施工升降机制动器控制电路分析及改造

2015-06-05邓祥梅

综合智慧能源 2015年1期

关键词：升降机控制电路接触器

邓祥梅

（重庆电力建设总公司，重庆 400060）

施工升降机制动器控制电路分析及改造

邓祥梅

（重庆电力建设总公司，重庆 400060）

介绍了新的国家标准GB 26557—2011《吊笼有垂直导向的人货两用施工升降机》对施工升降机制动器控制电路的新要求，分析了现有施工升降机制动器控制电路存在的问题。对施工升降机的制动器控制电路进行分析并提出了改造措施，改造后，施工升降机制动器控制电路可以满足新国家标准的要求。

施工升降机；制动器控制电路；控制装置；触点；粘连；二次启动

1 GB 26557—2011对升降机制动器电气控制的要求

我国2011年6月16日颁布的GB 26557—2011《吊笼有垂直导向的人货两用施工升降机》是一个强制性标准，从2012年5月1日开始实施。该标准代替了原有的推荐性标准GB／T 10054—2005《施工升降机》和强制性标准GB 10055—2007《施工升降机安全规程》中有关人货两用施工升降机的技术和安全要求。

在GB 26557—2011《吊笼有垂直导向的人货两用施工升降机》中第5.7.4.8条中，提出了对升降机制动器电气控制的要求：“在正常工况下，应用连续的电流供应或液压压力来维持制动器的打开，对于机-电式制动器，切断制动器电流至少应用两个独立的电气装置来实现，不论这些装置与用来切断施工升降机驱动主机电流的电气装置是否为一体；对于机-液式制动器，压力的中断至少应用两个独立的阀来实现，不论这些阀与用来中断施工升降机驱动液压系统压力的阀是否为一体。当施工升降机静止时，如果其中一个装置未能切断制动器的电流或压力油的供应，则最迟到下一次运动方向改变时，应防止施工升降机再运行”。此要求与原有的推荐性标准GB／T 10054—2005《施工升降机》中的要求几乎完全相同，但原来是推荐性要求，现在变成了强制性要求。此要求包含两个基本思想。

（1）要用至少两个独立的电气装置切断制动器电流：其一，要求切断制动器电流的电气装置至少有两套，如果这些断电的电气装置中发生部分失效（如粘连或短接），至少可以保证其中一个电气装置仍能有效切断制动器电流；其二，要求这些电气装置要彼此独立，彼此不能相互控制，如果这些电气装置中的一个发生失效不释放，至少可以保证其他电气装置能有效释放，其目的是使制动器的电流断开控制具有多重保护，不至于因一个电气装置失效而影响全局安全，从而有效预防事故。

（2）要求制动器控制电路有防粘连及防短接功能，即一旦控制制动器电流断开的电气装置中的一个发生失效而不释放，控制电路必须能及时自行诊断并发出施工升降机再运行的控制指令。因此，标准要求如果其中一个装置未能切断制动器的电流，到下一次运动方向改变时要防止施工升降机再运行。

2 施工升降机的现状

如前所述，GB 26557—2011《吊笼有垂直导向的人货两用施工升降机》中第5.7.4.8条是一项强制性要求，并且从2012年5月1日开始，所有用于动力驱动的、临时安装的、由建设施工工地人员使用的带有吊笼并可在各层站停靠服务的施工升降机均应满足此要求。但事实上，现在几乎所有的施工升降机都不满足此要求。造成这种情况固然有多种原因，但其中有两个最重要的原因：第一，很多施工升降机制造安装单位没有重视和仔细研究新颁布的GB 26557—2011《吊笼有垂直导向的人货两用施工升降机》中的对应条款，不知道怎样对制动器电路中的相应内容进行改造；第二，国家相关的检验规程未对施工升降机制动器控制电路做出具体规定，因此检验机构无从要求相关单位按相关要求整改。

实际上，根本原因在于施工升降机的制造安装单位存在一些错误观念。第一，很多施工升降机的制造安装单位认为起重机械只要满足了相关检验要求就完全满足所有国家技术标准的要求，但起重机械相关检验只是选择了其中较重要的技术指标和安全性能进行验证，而不是对产品的全部技术指标和安全性能进行验证。第二，随着社会的发展和技术的进步，产品的质量、性能、安全等指标要求不断提高，国家技术标准必然要不断更新，而起重机械制造安装单位未能及时跟进技术标准的发展，没有把新标准的相关要求及时贯彻到制造的产品中去。

制动器控制电路的防粘连和防短接功能是施工升降机一个非常重要的安全保护功能，当施工升降机停车制动时，如果制动器的控制电路不能可靠断开，则制动器就不能可靠制动，施工升降机极有可能滑车和向下坠落。而施工升降机停车时通常是升降机内、外的人员进出的时候，此时升降机一旦发生滑车，就有可能发生剪切事故或设备坠落事故。另外，如果升降机的电动机电源和制动器电源的控制是同一电器装置，施工升降机停车时无法正常断电则有可能发生蹲底或冲顶，也会造成严重的安全事故。虽然施工升降机大多数情况下是一个临时设备，一旦施工完成后会撤除，从单台设备来看，其危险性较电梯要小些，但当某施工升降机设备结构确定后，其模式会反复使用，从较长的时间段来看，其危险程度并不低。综上所述，施工升降机制动器电流断开电气装置的数量、独立性及防粘连功能，对施工升降机安全性能的影响举足轻重，国家标准对此再三强调，重庆电力建设总公司各级领导对此高度重视，决定将公司所有的施工升降机按新标准的要求进行严格整改。经过反复研讨和试验验证，2012年10月，公司所有施工升降机整改完毕，使其制动器电源的控制电路都满足了GB 26557—2011《吊笼有垂直导向的人货两用施工升降机》的要求。

