门式与桥式起重机电气保护系统的检验技术

王贺涛

（安徽省特种设备检测院，安徽 合肥 230031）

0 引言

门式与桥式在工业生产中发挥出十分关键的作用，但其结构复杂、逻辑性强的特点也给故障维修带来较大难度。为保证安全生产、降低事故发生概率，有必要加强对起重机电气保护系统的优化设置，起到应有的关键保护作用。与此同时，在门式与桥式起重机运行过程中，还应加强对电气保护系统的合理检验，提高起重机运行安全性与稳定性。

1 门式与桥式起重机概述

1.1 运行特点

门式起重机指的是采用了门型框架金属结构的起重机设备，可分为全门式与半门式起重机，可直接在地面轨道上运行。门式起重机由电控设备、缓冲器、电动机等结构件组成，具有较强的适应性与广泛的作业范围。桥式起重机采用的则为横跨式结构，由主梁、端梁、走台等部分组成，根据具体的工业生产要求可对起重量、跨度、提升高度等参数进行调节。

1.2 电气保护系统

电气保护系统是门式与桥式起重机的关键构成，除了工作环境不同外，两种起重机的电气保护系统在结构上并没有明显差异，均可以实施过载保护、线路保护等不同模式，基于统一检验规则，保证电气控制系统处于正常工作状态，避免出现安全隐患[1]。根据国家起重机安装规程，在对门式与桥式起重机实施电动机保护时应确保电机具备顺动/反时限动作，进而有效加强电流保护。同时考虑到电气保护系统的整体性，为避免某一构件损坏影响整体系统运行，需要落实完善的电气保护系统检验工作，促进起重机运行效能的提升。通常情况下，电气保护系统的构成包括主回路、控制回路、照明回路，其具体原理如图1 所示。

图1 门式与桥式起重机电气保护系统原理

2 门式与桥式起重机电气保护系统检验技术

起重机电气系统构造如图2 所示。根据《起重机械安全规程》[2]有关规定，门式与桥式起重机电动机保护应对系统实施热过载保护或安装传感元件，出现故障后应及时进行制动机闭合处理。基于此，以下就各环节故障起因分别研究。

图2 门式与桥式起重机电气保护系统构造

2.1 电源滑触线

起重机运行期间，应根据其容量及应用环境选择合适的滑触线类型，包括钢性滑触线与安全滑触线。通常情况下，起重机滑触线为三相四线制或三相五线制，一旦滑触线接触不良，将直接导致起重机电气系统故障，影响其正常运行。因此，相关人员在安装电源滑触线时，还需要安装双集电器；若滑触线与起重机司机室位于同侧，则需要安装防护板来规避触电可能。

2.2 零位保护

起重机运行期间，若司机离开工作台且没有将手柄归至零位，电气系统运行后设备将自行启动引发碰撞风险。针对这一情况，可通过零位保护对起重机作业起支持保护作用，特别是对于没有安装自动复位功能的起重机来说，零位保护的安装十分关键。工作人员在进行零位保护装置检测的过程中，需要先关闭起重机总电源将控制手柄归零后再通电观察设备运行情况，在零位保护生效情况下，起重机无法正常通电[3]。

2.3 主隔离开关与短路检测保护

起重机电气保护系统检测应在断电基础上进行，通过隔离开关将电源切断，工作人员需掌握电源运作状态，保证设备运行的安全性与稳定性。为保证其安全性能，应以主隔离开关运作状态为主，同时为确保起重机自身绝缘装置发挥效用，还需要安装相应的短路装置，一旦出现电路异常现象可自主切断电源体系。值得注意的是，起重机总电源短路检测应围绕总电源保护进行，以额定电流与动作电流为主要检测对象，具体流程为：（1）根据起重机类型对额定电流标准化展开研究；（2）根据起重机标准设定尖峰电流数值；（3）计算标准化额定电流和瞬时电流，保证计算信息和设置信息的一致性。

2.4 过载保护与超速保护

门式与桥式起重机功率均在1000 W 以上，因此需要安装相应的过载保护装置。起重机运行期间，内部运行电流会随着电动机负载的增加而增加，为避免电流过大烧毁线圈，可通过过载保护自动切断电路，保护线圈安全。常见的电动机过载保护包括电流继电器、带热脱扣器断路器等。针对起重机负载超阈值需设置相应的超速保护，其整定值下降额度应控制在1.25～1.4 倍，继电器动作电流应为额定电流的2.5 倍[4]。以桥式起重机为例，需在起升机构上安装超速保护装置，同时需要对过流继电器进行检测，确保电器满足要求。

