关于行车TC盘控制方式下溜钩问题的合

1、附件1:武钢股份设备维修总厂合理化建议金点子申报表建议工程 名称关于行车tcb控制方式下溜 钩问题的合理化建议建议 时间2022.1实施时间2022.3建议人所在 单位二炼钢维修 作业区姓名种法友职称或职务工程师完成 时间2022.3此建议获奖 情况此建议获得公司技术诀窍。建议前存在的 问题TC盘控制方式是建国初期仿苏联吊车的控制系统而设计的用于行车起升机构的电 气控制方式，该控制方式外表上看比拟落后，但是因为它的经久耐用，对环境要求低和 经济简单等优点，至今普遍存留于各大重工业企业，武钢二炼钢厂使用的挂液体灌吊车就是这种控制方式。TC盘控制方式的控制逻辑存在漏洞，而这个漏洞能够导致的直接后果

2、就是重物落 地。溜钩问题是起重设备最忌讳的问题，也是起重设备最为严重的问题。溜钩问题轻那么 弓1起设备损坏，重那么出现人员伤亡，特别是冶金行业液体罐行车，如果出现液体灌落地 的情况，后果就不堪设想。建议主要内容包括解决的 方法、措施、具1. 原理分析在常见的桥式起重设备中，起升机构分为主起升机构和副起升机构，从控制方式上来说，主起升 般疋两台电机，用两丨控制盘来分别控制，田y起升 般疋 台电机，用 一个控制盘来控制。 在主起升机构的两台电机之间，一般都有冋步轴或者冋步联轴器，从机械角度来保证两台电机的轴冋步，确保传动的冋步性。1.1副起升如下列图1是单电机的传动示意图，由图所示减速机一轴也就是

3、高速轴连接电机，减速机的三轴也就是低速轴连接的是卷筒，利用卷筒的旋转带动钢绳，利用定滑轮和吊钩组的配合实现起升和下降的功能。减速机的工作原理是小齿带大齿，降低速度增加力矩，抱闸安装在咼速轴一侧。图1单电机运行传动示意图如下列图2,是传动电机的动力回路，从动力回路中可以看出，控制对象为绕线式异 步电动机，因为电机不但有一次定子接线还有转子的二次接线。利用两台接触器FC和ZC对一次定子电路相序的改变来实现电机的换向功能，利用6台接触器对二次转子电路的切除作用来实现电机的调速功能，利用闸接触器对制动器的控制，实现了机械制动的功能。所以单盘控制下的动力电路，一共利用了至少9台接触器来完成其控制过程。图

4、2单盘控制的动力回路如下电路图3正是该控制方式的单盘控制电路图，正如电路图所示，左面局部从K1到K12是主令控制器的闭合程序，虚线局部表示的是它的闭合表，从闭合表上可以 看出，上升方向有 6个档位，下降方向有 6个档位，后面带动的就是接触器的线圈，FC和ZC分别是下降和上升的方向接触器，ZDC是闸接触器，以下1FJC，2FJC, 1JSC等均为加速接触器，该控制方式的控制原理为当满足所有限制条件，送电后零压继电器LYJ体万案，间单计 算公式，草图设 计和预计实施 需要的设备、材料、费用等吸合，即为以下9台接触器作好供电准备，当控制器打到上升或者下降的位置时，其相 应的方向接触器首先闭合，通过方

5、向接触器的辅助接点为闸接触器和加速接触器供电， 也就是说待方向接触器吸合之后闸才相继翻开，加速接触器才相继吸合。图3单盘控制电路图为了确保平安性，该系统在下降之初有反接制动过程，也就是说下降的前三档实为上升方向接触器吸合，三档到四档存在着方向接触器的换向，之后才是全速下降。在三 档和四档之间方向换向的时候，首先上升方向接触器断开，然后下降接触器再吸合，这样就存在着一个瞬间两个方向接触器都没有接通，因为闸接触器的线圈是通过方向接触器辅助接点的并联来为闸接触器供电的，所以在两台接触器换向的瞬间就存在着闸接触器的瞬间断开的现象，此时表现为电机的运行过程中的瞬间抱闸现象，为了保持下降运行的连续性，也就

6、是为了躲避三档与四档换向过程存在的抱闸现象，因而设计者利用闸接触器辅助接点和方向接触器辅助结点并联在一起为闸和加速接触器回路供电，如上图3加黑的闸接触器辅助接点 ZDC所示，这样以来，上升方向接触器吸合之后随即闸接触 器也相继吸合，闸接触器吸合后就自保供电，这样在3档与4档换向的时候，闸接触器就不会断开，保持了下降运行的连续性，只有控制器拉回零位后，K4断开，闸接触才断开。所以通过闸接触器的自保线路解决了下降换向过程中存在的闸断电抱合现象，但同时也埋下了隐患。其电路逻辑如下列图4所示。图4换向过程中闸的自保吸合逻辑示意图换向结束全速下降的过程，实际上是匀速下降的过程，能够带着重物匀速下降是因为

