制动力矩测试功能在港口卸船机上的应用

制动力矩测试功能在港口卸船机上的应
用
摘要：桥式抓斗卸船机是一种特种起重设备，在港口有广泛应用。

其提升机构制动力矩是否符合标准直接影响整机的安全性和可靠性。

通过在现有制动器机械结构及电气控制基础上，增加少量硬件，结合软件控制实现制动器力矩快速测试功能，用于定性判定制动力矩是否达标。

关键词：卸船机制动力矩测试方法
桥式抓斗卸船机的提升机构制动系统是保证整机正常安全运行的关键部分，要求制动力矩必须大于安全制动力矩。

如果制动力矩太小，容易导致抓斗下坠或前大梁下坠从而导致严重事故发生。

为确保卸船机设备正常、安全的运行，必须采用科学有效的测试方法检验制动力矩是否符合要求。

1卸船机主提升机构制动系统简介
桥式抓斗卸船机主提升机构包括起升机构、开闭机构和俯仰机构。

起升和开闭机构用于抓斗的提升开闭控制；俯仰机构用于控制前大梁俯仰动作，前大梁在作业状态为水平状态，非作业状态一般在收起状态，此时与水平夹角约80度。

制动器分为工作制动器和应急制动器。

工作制动器对减速箱的高速输入端即电机输出端的刹车盘进行制动，在作业状态需要频繁制动。

应急制动器对减速箱的低速端即钢丝绳卷筒的刹车盘进行制动，在作业状态为常打开状态，在停机状态或发生故障时制动。

图1工作制动器图2应急制动器
表1制动器清单
2制动力矩测试功能的实现
制动力矩测试的目的是检查制动器的制动力矩是否足够克服负载的重力，以防止制动力不足产生安全隐患。

传统的测试方法是在确保安全的前提下，将需要测试的制动器设置在制动状态，通过设置变频器参数，控制变频器输出一定的力矩，观察变频器力矩、电机转速曲线判断刹车盘和制动片是否产生滑动，如果产生了滑动说明制动力不足。

该测试方法需要较高的技术水平，需要由电控系统厂家的专业工程师处理，普通技术人员缺乏专业培训和技术能力，擅自操作存在安全隐患。

本方法通过技术改造，将参数调整、运行逻辑等专业性强的需要专业工程师
操作的内容交由PLC程序自动处理，操作人员只需要简单的操作按钮就能实现力
矩测试。

具体实现方法如下：
2.1 硬件改造
2.1.1 操作按钮的设计
操作按钮主要包括急停、制动器测试功能选择、制动器测试机构选择、制动
器选择、制动器测试启动等主令开关。

各按钮功能简单明了，操作人员能快速理
解按钮的功能。

通过“控制合”按钮实现本地着机，必须在本地着机，才能使用力矩测试功能。

“测试功能选择”开关选择正常工作模式或力矩测试模式；“测试机构选择”开关选择被测机构（起升、开闭、俯仰）；“制动器选择”开关选择被测制动器，起升、开闭机构有2个高速制动器，俯仰机构有1个高速制动器。

高速制动器
（工作制动器）可以单独测试。

各机构有2个低速制动器（应急制动器），低速
制动器不能单独测试。

通过“控制合”本地着机，选择力矩测试功能模式，选择被测机构，选择被
测机构的具体制动器后就具备力矩测试的基本条件了。

通过“测试启动”按钮，
就启动了力矩测试功能。

经过约5~6秒的自动测试过程，通过指示灯给出测试结构，指示灯亮表示测试通过，指示等闪烁表示测试不通过，此时需要调节制动器
力矩，再重新测试，直到测试通过为止。

图3 操作按钮
表2 操作按钮清单
2.1.2 制动器主回路的改造
在原来制动器控制回路中加入制动力矩测试接触器，并加入控制回路及反馈
回路。

控制回路和反馈回路接入PLC系统，以实现程序控制。

在正常工作状态接
触器吸合，不影响原功能；在制动器测试功能下，待测制动器相应的接触器断开，使制动器不动作，从而实现制动测试功能。

2.2 程序功能实现
本机采用了ABB公司的抓斗卸船机控制系统。

制动器力矩测试功能是在原控
制系统上添加，使用了部分程序模块功能。

例如使用了各主机构的命令及给定控
制模块的点动功能。

该点动功能可以使变频器输出3秒后停止，以避免产生过大
的动作幅度，降低风险。

制动器测试判定标准为在被测制动器制动状态下，通过点动功能，判断变频
器输出力矩是否达到设定值，如果测试过程力矩没有达到设定值，说明制动片和
刹车盘之间产生了滑动，制动力不足。

通过不断调整制动器，直到制动力矩达到
要求。

该力矩设定值以电机的额定力矩为标准，采用百分比计算。

本机的制动力
矩要求为：工作制动器力矩大于150%，应急制动器力矩大于200%。

测试过程中
电机的转向和向上提升方向一致。

图4 制动器测试功能流程图
程序实现过程如图4所示。

操作按钮输入到PLC,通过程序解析，得到具体的被测制动器，然后修改对应的变频器力矩给定值，控制测试功能接触器动作，就绪后控制变频器点动输出，测试结束给出判定结果。

制动测试不通过，则需要调整制动力矩，重新测试，直到符合要求为止。

3、结语
本应用方案从现场实际出发，根据现场实际条件、应用难点解决问题，给出了实用性强、操作简单、判定准确的解决办法。

通过制动力矩测试，直接给出结果，能定性判定制动力矩是否符合要求，对制动机构的维护工作有重要的指导意义。

同时，结合变频器的专用软件，例如ABB ACS800系列变频器的DRIVE WIDOW 软件，可以观测测试过程中的变频器输出力矩、电机转速、电流等详细信息，方便工程技术人员掌握制动机构的更准确的数据。

通过改造，将参数调整、制动器控制、变频器控制等一系列复杂设定集成到程序中处理，避免了人为操作带来的风险，使制动力矩测试不再依赖专业技术人员，可根据需要随时进行制动器力矩测试，有利于更好地做好制动机构的维护工作。

参考文献：
[1]朱程林,王飞.矿井提升机制动力矩检测方法研究.矿山机械,2018(06):32-35.
[2]肖慧明.矿山提升系统制动力矩检测方法的研究.世界有色金属,2019(18):27-29.。