摘要：由于特种钢铁铸造起重机电气控制的特殊结构，其在解决铸造起重机连续工作能力、降低故障停产率方面具有独特优势。但是由于铸造起重机运送荷载特殊性，对电气控制安全性能具有较高要求，导致现有电气控制安全弊端凸显。基于此，文章以铸造起重机电气控制及安装为入手点，简要介绍了特种钢铁铸造起重机电气控制现状，并对特种钢铁铸造起重机电气控制及安装的优化升级思路及实施方案进行了进一步探究。
关键词：铸造起重机；电气控制；特种钢铁
前言：特种钢铁铸造起重机作为冶炼行业特种设备，在设计、制造、运行方面均具有特定标准，相关标准对特种钢铁铸造起重机电气控制及安装的优化升级也提出了一定要求。基于此，以特种钢铁铸造起重机主起升机构安全制动装置为入手点，对特种钢铁铸造起重机电气控制及安装的优化升级进行适当分析具有至关重要的意义。
一、铸造起重机电气控制现状
某特种钢铁热焖渣处理工序使用了三台同一厂家生产的铸造起重机，用于特种钢铁冶炼钢渣的吊运[1]。由于该特种钢铁铸造起重机主起升配备的安全制动器仅可以依靠人工干预抱闸、打开，在主起升出现断轴等异常状况时无法实现自动检测识别。再加上特种钢铁铸造起重机运行后期维护保养不当，电气系统长时间处于振动、高温环境，导致控制电路辅助触点发生氧化接触不良现象（如K33、K34常闭回路中K13、K14、K45、K44、K41等辅助常闭触点只要出现一只断开，K33、K34线圈就无法得电，主触头不闭合，电机不动作）。而只有K23、K25线圈得电后主触头才可以闭合且K33、K34得电，电机可以顺利通电运作，同时K9通电制动器打开。故障发生时，K23、K25线圈没有得电，而K9得电，促使安全制动器打开但主起升电动控制机没有动作，最终造成特种钢铁铸造起重机龙门钩下坠、失去控制，存在重大安全隐患。虽然尝试恢复特种钢铁铸造起重机安全制动器作用，也更换了一系列新备件，但是因编码器数据采集存在一定限制，导致安全隐患始终存在。
二、铸造起重机电气控制的优化思路
在铸造起重机主起升机构中的高转轴部分、低转轴部分分别采用工作制动器、安全制动器，对起升机构故障进行管控，一般来说，两者需要同时参与。但是在高速轴不可控或低速轴部分故障状态下，仅可依靠安全制动器实施故障管控。从特种钢铁铸造起重机制动目的及制动原理视角进行分析，合理调整工作制动器、安全制动器启动时间差及两者各自制动时间长短对于制动器工作性能、整台特种钢铁铸造起重机稳定安全性具有直接的影响[2]。基于此，在该特种钢铁铸造起重机电气控制优化前期，查阅大量国内外与安全制动器有关的资料，并与部分国内外大型铸造起重机厂家专业技术人员、港口机械部及工厂自动化技术人员进行了信息交互，确定了电气控制优化方案。即依据卷筒转速比较、超速检测需求，结合高速轴故障、低速轴故障特点，在不同工况下，与编码器交叉作用，为起升机构提供坚实安全壁垒。而在卷筒转速失去效用后，在对应硬件系统（特种钢铁铸造起重机主起升钢丝绳卷筒轴端）加装电子超速开关、增量编码器，将超速开关看做二级开关。同时在以往PLC中增设两块FM350-1高速计数模块行使编码器采集速度信号读取作用。随后在对速度信号进行处理的前提下，进行超速、卷筒转速差对比，并经PLC程序联锁控制高低速超速开关与编码器交叉作用[3]。此时，一旦卷筒转速差、超速差超出设定值，就可以促使安全制动器在设定时间内抱住钢丝绳卷筒，最大限度保障起升机构安全，避免恶性事故发生。
三、铸造起重机电气控制及安装的优化升级
