起重机超速保护装置的检验及案例分析论文

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　　摘要：采用变频或者非平衡式变幅机构作为起升机构的起重机出现电气或机械故障时，会造成重物快速下降或变幅结构超速运行的事故，超速保护装置作为起重机械安全保护装置的一部分，就是为了防止这类事故的发生而设置的。超速保护装置对起重机的安全运行和可靠起吊有着重要的作用，一旦失效可能导致设备的损坏或者安全事故的发生，因此探讨如何对其的检验显得尤为重要。简要概述了起重机超速保护装置的原理，介绍了超速产生的原因及危害，并对起重机超速保护装置的常规检验和激光测速检验方法进行探讨，在此基础上对检验中碰到的吊运熔融金属的起重机设置的超速保护装置只在起升机构上升方向起作用，下降方向无效的案例进行分析，以期能为超速保护装置的检验提供参考借鉴。

　　关键词：起重机,超速保护装置,检验方法


　　Key words：crane;overspeed protection device;inspection method

　　0 引言

　　起重机在吊运重物时，采用变频调速或非平衡式变幅的起升机构常因调速装置失效造成起升机构的电动机失控，引起溜钩即重物快速下降，导致重大事故发生。起重机械的超速保护装置作为安全保护装置的一部分是对起重机的安全运行和可靠起吊有着重要的作用，一旦失效可能导致设备的损坏或者安全事故的发生，因此探讨对其的检验显得尤为重要。检规要求，当起重机的起升机构采用的调速装置可能造成超速时必须设置超速保护装置，以此作为整个安全保护装置的重要组成部分[1]。目前对超速保护装置的检验只能采用常规检验和激光测速技术，只能对其能否动作进行检验验证，但不能对其动作速度和可靠性进行准确判断。


　　在起重机安装单位对安装完后之后的自检和检验机构在检验中如何对起升机构的超速保护装置进行正确可靠的检验及判定，成为当前质检员及检验员面临的主要问题。为避免因超速保护漏检、错检而造成事故的发生[2]，本文主要从超速保护装置的原理、产生超速保护的原因以及如何检验等方面进行探讨，并通过对检验中碰到的超速开关只在起升机构上升方向起作用，下降方向无效的案例进行分析。对超速保护装置的检验进行探讨分析，有助于提高超速保护装置的可靠性、进一步降低因为超速保护装置失效引起的事故发生，提高检验人员对超速保护装置的检验能力。

　　1 超速保护装置

　　在起重机中，超速保护装置占据着极为重要的位置， 其主要由超速开关以及系统控制器构成[3]。其中，前者主要目的是依据信号接收系统，动态监测起重机运行轨迹，并在控制参数范围内，控制机构运行速度，以避免起重机在运行过程中出现故障，如吊物坠落等。结合当前超速开关保护理念、技术，超速保护装置主要有电磁式、光电式、机械式，相关人员除了依据设备结构、现场实际需求、资金情况等，选择合理的装置形式，还应在选择过程了解不同超速装置原理，以编制更加合理的应用方式，如电磁式主要是以电磁原理为中心，以相关计数装置为基点，测定主机运行速度，一旦测定结果达到规定阈值后，便会自动控制主机速度，如停运、减速等。再如光电式，本装置与电磁式的原理相同，而两者唯一差异体现在测试速度上，如光电编码盘[4]

　　当起重机的变幅机构以及起升机构保持调速状态的时候，制动器并未打开，不会发挥制动作用。在此情况下，重物会给电动机更多的向下力并形成负载力矩，同时调速系统也会在重物运动过程中形成调速力矩，并且调速力矩和负载力矩状态稳定。除此之外，因为可控电源会影响调速力矩，导致调速力矩可能出现因为晶闸管触发失效等原因造成调速系统的供电出错，造成输出电压减小或为零，致使调速力矩和负载力矩不能保持平衡， 此状态下便会导致重物发生坠落。

