王炎龍 王姣龍 李劍飛

摘?要：本文對(duì)起重行業(yè)中常用的電動(dòng)葫蘆進(jìn)行了介紹，分析了電動(dòng)葫蘆中常用的手電門控制和通過變頻器控制方法的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，針對(duì)實(shí)際艦船應(yīng)用中艙室作業(yè)空間小、起吊高度低、被起吊物尺寸長(zhǎng)重心不規(guī)則的特點(diǎn)，采用了一種對(duì)兩臺(tái)環(huán)鏈電動(dòng)葫蘆手電門進(jìn)行改造的方式，實(shí)現(xiàn)了通過手操盒對(duì)兩臺(tái)電動(dòng)葫蘆進(jìn)行雙吊點(diǎn)同步起吊控制的目的。通過改造應(yīng)用達(dá)到了理想的使用效果，節(jié)約了采購成本，為電動(dòng)葫蘆在小空間內(nèi)作業(yè)的同步起吊控制應(yīng)用提供了一定的參考。

關(guān)鍵詞：手電門；變頻器；手操盒；電動(dòng)葫蘆；同步控制

Research?and?Implementation

of?a?Synchronous?Control?Method?for?a?Chain?Electric?Hoist

Wang?Yanlong?Wang?Jiaolong?Li?Jianfei

The?713?Research?Institute?of?CSSC?HenanZhengzhou?450015

Abstract：This?paper?introduces?the?electric?hoist?commonly?used?in?the?lifting?industry，and?analyzes?the?advantages?and?disadvantages?of?the?control?methods?of?flashlight?gate?and?inverter?in?electric?hoist，aiming?at?the?characteristics?of?small?cabin?working?space，low?lifting?height，long?size?and?irregular?center?of?gravity?of?the?objects?to?be?lifted?in?practical?ship?applications，a?method?of?reforming?two?electric?chain?hoist?flashlight?doors?is?adopted，the?purpose?of?simultaneous?lifting?control?of?two?electric?hoists?by?hand?operating?box?is?realized，the?ideal?use?effect?is?achieved?by?reforming?the?application，the?purchase?cost?is?saved，it?provides?some?reference?for?the?simultaneous?lifting?control?application?of?electric?hoist?in?small?space?operation.

Keywords：flashlight?door；transducer；hand?box；electric?hoist；synchronous?control

電動(dòng)葫蘆具有結(jié)構(gòu)輕巧緊湊、操作維修簡(jiǎn)易方便等特點(diǎn)，常常作為各類起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)和小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)使用，是建筑、公路、冶金和礦山等基礎(chǔ)建設(shè)工程不可缺少的一種機(jī)械設(shè)備。常規(guī)電動(dòng)葫蘆多為單吊鉤起吊重物，但隨著發(fā)展需求在某些特定的工作場(chǎng)合需要雙吊鉤吊物，并要求吊鉤同步起升、下降，特別是隨著國(guó)內(nèi)工業(yè)如汽車生產(chǎn)線的發(fā)展，其所需的專用設(shè)備雙鉤同步電動(dòng)葫蘆也產(chǎn)生了很多方案和品種［1］。目前常用的雙吊鉤電動(dòng)葫蘆有三類：一是采用一個(gè)主機(jī)在輸出軸上安裝兩套纏繞裝置實(shí)現(xiàn)；二是采用兩臺(tái)葫蘆，將兩臺(tái)電動(dòng)葫蘆減速器端相對(duì)安裝，減速器上加裝一套傳動(dòng)齒輪及輸出軸，用聯(lián)軸器和中間軸將兩臺(tái)葫蘆主軸傳動(dòng)連在一起；三是采用一根鋼絲繩變固定繩方式為平衡滑輪結(jié)構(gòu)，用撐桿把兩臺(tái)電動(dòng)葫蘆進(jìn)行剛性鉸接［2］。這種通過改變機(jī)械結(jié)構(gòu)或者鋼絲繩纏繞方式的雙鉤葫蘆會(huì)造成葫蘆電機(jī)功率不足和減速器負(fù)載增加，降低葫蘆使用壽命。

