探析起重机电气控制系统

探析起重机电气控制系统

国文龙

内蒙古自治区特种设备检验研究院赤峰分院

内蒙古 赤峰 024000

摘要：起重机电气控制系统当中，非常重要的一项内容是安全与可靠。因为起重机的机构之间存在着相对复杂的工况，促使控制系统线路变得更为复杂化，不利于调试工作的积极开展，也不利于维护与维修工作的顺利实施。从传统故障当中发现，当起重机电气控制系统发生故障的时候，需要立即采取停机操作，并且要由专业工作人员，详细排查复杂的电气控制系统中存在的故障。

关键词：起重机；电气控制系统

如今我国运输业的快速发展，起重机在运输装卸过程工作中广泛应用。而起重机的运作离不开各种电气设备的支持，但电气故障的出现对起重机的运作效率和安全性都带来了不利影响。对此文章围绕起重机电气设备危害因素的影响进行分析，就危害因素的应对提出了系统优化设计的相关问题分析，并探讨电气设备危害因素的预防策略。

1起重机控制系统的发展趋势

信息科学技术的发展促进起重机控制向信息化、智能化的方向发展。在现代信息科学技术中愈来愈多地采用了语音识别技术、图像识别与处理技术、传感控制技术等智能控制技术，并引入专家控制、模糊控制等先进的控制理论。近年来智能技术的研究持续开展并且取得了较大的进步，随着认知科学与电子信息技术的发展，人工智能技术在各行业将会愈来愈多地得到应用。同时，智能技术的发展也将促进起重机自动化水平的提高，对我国工业化的发展起到积极的促进作用。

2起重机电气控制系统的设计思路

2.1可靠性设计

对于产品的预期安全和失效状态进行预估，这是保障可靠性设计能够顺利进行的关键点，也是针对性提升产品可靠性的核心环节。配置产品系统子集的冗余设计指标，比如元器件、组件和执行单元等，是在起重机电气控制系统冗余设计初期需要开展的关键工作，起重机电气控制系统投入运行后的工作状态，应该通过分析其功能、元器件、使用环境和多因素之间的相互关系进行预估。为了能够对起重机电气控制系统在实际工作环境下的工作状态、工作能力和寿命进行预测，需要建立力学模型与数学模型，并在故障数据统计分析和试验的帮助下，完成起重机电气控制系统的冗余设计。此外，在起重机电气控制系统的冗余设计过程中，还应该考虑经济性原则。对于起重机电气控制系统设计薄弱环节的辨识，可以通过分析用户需求、设计输入、试验与指标参数的预评结果、类比结果而实现。薄弱环节的辨识，能够帮助设计人员采取有效的解决措施，实现薄弱环节的补强，不断提升起重机电气控制系统的可靠性，保障起重机的生产效率。

2.2设计输入

在进行起重机电气控制系统的冗余设计时，应该最大限度保障起重机电气控制系统功能的发挥。首先，对于制动器电源和总动力电源的断开，应该由急停按钮来实现，以保障生产过程中的安全性。其次，应该加强起重机电气控制系统电动机的热过载保护，避免发动机过热引起的系统故障，影响起重机的正常使用。再次，还应该加强起重机电气控制系统的电动机定子异常失电保护和错相、断相保护、行程限位保护、超速保护、超载保护、通道门连锁保护。最后，在起重机电气控制系统冗余设计时，为了提升系统制动的可靠性，应该采用双制动控制。通过上述起重机电气控制系统功能的实现和加强，能够实现起重机电气控制系统冗余设计的不断完善，提升起重机运行的可靠性。

2.3系统设计构造

起重机电气控制系统的设计构造，主要包括了主电源、主控制回路、安全控制回路、空调系统、全车照明系统、警铃、操纵机构回路等。安全控制回路的闭合包括了紧急开关闭合正常、电气室侧走台开关闭合正常、司机室门关闭正常、相序按规范次序、端梁门开关闭合正常、检修走台侧门开关闭合。

为了做好机构运行的准备，应该在主电源正常和安全控制回路闭合后，用电锁打开电源、按下启动按钮，主控制回路会得电吸合。运行机构限位开关闭合包括了升降机构上升、下降限位装置或者开关闭合正常，大车左右限位开关闭合正常和小车前后限位开关闭合正常，司机发出吊钩上下、小车前后和大车左右的指令，各机构的运行状况则由PLC控制。速度在反馈信息的作用下由变频器控制，实现有效调速。