　　2 起重机超速保护装置检验方法

　　2. 1 常规检验

　　(1)资料检查

　　在启动起重机超速保护设备前，要通过相关厂家的设备技能操作手册，或技术人员结合厂家编制的指导书， 全面检查设备电气控制线路，校正系统参数，并设定常闭触点[5]。这样便能较好保障设备进入超速状态后，能够快速制动。需注意，应避免并联超速保护线路，或将其用作其他信号接收端，即要保持其独立性、系统性， 为其断电制动保护奠定良好基础。

　　(2)现场检验

　　在完成相关资料和操作手册对接后，应全面检测设备型号、规格等，然后在系统检查设备外观、铭牌等， 并分析其设备机构是否存在连接问题。最后，检测设备保护连锁效果，具体而言，可通过手动触发模式检测设备是否能正常运行，或断开连锁触点看设备是否能发挥应用的效果[6]。

　　(3)空载试验

　　首先，要将串联开关并入超速保护电路系统，需注意设计线路接入点时，应以分段控制为中心;其次，要结合起重机参数设计合理隔离去;第三，控制起重机以限定速度下降;最后，断开开关，实验制动器是否能正常运行，以达到试验的最终目的[7]。

　　2. 2 激光测速检验方法

　　首先，加大现场检验力度，将安全防护切实做好， 对围挡进行设置，并在配重参数基础上，搭建系统的仪器设备。其次，借助FLUCK931 转速计展开光学非接触光测量，在起升机构制动轮外侧选择某区域进行清理， 并将反光带贴在此区域，对速度进行测定[8]。再次，松闸电路设计，如图1虚线框中所示，F03和K0分别是断路器、KO零位保护接触器主触点，K5 是对D2、D3 制动器进行控制的接触器主触点。SB0、K5 分别为控制按钮、接触器线圈。在起重机正常条件下，人为操作SBO按钮，可以将D2、D3 制动器打开，使人工松闸功能顺利实现[9]。最后，请司索人员用吊钩上吊1 / 4 的额定载荷，司机将重物提高至上升限位，之后把手柄归于零位， 保持接通状态，在司机室中可以看到指示灯正常显示。 然后安装维修人员将图2所示的SBO按住，打开制动器D2、D3.重物开始向下掉落。检验人员转速计和反光带对准，对下降速度进行测定。当到达额定速度1. 25～1. 4倍之时，可以断开超速开关K1.零位接触器K0断电。


　　3 案例分析

　　3. 1 设备存在的主要缺陷描述

　　该台设备用于吊运熔融金属，在检验超速保护开关时，模拟超速开关动作，结果发现超速开关只在起升机构上升方向起作用，下降方向无效，当吊钩吊运熔融金属超速下坠时，超速开关根本不会起作用，存在重大的安全隐患。


　　3. 2 原因分析

　　该设备采用卷扬机作为起升机构，在卷扬机驱动电机的转动轴上设有重物负载力矩传感器和调试系统输出的调试力矩即制动力矩传感器。调试力矩传感器主要通过改变系统输出量的大小来改变起升速度;当因传感器或者调试系统的控制线路损坏导致电动机的电源丢失时造成制动力矩的消失时，起吊重物可能在负载力矩的作用下发生溜钩事故即重物的快速坠落。超速保护装置作为安全保护装置的重要组成部分，常见的保护装置有速度传感器、超速感应开关、安装于驱动电机轴上的旋转编码器等。卷扬机的超速保护装置一般是装在驱动电机的轴上，通常设定的动作速度为额度速度的1. 25～1. 4倍。当卷扬机的运行速度达到超速保护设定的动作速度时，超速保护装置会切断驱动电机的控制电路和总电源， 使驱动电机和制动器失电，制动因失电下闸制动，预防卷扬机因为失速而造成的溜钩事故发生。

