武钢一炼钢加料跨220mw桥式起重机主卷扬制动系统的改进

武钢一炼钢加料跨220mw桥式起重机主卷扬制动系统的改进

研究了1台180吨大型复杂倾斜机械的故障，主要针对设备两侧的180吨。通过试验,对电动液压推杆制动器的制动行程、制动时间及电动液压推杆动作滞后同时进行测定和研究。为电动液压推杆制动器在起升机构上的运用找到了理论根据,并提出了加速电动液压推杆动作的可行性措施。起重机的工作任务是间歇及周期性的,其各个工作部位时时都处于频繁起动、停止和制动过程中,制动器是起重机机构中重要的组成部分,既是控制装置,又是安全装置。制动器的使用可以使起重机停车准确可靠,同时能使重物悬挂空中,所以制动系统的完好,是日常安全点检的重点。制动工作原理是通过摩擦副的摩擦产生制动作用。根据工作需要,或将运动动能转化为摩擦热能消耗,使机构休止运动;通过静止的摩擦力,来保持系统原有相对静止的状态。武钢一炼钢分厂加料跨现有180t桥式起重机两座,其主卷扬系统使用的是电磁式制动器。电磁铁制动器在一炼钢分厂的应用是很常见的,因为其具有制动迅速、结构简单的特点,但在实际生产中还存在着诸多问题,如噪声大、耗电多、磁铁线圈易烧坏,使用寿命短等,导致在使用过程中频繁更换与安装线圈,造成大量物力与人力的浪费。如出渣跨180t起重机使用的电磁铁制动器,均匀每台起重机每月要烧坏磁铁线圈10多个,最高月份竟连续烧坏40多个。再如某跨间起重机使用的电磁铁制动器,平均每年更换磁铁线圈要耗资2～3万元。不仅造成巨大的备件成本损耗,而且直接影响到生产,同时电磁铁制动器还存在着制动过猛,制动吸合时的冲击力会直接作用在闸轮上,冲击力很大,易使固定螺栓松动而导致制动失灵,可靠性差。所以从技术应用及实际生产方面,一炼钢分厂起重机的电磁铁制动器已不能适应生产发展的需要。因此,车间决定对主要起重机上主卷制动器实施技术改造,将短行程电磁铁制动器改造为液压推杆式制动器。原理分析1.被定铁从磁电磁铁制动器使用的是常闭式的设计,即不工作时,其处于抱闸制动状态,其制动力矩由抱闸产生的摩擦力提供;当线圈通直流电工作时,制动器打开,线圈绕组所产生的电磁场使动磁铁铁心压缩弹簧被定磁铁吸附,此时闸架打开,解除制动。概括来说电磁铁制动器主要缺点是:(1)制动器轴向结构尺寸较大,安装布局复杂。(2)液力偶合器轴中用来润滑的油脂易受到环境影响,时间一长就会产生流失风化,使轴承润滑效果降低,加大轴承间的磨损。(3)用来压缩的弹簧较多,主簧易生锈,而且与其他辅簧长度可能亦不同,造成压盘与拉杆或隔盘与拉杆间导向不好,使摩擦片歪斜,较快损坏摩擦片。(4)当制动器动静磁铁不能很好吸合时,所产生的气隙较大,吸力减小,折损了制动效果。由于电磁制动器的上述问题得不到很好的解决,其缺陷一直困扰着使用单位。2.动器及闸架的组成结构液压推杆制动器因其具有平稳制动的特点,而在工业中广泛使用。其优点有噪声小、电耗小、寿命长、安全可靠、方便维护等。液压推杆制动器分为液压推力器和制动闸架两大组成部分。制动闸架由制动瓦块、主弹簧、制动臂、调整杆等组成;液压推力器的上半部是一小型电动机,下半部为一小型离心式的液压泵,液压泵活塞与上部的两推杆相连。当电动机工作带动下部的液压泵,所产生油压推动活塞,使推杆一起向上位移,使闸瓦动作而达到松开抱闸的目的;当电动机断电停止工作时,主簧的弹力使活塞推杆向下移动复位,使闸瓦抱紧闸轮。3.自动臂式制动器的优点(1)u3000抗脉冲噪声据相关文献介绍,一台直径200mm的电磁铁制动器,工作时的脉冲噪声会在85dB以上;而一台直径400mm的液压推杆制动器,起动时几乎没有噪声,不存在噪声干扰。