3起重机电气控制系统中的优化设计分析

3.1优化设计的综合性分析

从过往的优化设计情况来看，在一些特殊工况下优化设计效果突出。从目前来看，大吨位门式起重机在港口中得到了广泛应用，在实际发展过程中，对这种高速门式起重机的起重量和工作速度提出了全新的要求，想要让这些起重设备得到稳定运行，实现低速准确对位、轻载高速运行，就需要对其中电气控制系统进行合理设计。所谓优化设计就是在起重机内部构建两套电气控制系统，一般状态下一备一用，特殊情况下同时独立工作。常规的设计手段主要包括串联和并联两种，其中串联主要面向各连锁开关、安全保护开关和过流继电器触点等方面内容，避免回路出现断电情况，打造出优化安全保护系统，对电气控制回路进行优化。在实际应用过程中，下降深度限位、过流继电器触点、上升限位、运行小车过鞍梁保护触点、司机室开关触点、小车限位开关、桥架平台通道口连锁开关触点、大车限位开关、大车防撞连锁触点等都会受到优化设计的影响，在安全接触器的控制下完成正常运作。并联也是起重机电气控制优化技术设计中的关键，相比较串联技术而言，并联技术可以更好地单元进行控制，有效降低失效概率，尤其是港口内使用的门式起重机，在制动上效果突出，配合双制动器，完成同时工作。在这个过程中借助电磁力的方式实现了不同的回路控制效果，让整个系统得到安全可靠落实，不仅不会对起重机本身造成冲击，还会让制动更加平稳，在电气控制上可靠性突出。

3.2优化设计的细节性分析

常见的电气控制优化技术设计方法包括分析设计法和逻辑设计法，前者根据工艺生产需要正确选择单元电路，继而逐渐组装完善，这种设计方法没有固定流程，容易掌握，目前应用较广，但无法保证设计的控制系统最优。后者将电路中每一个子环节均单做逻辑变量，根据电路控制需要借助逻辑代数绘制优化线路架构，以此得到最优电气控制优化技术系统设计方案，但设计要求较高。在优化系统中包括优化CPU、优化控制网络、优化节点等，在专用的接口模块下采用专用光纤进行连接，确保电气控制网络始终处于正常的运作状态下，完成高效率的数据交换。

3.3优化设计的实例性分析

为了进一步验证，优化设计在起重机中的应用效果，确保起重机电气控制系统可以实现安全串联、并联设计，结合实际工程实例，对电气装置优化技术的应用效果展开进一步分析。以某港口使用大吨位高速门式起重机为试验对象，随机布置工作现场，观察设计出来港口门式起重机电气控制优化技术系统功能能够正常运行。根据实际运行情况来看，优化技术可以按照要求正常运行，也能够沿着规定运行轨迹路线完成工作，相应的参数也可以在交互界面中显示。在确认港口门式起重机电气控制优化技术系统功能得到满足，工程任务全部完成后，进一步对电气控制系统优化设计的调试结果分析，以此保证电气控制优化技术系统可以对港口门式起重机进行精确控制和保护。已知该港口内使用的大吨位高速门式起重机重50t，在明确其余控制参数的基础上，通过仿真分析的方式，在不同信号形式以及PID参数的情况下，各种电气控制命令，以此判断运行控制指令效果，运行过程中是否存在其他故障，明确大吨位高速门式起重机电气控制优化技术的响应效果。

结语：

电气控制系统在起重机的控制当中发挥着至关重要的作用，很多起重机故障或者安全事故都是由于电气控制系统故障导致的。因此，应该在了解电气控制系统的基础上，加强起重机电气控制系统的冗余设计，增强起重机电气控制系统的可靠性，提升起重机生产效率、延长其使用寿命的同时，避免安全事故造成的人员伤亡。应该在起重机电气控制系统中加强串联设计、并联和冗余设计，不断优化起重机电气控制系统性能。

参考文献：

[1]秦长海．基于视觉定位的起重机智能化控制系统[J].建筑机械化，2015，30(5)：50-52.

[2]高钰敏，曹志勇．起重机械安全监控管理系统使用与推广[J]．建筑机械化，2015，33(10)：74-75.