與鋼絲繩電動(dòng)葫蘆相比，環(huán)鏈葫蘆在起升高度、運(yùn)行距離、定位等方面均有優(yōu)勢(shì)，同時(shí)易于改裝、使用壽命長(zhǎng)、潛在風(fēng)險(xiǎn)?。?4］。實(shí)際使用中艦船艙室內(nèi)空間狹小，艙室高度較低，被起吊物的尺寸有時(shí)較長(zhǎng)，形狀以及重心也不規(guī)則，以往的電動(dòng)葫蘆起吊方式無法滿足使用需求，急需一種成本低、易實(shí)現(xiàn)的起吊方式。本文將電動(dòng)葫蘆的手電門改造為手操盒，通過手操盒上的按鈕和旋鈕控制控制箱內(nèi)的繼電器和接觸器，實(shí)現(xiàn)了對(duì)兩臺(tái)環(huán)鏈電動(dòng)葫蘆的同步起吊控制，完成了對(duì)艙室內(nèi)物體的起吊，并可對(duì)其中任意一臺(tái)電動(dòng)葫蘆進(jìn)行單獨(dú)控制以進(jìn)行多次起吊后產(chǎn)生同步誤差的調(diào)平。

1?電動(dòng)葫蘆的手電門控制

環(huán)鏈電動(dòng)葫蘆由錐形轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、鏈輪和電氣控制系統(tǒng)組成，其中電氣控制系統(tǒng)由手電門和電動(dòng)葫蘆上控制箱內(nèi)的繼電器、交流接觸器等組成。電動(dòng)葫蘆的錐形轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)通常為雙速雙繞組的鼠籠型電動(dòng)機(jī)，電機(jī)高速用于起吊運(yùn)行，低速用于起吊時(shí)的定位、對(duì)鉤等。手電門上裝有一個(gè)緊急停止按鈕和兩個(gè)雙擋操作按鈕，雙擋操作按鈕可以同時(shí)控制電機(jī)的兩個(gè)不同轉(zhuǎn)速。

手電門控制電動(dòng)葫蘆的控制器線路圖如圖1所示，急停開關(guān)SB1拔起后接觸器KM1得電，電動(dòng)葫蘆動(dòng)力電上電，SB2和SB3為雙擋按鈕，通過操作按鈕控制電動(dòng)葫蘆以低速或高速進(jìn)行上升或者下降運(yùn)行，手電門通過移動(dòng)電纜和牽引繩懸掛在葫蘆下方隨葫蘆水平方向一起運(yùn)行。

手電門適用于固定式和手動(dòng)運(yùn)行式葫蘆的控制，其特點(diǎn)是小巧、美觀、操作方便［5］。但手電門只能控制單臺(tái)電動(dòng)葫蘆的運(yùn)行，對(duì)于尺寸較長(zhǎng)和重心不規(guī)則的起吊物依靠單臺(tái)電動(dòng)葫蘆的單點(diǎn)起吊方式則不能很好地完成起吊任務(wù)。

2?電動(dòng)葫蘆的變頻器控制

變頻調(diào)速技術(shù)具有節(jié)能、調(diào)速范圍寬、調(diào)速精度高、智能化程度高、便于實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制等諸多優(yōu)點(diǎn)。該技術(shù)在各種調(diào)速場(chǎng)合都得到廣泛應(yīng)用，特別是在起重及提升行業(yè)上應(yīng)用越來越廣泛［6］。隨著變頻技術(shù)的成熟及相關(guān)控制技術(shù)的發(fā)展，將變頻控制技術(shù)用于電動(dòng)葫蘆在國(guó)外已相當(dāng)普遍［7］。

