马建成

（河钢邯钢邯宝炼钢厂，河北 邯郸 056003）

各工业企业使用各种吨位的天车进行物料传输或设备维修的过程中。天车起升机构通过卷筒带动缠绕在其上的钢丝绳来升降被吊物品。由于操作人员技术水平参差不齐，现场环境复杂多变，实际运行过程中，一些不规范操作（如歪拉斜吊）以及其他一些意外情况，常常导致钢丝绳出现跳槽、乱槽的现象。由于天车工一般是一人一岗，出现跳槽、乱槽后，往往不能及时发现，继续操作下去，轻者造成钢丝绳严重磨损，重者造成钢丝绳断裂，出现安全事故。实际生产中，钢丝绳跳槽、乱槽现象时有发生，成为安全隐患，影响到生产的顺利进行。如何消除此类安全隐患，可通过加强对天车工的标准化操作培训、典型事故案例学习、日常标准化操作检查来实现。如何从技术角度、设备特点出发，通过对设备进行智能化改造，实现设备的本质安全，是本文要探讨的。

歪拉斜吊、钢丝绳晃动较大、钩头扽在某处等，都会造成跳槽、乱槽，最直观的现象就是钢丝绳从卷筒槽中跳出来，出现钢丝绳交叉叠加在一起或空槽，造成钢丝绳和卷筒钢丝绳槽之间的尖棱接触，使钢丝绳受伤，如果乱槽严重，将不能起升。根据这个特点，考虑采用接近开关组，针对跳槽、乱槽实现自动检测[1-3]。

根据跳槽、乱槽后，卷筒槽内钢丝绳呈现状态的不同，计算合理的检测距离，选用合适直径、合适检测距离的接近开关。同时为了保证检测的准确性，针对每圈钢丝绳都设置接近开关，防止出现漏检。以起升机构钩头在上限位时，卷筒上钢丝绳槽的总数量30为例，见图1，正常情况下总共可绕30 圈钢丝绳，每圈钢丝绳与一个跳槽检测接近开关、一个跳槽继电器、一个乱槽检测接近开关和一个乱槽继电器相对应，因此钢丝绳跳槽报警电路设置30 个跳槽检测接近开关（第一跳槽检测接近开关K1～第三十跳槽检测接近开关K30）、30 个跳槽继电器（第一跳槽继电器Jt1～第三十跳槽继电器Jt30），钢丝绳乱槽报警电路设置30 个乱槽检测接近开关（第一乱槽检测接近开关S1～第三十乱槽检测接近开关S30）和30 个乱槽继电器（第一乱槽继电器JL1～第三十乱槽继电器JL30）。中间继电器的个数比钢丝绳槽的总数少两个，即总共设有28 个中间继电器，在卷筒的两侧分别安装30 个跳槽检测接近开关和30 个乱槽检测接近开关，根据跳槽、乱槽后，卷筒钢丝绳槽内钢丝绳呈现状态的不同，计算合理的检测距离，在相应位置分别安装跳槽检测接近开关组和乱槽检测接近开关组，并设计不同的报警装置，从而实现在卷筒工作过程中，和卷筒钢丝绳对应的跳槽检测接近开关组、乱槽检测接近开关组分别检测钢丝绳的状态，进行声光报警，提示天车工钢丝绳发生跳槽、乱槽需要处理。

图1 跳槽、乱槽接近开关的安装示意图

2.1 跳槽检测的实现

如图2、图3 所示，跳槽检测包括多个跳槽检测接近开关、多个跳槽继电器、多个中间继电器、跳槽报警继电器和跳槽报警器，跳槽检测接近开关、跳槽继电器和卷筒上的钢丝绳圈三者一一对应，跳槽检测接近开关沿卷筒轴向排列，每个跳槽检测接近开关的感应端朝向对应的钢丝绳圈，每个跳槽继电器的控制线圈通过对应跳槽检测接近开关的常开触点与电源连接。

图2 钢丝绳跳槽检测示意图

安装跳槽检测接近开关，卷筒的钢丝绳槽内有钢丝绳和没有钢丝绳，有8～36 mm 的距离差别。为了保证检测的准确，选用直径为4 mm，感应距离为20 mm的跳槽接近开关，安装跳槽接近开关使跳槽接近开关距离卷筒槽16 mm+D（D 为钢丝绳直径），这样钢丝绳在卷筒槽时，跳槽检测接近开关距离钢丝绳16 mm，在感应范围内，跳槽接近开关动作发出开关量信号（常开触点闭合），当钢丝绳不在卷筒槽时，跳槽接近开关距离没有钢丝绳的卷筒槽16 mm+D（D＞8 mm，16 mm+D＞20 mm），超出跳槽接近开关的感应范围，跳槽接近开关不动作。跳槽检测时，从第2 圈钢丝绳开始，逐圈进行判断，到第29 圈结束，进行29 次判断，在任何一圈判断出现跳槽，即发出跳槽开关量信号到跳槽报警继电器，进行声光报警。

