磁力起重设备与电磁起重设备

磁力起重设备

磁力起重设备可分为电磁起重和永磁起重两种。他们各有优缺点，但现在永磁起重更受青睐，前景广阔。然而，现在一些大型厂矿起业，也仍然用到电磁起重设备。比如，桥式电磁起重机现仍然广泛应用于各工业生产企业中，担负着各种物料的运输和吊装任务，是工业生产中不可缺少的重要设备。现在，一些发达国家的这种设备，在出厂前就已经安装了防断电物料坠落装置。防止了断电时坠落事故的发生。另外在一些特殊场合，电磁起重设备也又增设一定程度上的应用。下面就宽厚钢板电磁起重设备进行一下简要地介绍。

电磁起重设备

在宽厚板起重技术的研究和应用方面，我国还处在起步阶段。宽厚板的特点是大而重。由此给电磁起重系统的设计带来一系列特殊问题。其中最值得关注的是，该系统采用了耐高温专用线性电磁铁的设计思路和电控子系统的工作原理;特别是在电磁起重技术领域引人了精确调磁的概念。

1系统组成

起重电磁铁是以被吸物作为衔铁的一种直流电磁铁。将n台电磁铁通过电控系统有机地组合在一起，便形成了电磁起重系统。电磁起重系统的工作原理相对简单，工作时根据上层网络的指令，电控系统控制全部或部分电磁铁协同工作，达到吸放钢板的目的。

电磁起重系统由电磁铁、电控子系统和机械组件构成，如图1所示。电控主电路由PLC主控单元、变压器、可控整流模块和接触器组成。PLC主控单元通过控制可控整流模块实现电磁铁调磁，而各吸盘通断电选择由PLC控制接触器实现。由这些主电路构成调磁保磁控制屏和自动充电屏，加上免维护蓄电池组，构成了三位一体的电控子系统，该系统能自动切换、互为备用，能实现恒充、浮充、自动跟踪和自动调整。

2电磁铁总体布局的原则

电磁铁的总体布局，基本原则是:用最少的电磁铁个数，安全可靠地满足起重要求，并确保板材的变形量最小。

1）为确保电磁铁在高温下能正常工作，既要把内部线圈产生的电阻热散发出去，又要阻止外部钢板的热量传进来。所采取的措施有:采用耐高温的电磁线;增加导热绝缘层和外部传导热阻断层;采用防辐射隔热层;加大散热面积并设计了外部散热风道。鉴于每次只吊运单张钢板，而钢板规格的变化范围很大，针对不同厚度的钢板，电磁铁需要输出不同的电磁力，因此需要对电磁铁进行无级调磁。为此，提出了“精确调磁”的概念，并开发了相应的技术。要实现无级精确调磁，

2)电磁铁性能一致性为确保精确调磁、准确吸吊对应的钢板，要求成组电磁铁之间性能具有高度的一致性。对同一台吊车所用的电磁铁，经分析其电磁性能一致性要求为98%。

3)电磁铁吊挂高度一致性电磁铁与挂梁的联接采用链条联接方式。对成组电磁铁的基本要求是:保证磁极的底平面处在同一平面内。为此采取措施:①电磁铁装配完成后，对磁极底面进行精加工，确保每个电磁铁的底平面平整;②为保证电磁铁的吊挂高度一致，采用高度可调的悬挂装置，该装置系螺栓式机构。在现场调试安装时，对成组吸盘进行高度调节，尽可能使成组电磁铁的底平面在同一水平面里。

3电控子系统设计

I)工作原理系统的程序控制采用西门子S7-200PLC主控单元(CPU226)。CPU226通过DP接口模块EM277接到Profibus总线，与行车主PLC通讯。人机界面采用254 mm触摸屏，采用SIMATICProTool组态软件进行组态，各控制功能在触摸屏上显示为菜单，只需简单触摸，即可完成控制;触摸屏通过通讯电缆联接到CPU226的MP1接口。为确保控制系统在掉电时保持正常工作，系统的程序控制部分采用UPS不间断电源供电。

