浅析安全制动器在铸造起重机上的应用

摘 要：安全制动器是铸造起重机安全保障的重要组成部分，安全制动器是铸造起重机起升机构最后一道安全防线，是在其它安全保障装置不起作用以及机械故障时做紧急制动用。本文对安全制动器在铸造起重机起升机构上的相关运用进行分析和研究。

关键词：PLC; 安全制动器；铸造起重机；编码器

中图分类号：TG2 文献标识码：A

随着我国经济的飞速发展，钢材需求量大幅上升。钢材企业为了扩大生产量，不断增加炼钢设备，铸造起重机就是其中之一。其主要功能就是搬运钢包和倾倒钢水，在这种特殊用途的前提下，其安全性显得尤为重要。

铸造起重机起升机构一般由两台电动机驱动一台带棘轮棘爪的减速机，减速机两个低速轴分别驱动两套卷筒组，两套卷筒组共同抬吊一个龙门钩，由龙门钩吊挂住钢水包运行，电动机输出轴和减速机高速轴分别设两套常闭式工作制动器。该机构除了具有常规的零位保护、欠压保护、过载保护、过流保护、短路保护等保护，还应具有超速保护、双重限位以及安全制动器等安全措施。下面针对安全制动器做一个简单的分析：

所谓安全制动器，是指在卷筒组上设一套盘式制动器，即在其它保护不起作用（电动机、减速机和卷筒有断轴等特殊情况）的情况下防止钢包倾翻或快速落下造成钢水飞溅事故而设的最后一道防线。它的作用是在两个卷筒存在速度差和自由落体即卷筒超速的情况下将卷筒制动，防止恶性事故的发生。

安全制动器一般有两种控制方式：

1.在两台起升卷筒侧装设超速开关，当卷筒超速时安全制动器动作抱紧。

2.PLC集中控制，其工作结构原理为：在两台起升电动机和两套卷筒上分别装设一个编码器，四个编码器分别将每台电动机及卷筒的运行速度通过屏蔽电缆传送给PLC，PLC通过高速计数器计算两对编码器（一个电动机和一个卷筒为一对）的速度差常数，通过计算比较，数据超出常数范围时，PLC自动通过输出指令，在安全制动器动作抱紧的同时，使机构做断电处理，工作制动器抱紧。

第一种控制方式其优点是结构简单，便于安装调试。缺点是在卷筒超速的情况下动作，对机械结构冲击太大，容易造成结构及传动件损坏。

第二种控制方式优点是在故障发生初期就可检测到故障，可使设备安全停止，不会对机械传动部分造成损坏。缺点是结构复杂，不便于调试。

由于铸造起重机为特种设备，基于安全方面考虑，大部分钢材生产企业在安全制动器选用方面会选用第二种控制方式。下面就第二种控制方式做一个详细分析。

安全制动器硬件组成：

装设在电动机侧的两个编码器

装设在卷筒侧的两个编码器

连接编码器和PLC的屏蔽电缆

PLC控制柜（包括必要的断路器、变压器、熔断器、接触器、可编程控制器等）

必要的应急按钮、指示灯、各种故障检出指示以及连接各功能元件的电缆。

安全制动器控制液压站

安全制动器本体

安全制动器电器元器件选用

由于本控制方式结构复杂，任意一个地方出了问题均会造成设备故障，造成安全制动器误动作，给设备和生产厂家造成不必要的损失。所以在元器件选用上一定要认真处理，不能选用粗制滥造的不合格产品。特别是编码器、可编程控制器以及直接控制安全制动器的电磁阀和液压装置，必须选用优质可靠的产品。

安全制动器整体安装

由于铸造起重机工作环境都比较复杂恶劣。在安全制动器安装时，首先要做好安装方案，不能随意布线，想当然接线。编码器与电动机和卷筒组连接安装要选用精密加工件安装，防止安装不同心造成连接轴断裂，造成数据计算错误，编码器尽量选用防护等级高的产品。屏蔽电缆接线时两端必须接地，为保证两端接地为同一地点，主小车和大车结构必须做接地连接处理。起重机若有变频器或定子调压调速控制时，必须设置电抗器等防干扰设备。PLC控制柜柜内配线及外部连接线必须准确无误，并设永久不退色线号，以备以后检修使用。

安全制动器的调试

在安装工作结束后，要进行最后一项重要的调试工作。调试工作的好坏与否直接影响着安全制动器的工作性能，由于该系统由可编程控制器执行，所以一定要由具有经验丰富的工程师进行此项工作。调试前期要对整个线路进行复查核实，对接错或虚接的线路进行校对处理。然后进行程序编写工作，在程序编写时要注意避繁就简的原则，因为可编程控制器执行动作的速度决定于扫描周期以及响应时间等因素决定，而可编程控制器在运算时免不了会调用各种功能块，并进行全部程序的扫描。所以在编写可编程控制器的程序时一定要在保证设备安全的前提下尽量简化程序块长度。以免由于程序量过大造成可编程控制器扫描周期过长造成反应迟钝现象的发生。编程结束后一定要逐步进行试验，以保证各个动作的准确性。

综上所述，安全制动器在铸造起重机上具有一定的安全保障作用。但是其复杂的控制方式，众多的故障点，这就要求在器件选用及安装调试上必须精益求精，否则就会经常出现误动作，给设备及使用厂家造成不必要的损失。

参考文献：

1、GB 6067-2010《起重机械安全规程》.

2、GB 5226.2-2002《机械安全 机械电气设备 第32部分：起重机械技术条件》.

3、JB 4315-1997《起重机电控设备》.

4、GB/T3811-2008《起重机设计手册》.