2.5 紧急断电开关

工作人员在进行起重机操作及检修过程中，一旦面临突发情况需紧急切断起重机总电源。一般情况下，起重机总电源上装有接触器，而检测工作中也需要对起重机总电源与接触器进行系统分析，其具体步骤为：（1）切断紧急断电开关，观察其是否可以自动复位；（2）通过接触器切断起重机主回路线路，检查紧急断电开关是否符合检验要求；（3）若起重机具备多个操作控制点，应在便于操作的位置设置紧急断电开关。

2.6 绝缘电阻保护

为降低触电事故发生概率，起重机需通过电气绝缘防护装置起保护作用，但在实际运行过程中，电气绝缘性能会受到环境、机械、电气等因素影响而降低，因此需要加强对绝缘电阻保护的检验。根据不同的用电装置往往采取不同的检查方法，若额定电压为500 V 可采用绝缘电阻测量方法，具体步骤为：（1）断开起重机总电源开关，设置相应的安全防护设施；（2）联通起重机电气线路，确保控制器、接触器处于接通状态，借助500 V 兆欧表进行检测；（3）连接起重机线路与兆欧表L 端口以及起重机金属结构与E 端口，保证接触良好；（4）读取电阻值，保证其在1 MΩ 以上[5]。

3 起重机电气保护系统配置案例

3.1 设备概况

某厂采用双梁门式起重机，其跨度、吊重以及起升高度分别为30 m、10 t、12 m，大车行程为208 m，由2 台门机共用12 电源滑触线。该门式起重机各机构均采用绕线式YZR 型电动机，具体配置情况见表1。

表1 门式起重机各机构电动机配置情况

门式起重机电气主回路如图3 所示。

图3 门式起重机电气主回路示意

门式起重机运行期间，易受电器元件与电线电缆质量影响而产生过载过热与短路问题，并造成一定的安全隐患。该厂在对门式起重机电控系统进行检查时，发现其部分电动机未安装空气开关或熔断器，不能起到应有的短路及过载保护效果，因此有必要进行起重机电气回路开关和保护配置优化。

3.2 主回路开关保护配置

为便于门式起重机停送电，往往会在操作室配置总空气断路器，同时保证隔离开关与总断路器配置靠近，来有效避免带负荷拉合闸。主回路开关保护配置装置由电磁脱扣器与热脱扣器构成，前者可达到瞬时切断的效果，发挥电源短路保护及电缆短路保护的作用；后者可达到反时限延时的效果，发挥主回路过载保护的作用。在此基础上，完成总接触器KMO 设计，可有效提升起重机总电源紧急切除、失压保护等效果，因此可省去总过流继电器OFA 的安装。为规避因电机开关和电流继电器偏大而造成的延时加长问题，工作人员往往会选用瞬动型电流继电器。总过流继电器整定值的计算为最大电动机额定电流与其余电动机额定电流相加，即2.5 × 63.4 + 2 ×24.9 + 15 = 223（A）；机构处于卡死堵转状态时，主回路最大电流按6与其余电机额定电流之和计算，得到升降主回路最大电流为444 A，大车为376 A，小车为203 A，可以看出，总过流继电器在升降、电机堵转状态下正常启动。

3.3 电动机过电流保护

为保证门式起重机正常运行，瞬动型电流继电器应与断路器组合使用，开断电流范围在30 ～50 kA 以上。各回路机构接触器断流能力及短路电流见表2。

表2 各回路机构接触器断流能力及短路电流

瞬动电磁脱扣器与继电器在动作时间上差异不大，10 以上电流通过800 A 空气开关及JL15 电流继电器动作时间均为0.02 s 左右，若电机发生短路，接触器存在先断开的情况，因此可改型为延时型电流继电器。而且，瞬动型电流继电器运行期间还存在以下弊端：（1）继电器对2.5 以下的过载不能起到应有保护作用；（2）无法避开起动电流的影响；（3）面对跳闸现象，若将整定值调至最大则无法发挥保护作用。

门式起重机电动机发热属于一个持续性过程，即便存在电机堵转现象，在电机电流2 上升至5～73 内，电机仍可以正常运行，不需要进行瞬动跳闸操作。为实现理想的电动机过流保护效果，在选配空气断路器时应加强的方面有：（1）在保证适配的基础上尽可能调大空气开关壳架额定电流等级，为后续接线操作提供便利；（2）为保护电机过载，空气开关热脱扣器额定电流应根据而定，门式起重机通常的取值为1.2～1.3；（3）保证空气断路器的动作电流稳定、额定电流可调。

4 结语

电气保护系统在门式、桥式起重机实际运行中发挥出关键作用，为保证系统运行的安全性与稳定性，工作人员应做好起重机电气保护系统检验工作，落实一系列关键检验技术。同时，应根据具体的起重机类型与工作环境选用合适的电气保护设备设施，保障起重机械安全运行，为门式与桥式起重机实际作用的发挥奠定基础。