——對S5012塔機電路設(shè)計缺陷的分析與改進實例

1．概述

我公司于2001年10月向某建設(shè)機械集團公司購買了一臺S5012（QTZ63）塔機。這臺塔機由該集團公司自行設(shè)計、制造。從安裝調(diào)試之日起，該機就一直存在著總電源自動開關(guān)和起升電機自動開關(guān)頻繁跳閘的故障，平均每天跳閘二十余次，最高峰達四十余次。從2001年10月18日至2002年6月10日，使用199個工作日，更換起升系統(tǒng)的交流接觸器11只，自動開關(guān)5只。

這一問題的存在，不僅影響施工生產(chǎn)，而且對安全生產(chǎn)也構(gòu)成嚴(yán)重威脅。因為，總電源自動開關(guān)跳閘后，全機斷電，塔機處于失控狀態(tài)，吊臂隨風(fēng)轉(zhuǎn)動，吊鉤無法升降、變幅、制動，吊物有幾次險些撞到施工人員和散裝水泥罐等臨時設(shè)施上。為了安全起見，我們只有派一名操作工在塔機上面開機，一名電工在塔機下面隨時準(zhǔn)備送電。（對于操作工來說也不安全，應(yīng)先解決好問題，再派人上去。——編者）

該集團公司先后派出2名電工，4次到現(xiàn)場修理。每次修理后，跳閘頻次降低，但二、三天后又恢復(fù)原樣。該集團公司修理人員先是說操作人員的操作問題，后又認(rèn)為電器元件容量小。這些可能性均排除后修理人員表示已無能為力，因別的用戶也存在這一問題，該問題只好交集團公司處理。而該集團公司卻遲遲未拿出處理方案。

在此情況之下，我們只有依靠自身的力量，研究解決這一問題，列為我公司在全國安全月活動中必須解決的第一安全隱患。

2．電氣線路介紹

該塔機起升機構(gòu)采用的是變更極對數(shù)的調(diào)速方法。電機型號YZTD2502/4/6/24，額定功率24/22/22/3.5kW，額定電流48/45/44/42A，額定轉(zhuǎn)速2830/1420/930r/min，接法YY/△/YY/Y，工作制25%/40%/40%/25%，絕緣等級B級。這種電機的定子上設(shè)置了兩套互相獨立的繞組，微速檔（24極）和低速檔（6級）合用一套繞組，中速檔（4級）和高速檔（2極）合用一套繞組，通過改變繞組的接法，得到不同的工作極數(shù)。因跳閘故障均發(fā)生在微速檔和低速檔工作時，現(xiàn)僅在圖1中畫出微速檔和低速檔的電氣原理圖。



圖1 原設(shè)計圖紙

該系統(tǒng)正常工作時，LKM3交流接觸器閉合，LKM4和LKM5交流接觸器分離，電機處于24極的微速工作狀態(tài)；或LKM4和LKM5交流接觸器閉合，LKM3交流接觸器分離，電機處于6極的低速工作狀態(tài)。LKM3與LKM4、LKM5絕對不能處于同時閉合狀態(tài)，否則線路將產(chǎn)生短路故障。

3．故障分析

從電氣原理上分析，當(dāng)起升電機控制開關(guān)從低速檔轉(zhuǎn)換到微速檔時，交流接觸器LKM4與LKM5的線圈同時失電，LKM3線圈控制回路中的LKM4常閉觸點復(fù)位閉合，LKM3線圈通電，LKM3的主觸點閉合，電機轉(zhuǎn)換到微速工作速度。

但是，由于受剩磁、觸點燒熔、動作靈敏度等因素的影響，各開關(guān)的接通與分?jǐn)鄷r間不可能完全一致，這礻會出現(xiàn)“觸點競爭”問題。如果LKM5的動作速度快于LKM4，則系統(tǒng)能正常工作；但若LKM5的動作速度滯后于LKM4，就有可能使LKM3與LKM5在某一瞬間同時處于閉合狀態(tài)，線路中形成極大的短路電流，引發(fā)空氣開關(guān)跳閘。

為了驗證以上這一分析，我們做了兩項試驗（見圖2），以判定其設(shè)計電路工作的可靠性。



圖2 線路的可靠性試驗

在第一個試驗中，LKM3、LKM4、LKM5的控制線路保持不變，拆除它們主觸點所有進線和出線，然后按圖示的方法將LKM3、LKM5的主觸點與一只試驗燈泡串連起來，形成一個220V的試驗電路。如果LKM3、LKM5的主觸點不同時閉合，燈泡將不亮；如果LKM3、LKM5的主觸點出現(xiàn)同時閉合狀態(tài)，燈泡將閃爍，盡管時間可能很短促。試驗結(jié)果見表1：

試驗1的結(jié)果統(tǒng)計表 表1