7、此时电机的反响再生制动在起作用，所谓反响再生制动是负载的速度超过了电机的额定转速以上，此时是重物的重力带动电机在转，也就是说电机转子的速度超过了环形磁场的速度，这个时候转子感应出来的反电流能够阻碍转子的旋转，也就阻碍电机的运行，起到了制动的效果，并且超过额定转速的量越大，阻碍作用就越大，所以当阻力等于重 物的重力的时候，就会匀速下降，这个时候有电流反响到电网， 所以称为反响再生制动。 如果没有反响再生制动的话，重物会以重力的作用带动电机下降，速度会是越来越快， 而且加速度约为重力加速度。因为闸接触器的自保供电，在全速下降过程中如果出现K5接点闭合不好，或者起着互锁作用的上升方向接触器的辅助接点

8、ZC闭合不好，或者下降接触器线路出现问题等诸多原因引起的下降方向接触器FC断开，而此时因为闸的自保供电使得电闸仍然处于翻开状态，此时的起升机构由原来的电机带动下降变为此时的重物自由落体下降，由原来的带有反响再生制动的下降，变为没有任何制动的下降，此时下降加速度接近于重力加速度，下降速度骤升，此时由原来的电机通过减速机使得吊钩下落，变为当前的吊钩通过减速机带动电机高速转动，此时的减速机对电机来说可是增速机，随着下落重物速度的越来越快，电机将超出额定转速几倍甚至几时倍速度高速旋转，超过了一定转速，就算断电抱闸，也会出现闸皮磨飞，或者制动不止的现象，此时，势必会造成重物 落地的严重后果。对于上升方向

9、亦有此缺陷，但是如果上升出现这种情况，其现象是重物由原来的上升转变为减速然后是加速下降，此情况重物运行方向有所改变，对操作者来说，比上述 下降时出现此种情况更较容易发现，因而不易造成重大后果。1.2主起升机构主起升机构一般是双电机运行模式，如下列图5是主起升机构的机械传动示意图，机械闸安装在减速机的输入轴，也就是高速轴上，在低速轴上有同步联轴器，确保两个卷 筒的同步性。图5双电机传动示意图主起升的动力回路与操作回路都和副起升机构比拟类似，其操作回路的区别在于接触器线圈的并联运行。图6双机运行电路图如上图6所示，但上述缺陷同样存在，而且发生的故障点比单盘的还多，因为双盘 运行电路的方向互锁的辅助

10、接点相互串联连接到方向接触器线圈的前侧，也就是说比单盘还多了一个闭点，在全速下降过程中如果出现K5接点闭合不好，或者起着互锁作用的上升方向接触器的两个辅助接点ZC1和ZC2闭合不好，或者下降接触器线路出现问题等诸多原因引起的下降方向接触器FC断开，同样存在着重物落地的可能。2. 定量计算以某钢厂炉前3#140t吊车为例，液体罐重量大概120吨，假设在下降的过程中出现了上述溜钩现象，设司机发现异常的时间为t，有所反响后立即采取停电措施，重物下降距离为h后能够停下来，在制动的过程中，重物的动能加上下降的重力势能，全部 转化为机械制动做功，根据能量守恒定律，可以得到：1 2= mv +mgh 11

11、2在式1 中，Tr是一个制动器所做的功， 一共有4台制动器，所以要乘以4, mv22 是重物的动能，这里的v是操作者发现故障并做出反响的同时，重物所到达的瞬间速度，mgh是操作者有所反响快速制动后，重物下滑高度为h时的重力势能，能否在有效距离h内停稳重物，是是否出现重大事故的主要问题所在。因为重物重达120吨，远大于传输过程中的能量损耗， 所以在没有制动的情况下约等于自由落体运动，所以将公式v=Vo +gt，代入上述公式1后得到1 24T= mv0gt + mgh 22其中：D 卷筒直径，为1.2m。"减速机减速比，为 86。T 抱闸的制动力矩，为 5000Nm。二一抱闸旋转的角度。

12、m 重物的质量，120000kg。Vo 匀速下降的速度，为 0.10083m/s。因为制动轮的角速度和卷筒的角速度之比为减速机的减速比，所有用下降高度 表示制动轮旋转的角度如下式3所示。* h 21 3D 二把式3代入式2并且把相关的数据代入计算后可以得到：227.78 h = 0.10083 10t 4从现实实际情况出发，10t远大于0.10083，所以式4可以近似写成:227.78 h =1001 5因而得到2h=3.6t (6)由上式的数学关系可以得到，下滑高度h和反响时间t是平方性关系，为t为1s的时候需要3.6m的距离才能停稳，当t为2s的时候需要14.4m的距离才能停住，这还是 假