　　该设备设置的超速保护装置为安装在驱动电机轴上的机械式超速保护开关，当运行速度达到设定的速度时利用甩块在离心力的作用下动作开关实现超速保护作用。 现场在进行超速保护装置检验时，发现超速保护装置只在上行超速时起作用，在下降超速时不起作用，有可能在下降时因为超速导致事故的发生。查看制造单位出具的电气原理图时发现超速保护装置是串联在下降安全回路中，不是串联到总的安全回路中即零位保护回路中， 如图3所示。制造单位出具的电气原理图，把超速保护装置接在控制回路的下降回路中，当在下降1 挡时因为上行接触器K10 得电，吊钩因为负载发生下行超速时、 超速保护因为串联在下降回路中，无法切断上行回路中的电流，导致制动器无法下闸制动[10]。现场查看超速保护装置的安装，发现安装人员未按照电气原理图进行安装， 而是把超速保护装置串联到起升高度限位器的回路中，因此该超速保护装置只有在上行超速时才起作用，在下行超速时无法起作用，有可能因为超速导致事故的发生。


　　3. 3 处理意见

　　要求制造单位对控制原理图的上升控制回路进行修改，要求把超速保护装置串联到零位保护接触器的安全回路中以保证超速保护的有效性，现场按修改后的原理图进行重新接线。

　　3. 4 注意事项

　　(1)根据检规要求，安装监检时所有吊运熔融金属的起重机均应设置超速保护开关，但起升机构额定起重量不大于5 t的电动葫芦除外[11]。

　　(2)起重机超速保护是起重机运行的重要电气保措施，超速保护失效将造成严重事故，应注意需要超速保护的机构是起升机构。

　　(3)现场检验时，要认真查看电气控制原理图，检查超速开关设置是否合理、线路有没接错，并通过现场模拟进行验证[12]。

　　4 结束语

　　在各工业行业中，起重机械作为不可或缺的特种设备得到了广泛应用。超速保护装置作为采用非平衡式变幅或者变频调速等可能造成超速的起升机构的安全保护装置，主要是为了防止起重机在起吊重物时发生溜钩等因超速引发的事故发生。本文主要从超速保护装置的原理、超速产生的原因及危害、超速保护装置的检验以及对检验中碰到的吊运熔融金属的起重机设置的超速保护装置只在起升机构上升方向起作用，下降方向无效的案例进行分析。有助于提高超速保护装置的可靠性，进一 步降低因为超速保护装置失效引起的事故发生率，提高检验人员对超速保护装置的检验能力。

　　参考文献：

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　　[2]任丽华.冶金桥式起重机检验要点分析[J].产业与科技论坛，2020.19(5)：51-52.

　　[3]卢锐昌.塔式起重机超速保护装置失效的案例分析[J].机电工程技术，2022.51(1)：234-237.

　　[4]黄材学，郑耿灶.一种钢丝绳电动葫芦超速保护装置检测系统的设计[J].特种设备安全技术，2018(3)：29-31.

　　[5]陈俊华.起重机超速保护装置检验方法[J].冶金管理，2021(21)：46-47.

　　[6]雷坤，范平，徐良.浅谈露天作业起重机检验中的危险源及预防措施[J].特种设备安全技术，2021(1)：40-41.

　　[7]许文峰.塔式起重机超速保护装置的改进[J].工程机械与维修，2020(2)：58-59.

　　[8]缪秋祥，严沛君.起重机械电动机的保护[J].中国特种设备安全，2012(3)：60-61.

　　[9]刘飞.起重机械电气检验问题及检验方式分析[J].中国设备工程，2019(20)：95-96.

　　[10]葛园. 冶金桥式起重机常见机械故障和隐患的排除探讨[J].内燃机与配件，2019(16)：176-177.

　　[11]吴江.起重机械的超速保护装置失效的分析[J].广东科技， 2013.22(10)：186.

　　[12]单雯雯.起重机超速保护装置检验方法探讨[J].中国特种设备安全，2020.36(10)：19-22.

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