近年來，許多用戶在購買起重機時經(jīng)常要求冗余設計。冗余是針對一些特殊的工作條件而設計的，為的是避免設備故障對生產(chǎn)造成重大影響的情況。由于起重設備是移動設備，冗余設計不僅僅是在線備用，設計中還要考慮現(xiàn)場條件和成本。
1機械機構(gòu)冗余
當起重機發(fā)生故障時，一些機構(gòu)仍需要動作。如果是機械傳動鏈故障，就需要應急機制來完成。以下一般情況需要應急響應機構(gòu)。
1.1起升機構(gòu)由一個大減速器驅(qū)動。
由于鑄造起重機在吊運高溫液態(tài)金屬，當起重機的起重電機出現(xiàn)故障，無法繼續(xù)工作時，鋼包就會結(jié)冰，整個煉鋼線就會癱瘓。大減速器驅(qū)動的鑄造起重機起升機構(gòu)由兩臺電動機驅(qū)動，每臺電動機的額定功率為總凈功率的0.65。當一臺電機出現(xiàn)故障時，另一臺電機(過載53%)仍能驅(qū)動起升機構(gòu)完成一個工作循環(huán)。兩臺電機在緊急情況下互為冗余。
1.2起升機構(gòu)由行星減速器驅(qū)動。
鑄造起重機行星減速器驅(qū)動方案的起升機構(gòu)由兩臺電動機驅(qū)動，每臺電動機的額定功率為總凈功率的0.5。當一臺電機出現(xiàn)故障時，另一臺電機仍能驅(qū)動起升機構(gòu)長時間工作。機械裝置的速度是正常運轉(zhuǎn)速度的1/2。兩臺電機在緊急情況下互為冗余。
1.3俯仰應急機制
用于帶有活動臂架的起重設備(岸邊橋式集裝箱起重機、卸船機、裝船機、門座起重機等)。)，為了避開大船等障礙物，需要升起三角帆。如果臂架俯仰機構(gòu)的傳動鏈出現(xiàn)故障，將會影響船舶的降落或造成碰撞。因此，有必要建立一個應急機制。當?shù)醣鄹┭龅闹鳈C構(gòu)出現(xiàn)故障，或者電源出現(xiàn)故障時，可以通過鏈條將應急機構(gòu)連接到卷筒上，啟動應急電機將吊臂提起。
2總電源故障時的應急電源
當起重機的電源出現(xiàn)故障時，起重機就會癱瘓。一般問題不嚴重，使用前要通電。但是如果停電后需要將起重機移動到安全的地方，或者像電磁吸盤一樣，需要保證停電后重物不能脫落，或者停電后需要查明故障和照明，那么就需要配置應急電源。對于軌道安裝在廠房屋頂?shù)钠鹬貦C，應急電源如蓄電池、柴油發(fā)電機、UPS等。可以隨機配置。對于軌道安裝在地面上的起重機(港口機械、龍門起重機等)。)，應急電源一般取自地面軌道附近的維修電源箱(屬于地面設備)，地面維修電源由手搖電纜卷筒引至吊車。一般應急電源的容量應考慮應急照明、應急機構(gòu)、PLC、控制電路等工況下必須使用的設備。
3個驅(qū)動器冗余
3.1變頻系統(tǒng)整流反饋裝置的冗余
變頻系統(tǒng)的兩套整流和反饋單元可以互為備用，正常運行時獨立工作。當一套整流和反饋單元出現(xiàn)故障時，首先通過更換開關切斷故障單元，然后將兩條DC母線連接在一起，保證起重機能夠繼續(xù)運行。鑄造起重機是為起吊液態(tài)金屬而設計的，因為如果整流裝置失靈，整個起重機的所有機構(gòu)都不能運轉(zhuǎn)。如果故障發(fā)生在提升過程中，處理故障需要一定的時間，這樣液態(tài)金屬會冷卻停滯，鋼包會損壞，整個煉鋼線都會癱瘓。這種設計是變頻技術的優(yōu)點之一。
3.2逆變器冗余1
大車小車行走機構(gòu)由多臺電機驅(qū)動時，分為兩組電機，分別由兩套變頻器控制。當一套變頻器或一套電機出現(xiàn)故障時，另一套變頻器可以帶動另一套電機工作。這種設計適用于所有多電機驅(qū)動的行走機構(gòu)。如果采用其他速度控制方案，這種設計思路也是適用的。
3.3逆變器冗余2
當?shù)醣鄹┭鰴C構(gòu)的變頻器出現(xiàn)故障時，通過故障運行選擇，大車變頻器可以切換到俯仰機構(gòu)，驅(qū)動俯仰機構(gòu)的電機工作。該設計適用于兩個不同時工作且驅(qū)動功率相近的機構(gòu)，其驅(qū)動變頻器互為冗余。如果采用其他速度控制方案，這種設計思路也是適用的。
4制動接觸器的冗余
制動接觸器是冗余的，如圖1所示。
圖1制動接觸器的冗余
K71與K72和K73是冗余的。這種設計適用于所有起重設備的起升機構(gòu)，主要是防止接觸器觸點卡死，接觸器無法打開電路，使制動器無法抱緊，導致滑鉤甚至重物墜落。
5 PLC冗余設計
PLC是起重機電氣控制系統(tǒng)中邏輯控制的核心，負責采集命令和狀態(tài)信息，并向驅(qū)動器(變頻器)發(fā)出動作指令。一旦PLC的CPU出現(xiàn)故障，整機就會癱瘓。冗余PLC系統(tǒng)將解決這一問題。如果一個控制器出現(xiàn)故障，冗余系統(tǒng)使用一對相同的機架來保持用戶的機器運行。當起重機不允許袖手旁觀或自動運行時(如干熄焦提升機)，PLC有必要具有冗余功能。如果考慮成本的話，可以采用硬連線的PLC旁路電路，保證PLC出現(xiàn)故障時系統(tǒng)不會癱瘓。
6結(jié)束語
隨著科學技術的進步，起重機的設計將會越來越完善，冗余設計將會更加全面地應用到起重設備上，這將使起重運輸機械更加安全可靠，大大提高起重設備的利用率。
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