相接。触头断相现象发生时，将会使电动机缺相。电机虽然有时也能转动, 但转速较低并且会发出

30、强烈的“嗡嗡”声。 如果短时间内不能发现并排除触头断相的故障， 电动机将 会有烧毁的可能。2. 接空气阻尼式时间继电器的故障维修：空气阻尼式时间继电器， 是利用空气阻尼原理获得延时的。 它由电磁系统、 延时机构和 触点三部分组成，电磁机构为直动式双 E型，触点系统借用的是 LX5型微动开关，延时机构 采用气囊式阻尼器。空气阻尼式时间继电器， 既具有由空气室中的气动机构带动的延时触点， 也具有由电磁 机构直接带动的瞬动触点， 可以做成通电延时型， 也可做成断电延时型。 电磁机构可以是直 流的，也可以是交流的。桥式起重机大小车、 提升机构等的启动、 加速等都是通过逐级切除绕线转子回路中串接 的电阻来实现的， 而切除绕线转子回路中串接的电阻则是依靠时间继电器的顺次动作进行控 制的。空气式时间继电器的故障主要表现为气囊损坏或密封不严而导致漏气，使得延时动作时间缩短， 甚至不产生延时。空气室内要求极