调磁系统采用智能三相全控整流模块，将主电路与触发电路集成为一体。系统设有电压传感器和电流传感器，实时检测模块输出电压、电流，电压传感器和电流传感器输出通过A/D模块读人PLC。PLC 将整流模块输出电流值与给定电流值进行比较，根据比较结果调整D/A输出。整个系统对工作电流闭环控制，控制精度高，确保电磁铁的吸力稳定，从而保证按设定方式吊运。调磁系统为逻辑无环流可逆系统，充磁时正组可控硅导通，电能正向馈人电磁铁;退磁时PLC首先控制正组整流模块移相至逆变状态，将电磁铁能量大部份回馈到电网;PLC检测电流值为0时，确认正组整流模块关断，再触发导通反组整流模块，对电磁铁反向去磁。系统取消了外接电阻器强制去磁的方式，充磁退磁快，退磁效果好，实现了无触点控制。

2)电磁铁选择控制

PLC的输出通过接触器控制各电磁铁通断电，每个电磁铁分3段控制，并对各电磁铁的工作状态进行检测，发现故障立即报警。由于调流模块仅在吊运时输出电流，所有接触器都可以在主电路无电时由PLC控制其通断，接触器触点不易损坏，使用寿命长。

3)停电保磁系统采用免维护蓄电池作为备用电源，由自动充电屏对电池自动恒充、浮充，也可通过按钮手动控制主充、浮充。自动充电屏对电池欠电压、过电压自动检测、报警，根据检测结果实现浮充、主充自动切换，并对电池定期活化放电。自动充电屏能自动限制充电电流，防止电流过大损坏蓄电池，系统自动跟踪主电源状态，保证在主电源断电时蓄电池自动投人使用。

4)系统保护电路电源进线采用过压自动脱扣断路器保护，变压器次级采用快速熔断器限流保护，吊运时若断路器脱扣或熔断器熔断，蓄电池自动投人工作，确保安全吊运，同时发出警报。PLC通过电压传感器和电流传感器实时监测直流输出电压、电流，并与给定值进行比较，当偏离限定值过大时(过压或欠压),PLC自动关断整流模块输出，并控制蓄电池自动投入工作。多个吸盘联用时，当某个电磁铁发生故障导致其电流异常上升时，断路器自动切断这个电磁铁的电源，避免连锁反应而影响其余电磁铁的工作，同时发出警报。整流模块有完善的阻容保护和防雷击防浪涌电压冲击的压敏电阻保护。

合理的电磁铁总体布局、耐高温的线性电磁铁、精确调磁技术以及无触点电控系统，都是技术关键。

电磁铁耗电大、自重大、价格高、维修量大及有不安全隐患等一系列缺点。近年来,随着永磁材料的飞速发展,尤其自20世纪80年代出现了磁性能优异而又价廉的第三代稀土永磁材料——钕铁硼以来,利用不耗电的永磁铁制成永磁吸盘来代替电磁铁受到普遍关注。永磁吸盘的技术关键是:磁路设计与选材、充、退磁方法及控制。

永磁起重技术

永磁起重技术,是永磁材料应用的新领域之一,也是起重技术发展中的一个新方向。永磁起重装置的基本特征是:在起重作业过程中,不需要通电流,靠强大的永磁体的磁力把钢铁等铁磁性物件吸吊起来。因此,相对于传统的电磁式起重而言,永磁起重的最大优点,是节省能源。因为不存在因停电而发生事故的问题,所以永磁起重装置的另一个优点是安全可靠。又由于不需要防断电装置,因此有利于降低成本。一般而言,永磁起重装置的体积和重量,要比同级的电磁式的装置小而轻。

永磁起重技术,要解决的基本问题有二:

第一是如何选用永磁材料及其最佳方案的设计问题;

第二是怎样解决卸重问题。可以说,卸重问题更为重要,否则,起重量再大也没有意义。