3 施工升降机制动器控制电路存在的问题

下面对一个具有代表性的施工升降机制动器控制电路进行分析，以发现其中的问题。图1为改造前的施工升降机驱动和制动系统控制电气原理图，图中：M1，M2，M3为主电机；KM为主接触器；Z1，Z2，Z3为制动器线圈；KY，KZ为制动控制接触器；KU，KD分别为上、下行方向接触器；SWU，SWD为其对应的上、下限位；AQ为启动按钮；AT为停止按钮；ZL为整流器；JT为急停按钮；CZ为操作控制器。图中各种电气安全保护包括门联锁、电机热保护、错断相保护、超载保护、超速保护等。启动前手柄处于零位，此时图中CZ的10-11接通，即CZ常闭开关接通。按下启动按钮AQ后，电路经CZ常闭触点接通主接触器KM，同时KM经自己的常开触点自保。当升降机需要上行时，手柄推到上位，接通上升接触器KU并通过常开触点打开制动器控制接触器KY，升降机开始上行。下行时过程类似。

图1 施工升降机驱动和制动系统控制原理简图

在制动器控制电路中，如果算上制动器电路整流器ZL前端和后端的控制，共有KM，（KU，KD），（KY，KZ）3套装置能断开制动器电路。但在这3套装置中，KM是主接触器，上升、下降、停止等运行过程切换时KM不断电，只有在停车开门后才能断电。升降机的停车和开门是两个不同的过程，停车是自动控制的，开关门是手动控制的，停车和开、关门之间必有一个时差，即在停车和开、关门之间这一段时间内，制动器控制电路只有（KU，KD），（KY，KZ）2套断电装置，而在这2套装置中，（KY，KZ）在一定程度上是受（KU，KD）控制的，其独立性不是很彻底。更重要的是，此控制系统不具有防粘连以及发生触点粘连后防止设备二次启动的功能。在图1所示的控制中，施工升降机在上升或下降过程中，只要KU或KD接触器发生粘连而断不开时，当控制施工升降机的控制手柄回零（即停止升降）后，电动机不能断电而制动器能断电，电动机就会处于堵转状态，容易烧坏；另外，施工升降机上升或下降过程中，当KM或KZ，KY接触器发生粘连而断不开时，控制施工升降机的控制手柄回零（即停止升降）后，可再次向任意方向继续运行。由于KZ或KY接触器发生粘连后，施工升降机的故障不能反映出来，照样正常运行，所以KZ或KY接触器的粘连故障不容易及时发现，而如果之后KU或KD接触器继续发生粘连，电动机和制动器均不能断电，施工升降机无法正常停车，极有可能发生蹲底或冲顶事故。因此，图1中的升降机控制不符合GB 26557—2011《吊笼有垂直导向的人货两用施工升降机》中第5.7.4.8条的相关要求。

4 施工升降机制动器控制电路的改造

图2为改造后的施工升降机驱动和制动系统控制电气原理简图（图中：KA为粘连保护接触器）。图中断开制动器的有KM，（KU，KD），（KX，KY）3套装置，因KM是主接触器，上升、下降、停止等运行过程到开门前都不断电，所以可以不算制动器的断电装置，而剩下的（KU，KD），（KX，KY）则完全满足标准要求的独立性，即不论是吸合还是释放都能满足独立性要求，互相不影响。另外，此电路防粘连控制也能满足标准要求。从图2可以看出，施工升降机上升或下降过程中，若KU，KD，KX，KY这4个接触器中任意一个接触器发生粘连而断不开，当控制施工升降机的控制手柄回零（即停止升降）后，KA接触器会通电吸合（正常工作时KA处于断电状态），从而KA接触器的常闭触点断开，切断控制线路的电源并锁定粘连故障，主电源接触器KM、电动机和制动器均被切断电源，直到粘连故障解除才能重新启动控制回路的电源，可满足标准的防粘连要求。因为在正常运行时上下方向只能选一个，所以在正常运行时KU，KD中有一个常闭触点不通，KX和KY中也有一个常闭触点不通，故KA接触器不通。而如果在运行过程中出现不正常状态，例如当KU接触器发生粘连而断不开时，则手柄回到零位时，KU的常开触点KU1不能断开，电路经KX1，KY1，KU1接通KA，KA接触器的常闭触点同时断开KM，KU，KD，KX，KY的控制电路，终止整个运行过程并故障锁定，防止二次启动。而如果KX不能断开，则手柄回到零位时，KX的常开触点KX2不能断开，电路经KX2，KU2，KD2接通KA，KA接触器的常闭触点同时断开KM，KU，KD，KX，KY的控制电路，终止整个运行过程并故障锁定，防止二次启动。因此，整个施工升降机的控制过程均可满足标准中第5.7.4.8条的相关要求。