考虑到特种钢铁铸造起重机安全制动器为碟簧上闸、液压松闸的盘式制动器（一对制动头组成），在铸造起重机送电时电磁阀得电发挥回油管路阻断功能，致使安全制动器松闸；而在主起升运行处于不正常状态时，电磁阀失电，促使安全制动器抱闸。而节流电磁阀得失电与否均由卷筒转速（由编码器采集可得）是否处于正常状态管控，由此可知，安全制动器控制关键在于采集速度信号编码器的数据处理。为保证控制效果，在安全制动器控制选用S7-300系列PLC，FM350-1高速计数模块负责编码器所采集的速度信号处理[4]。此时，相应的L_PREPAR、RES_SYNC、T_CMP_V2、OT_ERR_A、L_DIRECT、C_DOPARA、RES_ZERO、T_CMP_V1就需要执行速度信号处理任务。需要注意的是，在相关FC参数调用前，应依据任务需要在DB内输入恰当的比较值、装载值、更新时间、高低限。随后将DB数据块内DB34设定为速度实际值（ACT_CNTV）。在铸造起重机主起升手柄脱离零位（#A05_S40_1_2）延时3.0s后，进行速度实际值采集。在速度实际值小于-3.0m/s时，从量卷筒反转转速差、1#编码器正转超速、2#编码器反转超速、2#编码器正转超速、1#编码器反转超速、两个卷筒反转转速差、两个卷筒正转转速差等方面，开始数据对比。最终根据编码器所采集的卷筒转速实际值、设定值（卷筒最高转速的1.25倍）对比结果，进行电气控制系统参数调整。如在比较值超出一定限值后，表明铸造起重机电气控制主起升超速、传动链输出发生严重故障，此时需要调整参数促使安全制动器延时抱闸，降低恶性事故发生概率。需要注意的是，在安全制动器编码器电缆选择时，需要选用三对屏蔽双绞电缆并将其两端接地，最大限度降低信号干扰。同时对两侧松闸间隙进行调整（1.00mm~4.00mm），设定恰当的制动力矩。一般随着两侧松闸间隙的增加制动力矩会减小，而制动器上闸时间会延长。
此外，针对特种钢铁铸造起重机控制电路辅助触点发生氧化接触不良导致的大吨位铸造起重机安全事故隐患，可以对铸造起重机电气系统进行适当改进。即依据最大限度减少线路改动、设备位置及数量变化的原则，将K33、K34的一个辅助常开点并联，随后串联入铸造起重机安全制动器控制回路内，以便在K33、K34不得电情况下安全制动器始终闭合，降低龙门钩下坠、失去控制风险。在这个基础上，严格要求检查维修人员定期检查特种钢铁铸造起重机电气控制接触器工作电梯，以安全制动器电路中出现的接触器触点粘合现象为管控重点，在K9线圈旁并联一新接触器K39并将其常开主触头串联在K9常开主触头上。这种情况下，即便一接触器触头出现粘连，另外的接触器触头也可以保证安全制动器始终闭合，避免铸造起重机电气控制故障及其他相关事故出现。
总结：
综上所述，特种钢铁铸造起重机是炼钢工艺关键设备，主要通过沿特种钢铁制造厂房轨道方向进行纵向移动，配合小车横向移动、吊钩升降运动，吊运熔融金属，广泛应用于特种钢铁冶炼铸造生产各个工艺流程。针对铸造起重机安全制动器电气控制问题，可以数据采集模块为重点，进行电气控制及安装的优化升级，以便数据采集系统及时将检测到的速度信号反馈给控制体系，保证整个铸造起重机电气控制模块在给定数值上平稳、安全运转。
参考文献：
[1]王兴峰. 轮胎式龙门起重机顶升油缸防坠落装置研发及应用[J]. 集装箱化, 2019, 030(004):8-10.
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[3]周强, 张书霞, 王浩. 电气控制冗余技术在核电站起重机上的应用[J]. 起重运输机械, 2019, 527(01):105-108.
[4]谢霄涵. 试论基于PLC的桥式起重机电气控制系统设计[J]. 中国科技投资, 2019, 000(014):51-51.