一臺(tái)變頻器可以同時(shí)驅(qū)動(dòng)多臺(tái)并聯(lián)的電機(jī)同時(shí)工作，起重變頻的控制方式通常有4種：U/f閉環(huán)控制、U/f開環(huán)控制、閉環(huán)矢量控制和開環(huán)矢量控制，安裝方式有2種，即端梁安裝方式和隨車安裝方式［8］，采用變頻器可以同時(shí)控制多臺(tái)電動(dòng)葫蘆的運(yùn)行，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)兩臺(tái)電動(dòng)葫蘆同步控制的目的，同時(shí)采用變頻器控制能夠?qū)崿F(xiàn)無級(jí)調(diào)速，可根據(jù)實(shí)際使用需求設(shè)定工作速度，電機(jī)的啟動(dòng)、制動(dòng)平緩，減小了對(duì)起重機(jī)械系統(tǒng)的沖擊，啟動(dòng)電流小、節(jié)能，缺點(diǎn)就是電動(dòng)葫蘆可供安裝變頻器的空間較小，需要額外采用電氣控制箱柜，還需解決變頻器及制動(dòng)電阻的安裝和散熱問題、安全防護(hù)問題，另外電動(dòng)葫蘆使用的電機(jī)絕大部分為錐形轉(zhuǎn)子電機(jī)，不是變頻電機(jī)，這類電機(jī)適合于連續(xù)的正弦波電源電壓，而變頻器輸出電壓為斷續(xù)的非正弦波形的脈沖電壓，高次諧波損耗大，效率低，因此需要采用專用的變頻器。采用變頻器的控制方式雖然能夠滿足使用需求，但會(huì)帶來安裝空間的問題和采購成本的增加。

3?電動(dòng)葫蘆的改造手操盒同步控制

針對(duì)環(huán)鏈電動(dòng)葫蘆的手電門控制和變頻器控制的缺點(diǎn)，在不改變兩臺(tái)獨(dú)立電動(dòng)葫蘆機(jī)械結(jié)構(gòu)的情況下可利用改造手電門電路的方式控制兩臺(tái)環(huán)鏈電動(dòng)葫蘆，用以實(shí)現(xiàn)雙吊點(diǎn)同步起吊工作，即用一個(gè)手操盒控制兩臺(tái)葫蘆同步完成上升或下降動(dòng)作。對(duì)兩臺(tái)電動(dòng)葫蘆的控制進(jìn)行改造，手操盒以及部分電路圖見圖2—圖4。

手操盒上設(shè)置有急停按鈕、速度選擇按鈕、同步上升、同步下降按鈕、1號(hào)葫蘆上升、1號(hào)葫蘆下降按鈕、2號(hào)葫蘆上升、2號(hào)葫蘆下降按鈕。（1）急停功能：急停按鈕拔起后繼電器K1和K2得電，繼電器常開觸點(diǎn)閉合觸發(fā)控制電路中接觸器KM1和KM2線圈得電，此時(shí)電動(dòng)葫蘆1和電動(dòng)葫蘆2動(dòng)力電上電；（2）速度選擇功能：操作高低速選擇開關(guān)SA進(jìn)行速度選擇，默認(rèn)狀態(tài)下為低速，選擇高速擋時(shí)繼電器K3得電，繼電器常開觸點(diǎn)閉合觸發(fā)接觸器KM7和KM8線圈得電，此時(shí)切換到電動(dòng)葫蘆高速擋；（3）同步上升功能：當(dāng)按下同步上升按鈕時(shí)繼電器K4得電，繼電器常開觸點(diǎn)閉合觸發(fā)接觸器KM3和KM4線圈得電，此時(shí)電動(dòng)葫蘆1和電動(dòng)葫蘆2同時(shí)上升運(yùn)行；（4）同步下降功能：當(dāng)按下同步下降按鈕時(shí)繼電器K5得電，繼電器常開觸點(diǎn)閉合觸發(fā)接觸器KM5和KM6線圈得電，此時(shí)電動(dòng)葫蘆1和電動(dòng)葫蘆2同時(shí)下降運(yùn)行；（5）獨(dú)立控制功能：手操盒可對(duì)每一臺(tái)電動(dòng)葫蘆進(jìn)行單獨(dú)控制，按下1號(hào)葫蘆上升時(shí)繼電器K6得電，繼電器常開觸點(diǎn)閉合、常閉觸點(diǎn)斷開，此時(shí)只有接觸器KM3線圈得電，電動(dòng)葫蘆1上升運(yùn)行，按下1號(hào)葫蘆下降時(shí)繼電器K7得電，繼電器常開觸點(diǎn)閉合、常閉觸點(diǎn)斷開，此時(shí)只有接觸器KM5線圈得電，電動(dòng)葫蘆1下降運(yùn)行。同樣可控制2號(hào)電動(dòng)葫蘆單獨(dú)上升或下降。