电路设计方面，如上页图3 所示钢丝绳跳槽报警电路包括以下支路及支路组：第一支路组，跳槽检测接近开关组（第一跳槽检测接近开关K1～第三十跳槽检测接近开关K30）的常开触点和跳槽继电器组（第一跳槽继电器Jt1～第三十跳槽继电器Jt30）的线圈串联。第二支路组，第一跳槽继电器Jt1 的常开触点、第三跳槽继电器Jt3～第三十跳槽继电器Jt30 的常开触点的并联电路、第二跳槽继电器Jt2 常闭触点和第一中间继电器JZ1 的线圈串联；
第一跳槽继电器Jt1 与第二跳槽继电器Jt2 的常开触点的并联电路、第四跳槽继电器Jt4～第三十跳槽继电器Jt30 的常开触点的并联电路、第三跳槽继电器Jt3 常闭触点和第二中间继电器JZ2 的线圈串联；
…；
第一跳槽继电器Jt1～第二十八跳槽继电器Jt28 的常开触点的并联电路、第三十跳槽继电器Jt30 的常开触点、第二十九跳槽继电器Jt29 常闭触点和第二十八中间继电器JZ28的线圈串联。第三支路，第一中间继电器JZ1～第二十八中间继电器JZ28 的常开触点并联后与跳槽报警继电器JC1 的控制线圈串联。第四支路，跳槽报警继电器JC1 的常开触点与跳槽报警器BJ1 串联。

2.2 乱槽检测的实现

如图4、图5 所示，乱槽检测包括多个乱槽检测接近开关、多个乱槽继电器、乱槽报警继电器和乱槽报警器，乱槽检测接近开关、乱槽继电器和卷筒上的钢丝绳圈三者一一对应，跳槽检测接近开关沿卷筒轴向排列，每个跳槽检测接近开关的感应端朝向对应的钢丝绳圈，每个跳槽继电器的控制线圈通过对应跳槽检测接近开关的常开触点与电源连接。安装乱槽检测接近开关，卷筒槽有单根钢丝绳和叠加2 根钢丝绳时，有8～36 mm 的距离差别。为了保证检测的准确，选用直径在4 mm，感应距离在20 mm 的乱槽接近开关，安装乱槽接近开关使乱槽接近开关距离卷筒槽16 mm+2D（D 为钢丝绳直径），这样正常单根钢丝绳在卷筒上时，乱槽检测接近开关距离钢丝绳16 mm+D（D＞8 mm，16 mm+D＞20 mm），不在感应范围外，乱槽接近开关不动作，常开触点保持常开；
当乱槽出现2根钢丝绳叠加时，乱槽检测接近开关距离钢丝绳16 mm，在感应范围内，乱槽接近开关动作，常开触点闭合，乱槽报警继电器线圈得电，进行声光报警。

图4 钢丝绳乱槽检测示意图

图5 钢丝绳乱槽报警电路的电原理图

电路设计方面，如图5 所示钢丝绳乱槽报警电路包括以下支路及支路组：第一支路组，乱槽检测接近开关组（第一乱槽检测接近开关S1～第三十乱槽检测接近开关S30）常开触点与乱槽继电器组（第一乱槽继电器JL1～第三十乱槽继电器JL30）的控制线圈串联。第二支路组，乱槽继电器组（第一乱槽继电器JL1～第三十乱槽继电器JL30）常开触点与乱槽报警继电器JC2 的控制线圈串联。第三支路，乱槽报警继电器JC2 的常开触点与乱槽报警器BJ2 串联[4-6]。

钢丝绳跳槽乱槽智能检测报警装置应用于现场后，天车因为歪拉斜吊等各种原因发生跳槽、乱槽后，检测报警装置都能第一时间检测到，并发出报警提示给天车工，使得跳槽、乱槽故障都能够及时处理，钢丝绳使用寿命延长2 个月以上。炼钢厂有30 部天车，原来钢丝绳寿命12 个月左右，延长后产生的成本效益为2÷12×30×4 万元=20 万元。同时避免了因为钢丝绳跳槽、乱槽不能及时发现造成钢丝绳突然断裂等恶性事故，安全效益可观。

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