在YQD200t铸造起重机主起升机构安装安全制动器的案例

在YQD200t铸造起重机主起升机构安装安全制动器的案例
作者：赵伟权建红
来源：《中国化工贸易·下旬刊》2018年第03期
摘要：结合酒钢碳钢薄板厂200 t铸造起重机主起升机构加装安全制动器，对起升机构安全制动器的设置进行了必要的计算和探讨，提出了安全制动器选择方法和注意事项，为采用同类型起升机构的铸造起重机的改造提供借鉴和参考。

关键词：200t铸造起重机；主起升机构；安全制动器；研究改造
1 改造背景
铸造起重机工作条件危险、恶劣，整个作业过程以吊运炽热液态金属为主，一旦出现铁水罐、钢水罐坠落的情况，就会产生极其严重的后果，甚至造成人员伤亡。

在现代化钢铁冶金企业中，冶金铸造起重机越来越成为制约钢铁高产达标、保证工作安全的重要设备。

随着国家标准以及GB6067.5-2014《起重机械安全规程第5部分：桥式和门式起重机》以及JB/T7688.5-2012《冶金起重机技术条件第5部分：铸造起重机》的实施，中对于吊运熔融金属的起重机，主起升机构（电动葫芦除外）传动链应满足下列条件之一：①主起升机构设置两套驱动装置，并在输出轴刚性连接；②主起升机构设置两套驱动装置，在输出轴上无刚性连接时或主起升机构设置一套驱动装置时，均应在钢丝绳卷筒上设置安全制动器[1]。

目前在国内的大型钢铁企业的冶金铸造起重机主小车起升机构，一般采用“双电机—三减速器—双卷筒”型式。

由于采用减速机，其自身具有双自由度，若高速轴端出现故障，起重机起升机构存在失控的风险。

因此，每个卷筒装置设置2台安全制动器，以确保起重机故障状态下的安全。

因此设置安全制动器，在保证符合国家相关标准要求的同时，让冶金铸造起重机在实际使用过程中各种工作状态下能够安全运行，避免出现重大安全事故。

2 原主起升机构的构成
酒钢股份有限公司碳钢薄板厂200/63/20t铸造起重机的原主起升机构主要由电动机、联轴器、减速器、盘式工作制动器、卷筒装置等5部分组成，起重机主起升机构的组成见图1。

由图1可见起升机构的电动机与卷筒的连接方式是通过减速器连接，而不是刚性连接，不符合GB6067.5-2014《起重机械安全规程第5部分：桥式和门式起重机》以及JB/T7688.5-2012《冶金起重机技术条件第5部分：铸造起重机》中对主起升机构传动链的要求，因此需要通过在两侧卷筒上分别加装安全制动器来满足标准要求。

3 安全制动器的选型和工作原理
3.1 制动器主要参数及选型
安全制动器（盘式）型号为SH15-3（液压泵站CE8L），摩擦片US2-1；制动盘直径为2400mm；每个制动器的制动力为150kN，每个卷筒采用2套安全制动器。

MZ—起升机构制动器上的计算制动转矩，单位为牛顿米（N·m）；
KZ—制动安全系数；
PQ—额定起升载荷，单位为牛顿（N）；
D—按最外层钢丝绳中心计算的卷筒卷绕直径，单位为米（m）；
η'—物品下降时起升机构传动装置和滑轮组的总效率；
a—钢丝绳滑轮组的倍率；
i—由制动器轴到卷筒轴的总传动比；
其中KZ=1.75，PQ=（Q主+P吊）=224.1t，D=1.6325m，η'=0.9，a=6，i=1.8，计算可得载荷作用在卷筒上的力矩MZ=261691 N·m。

西姆SH15-3一个制动器产生的制动力矩为BT=BF（D/2000-0.9），式中BF为动态制动力，D为轮盘直径，BF=150000N，D=2.4m，计算可得一个安全制动器产生的制动力
BT=166500 N·m。