(2)电磁铁反应器zwz3—节省电耗一个相同直径400mm的两制动器比较:电动机(YT1—12Z/10)使用功率为400W;而电磁铁制动器(ZWZ3—400/400)当线圈通电率为100%时,功耗为660W。由此可见,推杆制动器比电磁铁制动器在能耗上减少三分之一以上,具有节能作用。(3)内生线圈项目电磁铁制动器的磁铁线圈,在工作环境中易受温度、粉尘、起动频次以及供电等客观因素的影响,易产生线圈开路或短路。对于液压推力器里面的小型离心液压泵,是在全密封的条件下工作的,润滑好、油质干净无污染,基本可杜绝环境的影响,另外转轴、液压泵叶片和液压缸等不易磨损,亦可延长其使用寿命。如精炼跨200t起重机主起升制动系统使用的液压推杆制动器从2007年到目前年仍在正常工作。(4)动闸轮间隙情况液压制动器维护方便,日常中只需检查制动闸瓦与制动闸轮的间隙情况,间隙有了偏差可作适当调整其制动行程。有些液压推力器液压泵可适当补充L—AN32全损耗系统用油;制动闸瓦也可以方便迅速地更换。(5)液压系统正常运行时,主卷电动从机构设计环现用电磁铁制动器的线圈为直流控制,改造后的液压推杆式制动器使用交流控制,作业环境符合50Hz,380V的三相交流电标准,这样电气盘控制系统中就可以省去稳压整流模块。由于更新的液压推杆式制动器为常闭式的,所以可以直接将主卷电动机一次接线并联出来接液压制动器电动机,当主卷电动机工作时,液压制动器电动机也得电松闸;而主卷电动机停止运行时,制动器电动机也同时断电达到制动的效果。现将其运用目标管理,步步推进,现备件已经申报,设计方案已落实,待备件到位后,利用检修时间,进行安装调试。制动推力根据以往使用情况,液压推杆制动器有一个很大的缺陷:当断电制动时,其上部运行的小电动机转子和推杆的活塞在惯性的作用下,其转速不能立刻地降至零,所以仍然会存在制动的推力,这样会使抱闸产生一段滞后时间(不能立即抱闸),使得起吊重物在制动后仍会下滑一段距离,如果使用在起升的制动系统上,会发生“溜钩”现象。起重机“溜钩”是严重的安全隐患,必须采取措施加以改进克服。1.制动距离的影响所谓“溜钩”就是当起升电动机断电后到重物完全停止所需要的时间T制,在这段时间T制内,重物在惯性的作用下继续移动的距离s制,当s制超过了规定的指标,即为“溜钩”。不难发现,距离s制的大小与机构在制动前的瞬时速度v和制动时间T制的大小有关,表示为:由式(1)可以看出,控制“溜钩”的发生减小制动距离s制,就需要密切控制制动前的速度v与制动时间T制,本章节从制动时间T制着手改进液压推杆制动器的“溜钩”问题。通常情况下,制动时间T制由四部分组成,即T制=t断+t惯+t复+t制。2.应该采取的措施(1)电机旋转时间表t如上文所述,液压推杆制动器都与起升电动机并联,理论上起升电动机与制动器电动机应同时断电,如图1所示。当主卷电动机断电,其电动机转子在自身和负载的惯性作用下将持续转动一段时间,这时起升电动机M相对于制动器电动机M制来看就成发电机,液压推动器的电动机在起升电动机的作用下仍继续得电工作,继续旋转。通常对于普通的起升机构异步电动机,其断电后到其定子电压衰减至零的过程时间可表示为T0=0.05～0.12s,据有关资料介绍t断=(1.7～1.8)T0。针对此种情况,只需串联一个接触器或中间继电器2KM,使电动机M制单独供电后,断电时1KM和2KM同时断开即可消除t断所持续的这段时间,如图2所示。