13、设闸皮随着制动轮的高速旋转不出现飞出的情况下计算得到的数值，所以出现上述溜钩缺陷情况，操作者的反响时间最多为1s时间，否那么，就会出现重灌落地的重大平安事故。3. 解决方案3.1方案论证图7设计方案电路图通过以上的分析可以知道，闸接触器辅助接点的自保是症结所在，因而处理好下降3档和4档换向瞬间保持下降过程中闸接触器的吸合，同时保证方向接触器和闸接触器 的关联作用，也就是说运行过程中，方向接触器如果断开的话，闸接触器也应该跟随断 开，这样就防止了溜钩的问题，防止了重物落地的弊端。本设计方案如上图7的虚线方框，在原来电路图的根底上增加了一个延时继电器，这个继电器是瞬时接通，延时断开 继电器。用这个

14、延时继电器的结点来代替之前的闸接触器的自保作用，只要满足方向接触器和闸接触器的接通，K01就瞬间吸合，当换向的时候，K01接点延时断开，防止了高速抱闸的问题，由高速拉回低速时候，是同样道理，能够防止高速抱闸，所以它保持 了原来的功能，即在换向过程中，闸保持张开，又防止了上述溜钩的问题，因为在下降 或者上升的过程中，如果出现上述的故障现象，即方向接触器在运行中断开的时候，K01会延时断开，因而闸接触器短暂延时后就会断电关闭。这样就有效的防止了上述故障隐患。K01的延时时间不宜设置过长，否那么起不到上述的作用，一般设置小于0.5s，现场设置为0.4s。3.2比照试验上述方案在接受跨 4#125t吊

15、车副起升机构上安装试用，为了获得方案的效果，利用人为模拟故障点的方法，在现场针对整改前后所得的现象做了比照实验，实验结果如下表1所示。从下表1可以看出，当起升机构在上升过程中，人为的制造相应的故障点使得上升接触器断开，由整改前的故障现象可以看出闸接触器仍然处于闭合状态。当起升机构在下降过程中，人为的制造相应的故障点使得下降接触器断开，由整改前的故障现象可以看出闸接触器仍然处于闭合状态。整改后，在上述同样的情况下，同样人为制造上述故 障点，由故障现象可以看出，闸接触器延时闭合，有效的防止了溜钩的问题。表1整改前后比照实验结果运行过程人为模拟故障点整改前现象整改后现象上升过程中1.人为断开上升接触

16、器线圈ZC的线路上升方向接触器 断开，闸接触器仍 然闭合，钩头减速 上升，然后自由落 体式下降。上升方向接 器断开，闸接 器延时断开， 头运动停止。2.人为断开上升方向的互锁接点3.人为断开K6接点4.人为断开串联在ZC线圈回路里 的ZC辅助接点5.人为断开ZC线圈回路的任何一个位置下降过程中1人为断开K5接点下降方向接触器 断开，闸接触器仍 然闭合，钩头由匀 速下落转变为自 由落体，速度越来 越快。下降方向接 器断开，闸接 器延时断开， 头运动停止。2人为断开下降方向的互锁接点3人为断开线圈接触器接线4人为断开FC线圈回路的任何一 个位置3.3故障分析按照上述方案整改后，有效的弥补了控制逻辑

17、的重大隐患，解决了溜钩的问题，但 是设备的增加，必然带来新的故障点。根据增加设备有可能出现的故障情况，分析可能 带来的故障现象以及故障处理的方法，有利于以前方案的推广以及设备的日常维护。增加设备为瞬间吸合， 延时断开的时间继电器，只有时间继电器的接点应用于控制回路，对于延时接点来说，有可能的出现的问题以及所带来的故障现象如下表2所示。表2延时继电器可能出现的问题以及故障现象接点粘连没有故障现象，和整改前控制逻辑相冋接点不闭合在下降换向瞬间，闸接触器和加速接触器瞬间断开接点不延时没有故障现象，和整改前控制逻辑相冋由表2可以看出，增加设备可能带来的故障问题不会导致重大设备故障， 故障状态下的现象也是非常明显，极易判断。本建议所讲述的是吊车起升机构电气控制方式的设计缺陷， 钢二炼钢厂存在，在全国各大重工业所使用的吊车电控方式中普遍存在， 患就是重灌铁水落地，是极其重大的设备平安隐患，增加设备建议工程水平、 已实现效果效 益情况而且有可能带来工亡事故，隐患的排除是保证日常顺利生产的必要条件，益的先决条件。该设备缺陷带来的直接经济效益可能不好计算， 失是巨大的。本方案于2022年3月在二炼钢接受跨4#125t上投入使用，