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近年來，許多用戶在購買起重機(jī)時(shí)經(jīng)常要求冗余設(shè)計(jì)。冗余是針對一些特殊的工作條件而設(shè)計(jì)的，為的是避免設(shè)備故障對生產(chǎn)造成重大影響的情況。由于起重設(shè)備是移動設(shè)備，冗余設(shè)計(jì)不僅僅是在線備用，設(shè)計(jì)中還要考慮現(xiàn)場條件和成本。

1機(jī)械機(jī)構(gòu)冗余

當(dāng)起重機(jī)發(fā)生故障時(shí)，一些機(jī)構(gòu)仍需要動作。如果是機(jī)械傳動鏈故障，就需要應(yīng)急機(jī)制來完成。以下一般情況需要應(yīng)急響應(yīng)機(jī)構(gòu)。

1.1起升機(jī)構(gòu)由一個大減速器驅(qū)動。

由于鑄造起重機(jī)在吊運(yùn)高溫液態(tài)金屬，當(dāng)起重機(jī)的起重電機(jī)出現(xiàn)故障，無法繼續(xù)工作時(shí)，鋼包就會結(jié)冰，整個煉鋼線就會癱瘓。大減速器驅(qū)動的鑄造起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)由兩臺電動機(jī)驅(qū)動，每臺電動機(jī)的額定功率為總凈功率的0.65。當(dāng)一臺電機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，另一臺電機(jī)(過載53%)仍能驅(qū)動起升機(jī)構(gòu)完成一個工作循環(huán)。兩臺電機(jī)在緊急情況下互為冗余。

1.2起升機(jī)構(gòu)由行星減速器驅(qū)動。

鑄造起重機(jī)行星減速器驅(qū)動方案的起升機(jī)構(gòu)由兩臺電動機(jī)驅(qū)動，每臺電動機(jī)的額定功率為總凈功率的0.5。當(dāng)一臺電機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，另一臺電機(jī)仍能驅(qū)動起升機(jī)構(gòu)長時(shí)間工作。機(jī)械裝置的速度是正常運(yùn)轉(zhuǎn)速度的1/2。兩臺電機(jī)在緊急情況下互為冗余。

1.3俯仰應(yīng)急機(jī)制

用于帶有活動臂架的起重設(shè)備(岸邊橋式集裝箱起重機(jī)、卸船機(jī)、裝船機(jī)、門座起重機(jī)等)。)，為了避開大船等障礙物，需要升起三角帆。如果臂架俯仰機(jī)構(gòu)的傳動鏈出現(xiàn)故障，將會影響船舶的降落或造成碰撞。因此，有必要建立一個應(yīng)急機(jī)制。當(dāng)?shù)醣鄹┭龅闹鳈C(jī)構(gòu)出現(xiàn)故障，或者電源出現(xiàn)故障時(shí)，可以通過鏈條將應(yīng)急機(jī)構(gòu)連接到卷筒上，啟動應(yīng)急電機(jī)將吊臂提起。

2總電源故障時(shí)的應(yīng)急電源

當(dāng)起重機(jī)的電源出現(xiàn)故障時(shí)，起重機(jī)就會癱瘓。一般問題不嚴(yán)重，使用前要通電。但是如果停電后需要將起重機(jī)移動到安全的地方，或者像電磁吸盤一樣，需要保證停電后重物不能脫落，或者停電后需要查明故障和照明，那么就需要配置應(yīng)急電源。對于軌道安裝在廠房屋頂?shù)钠鹬貦C(jī)，應(yīng)急電源如蓄電池、柴油發(fā)電機(jī)、UPS等?？梢噪S機(jī)配置。對于軌道安裝在地面上的起重機(jī)(港口機(jī)械、龍門起重機(jī)等)。)，應(yīng)急電源一般取自地面軌道附近的維修電源箱(屬于地面設(shè)備)，地面維修電源由手搖電纜卷筒引至吊車。一般應(yīng)急電源的容量應(yīng)考慮應(yīng)急照明、應(yīng)急機(jī)構(gòu)、PLC、控制電路等工況下必須使用的設(shè)備。