(2)两组串联电容器的模型改造此种情况,主要是由液压推杆制动器自身决定。断电后,由于制动器电动机M制自身的惯性,为减小t惯,一方面应选用电动机转子直径质量小的制动器,使其转子惯量尽可能降到最低;另一在电路改造方面,可利用并联电容器的方法使制动电动机产生反方向的转矩,如图3所示。图中C为并联在制动器电动机M制一次绕组两端的电容组。当通电时,电容器C充电;失电时,2KM断开,充电的电容器便以直流电对M制一次绕组放电,这个过程相当于M制进行电气制动,有效地降低M制的惯性转动,使t惯缩短。其效果与M制的自身条件和并联电容的大小有关,并联的电容量应与电动机容量成正比,C具体表达式为(μF):式(2)中,I制为制动器电动机的空载电流;V制为制动器电动机的电源电压;f为制动器电动机电源的频率。(3)压力和接头为了尽可能地缩短t复,首先应选用构造设计优良的液压推动器,推杆所用的活塞截面应尽量均匀。另外,可以适当选用制动行程较小的制动器,因为活塞复位的时间随制动行程的增加而增加。(4)抱闸前制动最后,降低制动器实际的制动时间t制,可加大制动力矩,亦可降低起吊重物制动前的瞬时速度v,对于后者降低瞬时速度V,可在抱闸前进行电气制动,如:定子调压制动、反向制动、能耗制动等。这些对提高制动系统和电动机的使用寿命都是十分有效的。3.液压推杆制约转子电压综上所述,通过对液压推杆制动器“溜钩”现象缺陷的分析,采用优化改进后的动力接线方式,如图4所示。该液压制动器接线图具有平稳的微调功能,短时间内的速度控制能自动调节,其工作原理为:当主卷系统在正常工作下由主令控制器或联动台操作,变换挡位时切换转子电阻加速接触器(JSC),调节主卷电动机的二次电压与速度,给液压推杆制动器电动机供电的接触器3KM可以达到降低t断的效果;当主卷点动升降时,液压推杆由主卷电动机的转子回路通过4KM供电,机构改用上升、下降两个按钮操作,中途不切换电阻,方向接触器1KM与2KM互锁,3KM与4KM互锁,这时如果主卷电动机的速度快,转子二次电压低,推杆会在电动机M制欠压的情况下,使主卷系统处于一个半制动的状态;当主电动机断电,运行速度降低时,主卷电动机M主的二次转子电压升高,M制的电压也随之上升,推杆随之上升。这种半制动状态的起升机构速度变化范围小,运行平稳,因而具有良好的微动性能。经济效益分析液压推杆式制动器主要在一炼钢加料跨180t桥式起重机主卷系统上安装使用,共改造完成调试运行两台桥式起重机。从实施效果上看,制动平稳,推力恒定,无噪声,结构紧凑,维护方便,安全可靠,能耗降低。制动器改造后,减少了维修工作量,降低了维修费用的投入,具有以下的经济效益。从备件消耗的角度上,加料跨1#180t桥式起重机主卷电磁铁制动器全年可减少使用十余个,加上取消与制动线圈相配套的稳压整流元件,如接触器、继电器等,以及更换调整电磁铁制动器线圈所用人工成本,共计可降低备件消耗与维护共计十余万元;从能耗的角度上,如一炼钢加料跨1#180t桥式起重机24h连续运行,电磁制动器线圈及相配套的稳压整流系统等大大超过电动液压推杆制动器的总耗电量;从安全生产的角度上,制动器属于安全装置,当制动器发生故障时往往会对主卷系统其他部件,特别是电动机造成不可逆转的损坏。不利于钢厂的稳定安全生产。综上所述,倘若将电动液压推杆制动器推广使用到桥式起重机设备的其他位置的制动系统上,如副卷、大小车横行等,其带来的经济效益将是非常可观的。桥式起重机在城市公路运输系统的应用更符合使用需要为贯彻“少花钱,多创效”的公司设备管理精