4?改造應(yīng)用

對(duì)兩臺(tái)環(huán)鏈電動(dòng)葫蘆進(jìn)行改造，去掉兩臺(tái)電動(dòng)葫蘆自帶的手電門，采用手操盒進(jìn)行同步控制，改造后的環(huán)鏈電動(dòng)葫蘆運(yùn)行平穩(wěn)正常，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)兩臺(tái)電動(dòng)葫蘆的同步高速、低速運(yùn)行控制，并可對(duì)其中任意一個(gè)電動(dòng)葫蘆進(jìn)行單獨(dú)的控制，滿足實(shí)際使用需求，兩臺(tái)電動(dòng)葫蘆多次運(yùn)行后產(chǎn)生的升高誤差可隨時(shí)直接操控其中一臺(tái)葫蘆進(jìn)行調(diào)整，不需要靠葫蘆末端限位進(jìn)行調(diào)平。

在圖3雙葫蘆同步起吊控制部分線路圖中1號(hào)葫蘆和2號(hào)葫蘆需要同時(shí)動(dòng)作，因此變壓器部分的接線TC1和TC2需要保持一致，否則可能導(dǎo)致上電時(shí)電動(dòng)葫蘆發(fā)生誤動(dòng)作。另外在使用中由于起吊對(duì)象的尺寸、重量會(huì)有所不同，而雙吊點(diǎn)起吊電動(dòng)葫蘆的吊點(diǎn)的間隔距離是一定的，可能會(huì)發(fā)生起吊偏載的情況，此時(shí)可通過調(diào)整其中一臺(tái)電動(dòng)葫蘆的起升高度來保證起吊對(duì)象在起吊過程中的平穩(wěn)性，同時(shí)為了避免電動(dòng)葫蘆長(zhǎng)時(shí)間低速運(yùn)行觸發(fā)電動(dòng)葫蘆過熱保護(hù)，在使用中需要注意電動(dòng)葫蘆空載接近吊運(yùn)對(duì)象、吊運(yùn)對(duì)象從地面起吊脫離地面、放置起吊對(duì)象接近目標(biāo)地、起吊對(duì)象運(yùn)行到接近上下極限位置時(shí)應(yīng)采用低速運(yùn)行，中間起吊過程中應(yīng)采用高速運(yùn)行。

結(jié)語

環(huán)鏈電動(dòng)葫蘆的使用為特種起重作業(yè)，在進(jìn)行改造設(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)考慮相應(yīng)的電氣保護(hù)功能，比如，（1）失壓保護(hù)：必須；（2）相序保護(hù)（缺相保護(hù)）：選項(xiàng)；（3）過流保護(hù)：選項(xiàng)；（4）電機(jī)過熱保護(hù)：選項(xiàng)；（5）短路保護(hù)：選項(xiàng)；（6）限位保護(hù)（單向、雙向）：必須；（7）限載保護(hù)（安全離合器機(jī)械限載、電流式限載）：必須；（8）互為反向動(dòng)作之間機(jī)械或電氣互鎖保護(hù)：必須；（9）操作手柄上按鈕安全電壓保護(hù)：必須；（10）制動(dòng)器未打開保護(hù)：選項(xiàng)；（11）電動(dòng)葫蘆運(yùn)行自監(jiān)控系統(tǒng)：選項(xiàng)。［9］

針對(duì)艦船艙室內(nèi)起吊作業(yè)的使用特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)了一種通過改手電門為手操盒控制的方式，完成了兩臺(tái)電動(dòng)葫蘆的同步工作，該方式實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，多次運(yùn)行后產(chǎn)生的同步誤差可調(diào)整，改造成本和采購成本較低，改造后的電動(dòng)葫蘆工作穩(wěn)定可靠，值得推廣應(yīng)用。

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作者簡(jiǎn)介：王炎龍（1989—?），男，漢族，河南駐馬店人，碩士研究生，工程師，主要從事彈藥貯運(yùn)系統(tǒng)的研究工作。