3個驅(qū)動器冗余

3.1變頻系統(tǒng)整流反饋裝置的冗余

變頻系統(tǒng)的兩套整流和反饋單元可以互為備用，正常運(yùn)行時(shí)獨(dú)立工作。當(dāng)一套整流和反饋單元出現(xiàn)故障時(shí)，首先通過更換開關(guān)切斷故障單元，然后將兩條DC母線連接在一起，保證起重機(jī)能夠繼續(xù)運(yùn)行。鑄造起重機(jī)是為起吊液態(tài)金屬而設(shè)計(jì)的，因?yàn)槿绻餮b置失靈，整個起重機(jī)的所有機(jī)構(gòu)都不能運(yùn)轉(zhuǎn)。如果故障發(fā)生在提升過程中，處理故障需要一定的時(shí)間，這樣液態(tài)金屬會冷卻停滯，鋼包會損壞，整個煉鋼線都會癱瘓。這種設(shè)計(jì)是變頻技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)之一。

3.2逆變器冗余1

大車小車行走機(jī)構(gòu)由多臺電機(jī)驅(qū)動時(shí)，分為兩組電機(jī)，分別由兩套變頻器控制。當(dāng)一套變頻器或一套電機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，另一套變頻器可以帶動另一套電機(jī)工作。這種設(shè)計(jì)適用于所有多電機(jī)驅(qū)動的行走機(jī)構(gòu)。如果采用其他速度控制方案，這種設(shè)計(jì)思路也是適用的。

3.3逆變器冗余2

當(dāng)?shù)醣鄹┭鰴C(jī)構(gòu)的變頻器出現(xiàn)故障時(shí)，通過故障運(yùn)行選擇，大車變頻器可以切換到俯仰機(jī)構(gòu)，驅(qū)動俯仰機(jī)構(gòu)的電機(jī)工作。該設(shè)計(jì)適用于兩個不同時(shí)工作且驅(qū)動功率相近的機(jī)構(gòu)，其驅(qū)動變頻器互為冗余。如果采用其他速度控制方案，這種設(shè)計(jì)思路也是適用的。

4制動接觸器的冗余

制動接觸器是冗余的，如圖1所示。

圖1制動接觸器的冗余

K71與K72和K73是冗余的。這種設(shè)計(jì)適用于所有起重設(shè)備的起升機(jī)構(gòu)，主要是防止接觸器觸點(diǎn)卡死，接觸器無法打開電路，使制動器無法抱緊，導(dǎo)致滑鉤甚至重物墜落。

5 PLC冗余設(shè)計(jì)

PLC是起重機(jī)電氣控制系統(tǒng)中邏輯控制的核心，負(fù)責(zé)采集命令和狀態(tài)信息，并向驅(qū)動器(變頻器)發(fā)出動作指令。一旦PLC的CPU出現(xiàn)故障，整機(jī)就會癱瘓。冗余PLC系統(tǒng)將解決這一問題。如果一個控制器出現(xiàn)故障，冗余系統(tǒng)使用一對相同的機(jī)架來保持用戶的機(jī)器運(yùn)行。當(dāng)起重機(jī)不允許袖手旁觀或自動運(yùn)行時(shí)(如干熄焦提升機(jī))，PLC有必要具有冗余功能。如果考慮成本的話，可以采用硬連線的PLC旁路電路，保證PLC出現(xiàn)故障時(shí)系統(tǒng)不會癱瘓。

6結(jié)束語

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，起重機(jī)的設(shè)計(jì)將會越來越完善，冗余設(shè)計(jì)將會更加全面地應(yīng)用到起重設(shè)備上，這將使起重運(yùn)輸機(jī)械更加安全可靠，大大提高起重設(shè)備的利用率。