两个SH15-3安全制动器产生的制动力矩为2BT=333000 N·m>=261691 N·m。

根据计算制动力矩结果，结合西姆安全制动器所对应的参数，选用4套SH15-3型安全制动器即可满足安全使用要求[2]。

3.2 安全制动器工作原理
①制动器的松闸及保持原理：当液压站电源接通时，电机（M4）运转；同时电磁阀 EV （11）得电，齿轮泵提供压力油使液压式制动器打开，当系统工作压力达到所设定的最大值时，压力继电器 P1（13）动作，将电机切断，此时单向阀和电磁阀都位于关闭位置（通电），制动器保持在松闸状态；
②如果管路微量泄露，致使系统压力低于所设定的最小值时，压力继电器又将电机接通，使油压重新上升到所设定值；
③制动器的上闸：制动器电源断电时，电磁阀 EV（11）同时失电，压力油返回邮箱，制动器上闸；
④在动力电源断电的情况下：可以用手动泵（15）为制动器提供所需的流量和压力，使制动器打开。

+
M（4）电机 EV（11）电磁阀 P1（13）压力继电器
4 安全制动器的动作条件
4.1 安全制动器的自动控制
当起重机主起升机构工作时，通过在电机上设置的超速开关以及在卷筒上的编码器实时监测高、低速轴的运行状态，卷筒编码器向监测系统发出反馈信号。

当检测系统根据脉冲信号变化情况检测到下列任一种情况时，通过PLC控制使电磁阀失电，系统泄压，在弹簧力的作用下制动头动作，实现制动器迅速抱闸[3]。

当起重机起升机构运行时，出现如下情况将自动抱闸制动：
①超速开关被打开；
②起重机电源掉闸。

4.2 紧急情况下的手动控制
当起重机出现起升机构强烈振动、钢包侧倾、控制接触器粘连导致无法立即停车或者出现严重超速等突发紧急安全情况时，起重机司机可立即按下紧急制动按钮，使起重机的动力系统断电，电磁阀失电、液压泵停止工作，从而使安全制动器立即动作抱闸。

并能通过手动方式，电动安全制动器，使重物缓慢下降。

除此之外，制动器常开。

5 安全制动器日常维护保养和效果
首先，为了确保制动时间与制动效果，安全制动器摩擦片与卷筒上制动盘的间隙应保持在0.5～1.0mm之间。

液压系统的工作压力保持在17.5～20MPa范围内。

在日常点检中，按照相应的检查计划，重点对安全制动器的各部机构、油位、压力、温度进行点检。

按期测量和调整摩擦片与制动盘之间的工作间隙，定期进行安全制动器自动和手动试验。

每月进行必要的模拟试验，并且每季度要手动泵装置试验一次，每年更换液压油一次，
确保事紧急态下安全制动器的正常开启。

运行将近1年来，通过日常点检和有效的维护，使安全制动器出现故障的次数为零[4]。

6 结语
①该安全制动器系统在200t铸造起重机的应用，使其主起升机构完全满足新国标的要求，并且该安全制动器工作动作准确、性能稳定、安全可靠，消除了主起升机构驱动装置在输出轴上无刚性连接时所产生的安全隐患问题，能够有效避免重大事故的发生；
②通过日常点检与维护，可以消除安全制动器因自身故障对生产和设备的影响，从而有效保证了200 t铸造起重机的安全、稳定运行。

参考文献：
[1] GB6067.5-2014.起重机械安全规程第5部分：桥式和门式起重机[S].全国起重机械标准化技术委员会，2014.
[2]高翔，朱杰，陆吉利.铸造起重机安全制动器控制系统的改造[J].自动化应用，2013（5）：11-12.
[3]周忠武，曹向阳，梁文焘.铸造起重机起升机构中安全制动器的设置[J].装备制造技术，2014（7）： 112-113.
[4]董水秀，张红军，张刚等.安全制动器在450t铸造起重机主起升机构的应用[J].鞍钢技术，2017（3）：57-62.。