起重机pqr控制原理

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1、铁岭清河钢厂出事故起重机采用的是我国第一机械工业部组织起重行业在 20 世纪 70 年代统一设计的 PQR6402 控制屏，原图如下。0 档。只有在 0 档时才能启动，此时零位继电器 LYJ 的线圈才能得电，零位继电器 LYJ 的线圈得电后，零位继电器的常开触点闭合，同时零位继电器 LYJ 自保。下降下降 1 1 档。档。 当主令控制器的手柄扳至下降 1 档时，上升接触器线圈 ZC、继电器 1JFC、2JFC 线圈得电，可以看出，下降一档起升电动机是上升方向接触器触点接通，同时切除两段电阻，但此时制动器接触器线圈 ZDC 未得电，所以从 0 档到下降 1 档起升电动机是不能转动的。下降下降 2

2、 2 档。档。 当主令控制器手柄扳至下降 2 档时，上升方向接触器线圈 ZC、制动器接触器线圈 ZDC 得电，所以电动机向上转动，吊钩向上；继电器 1JFC 得电，只切除第一段电阻。下降下降 3 3 档。档。 当主令控制器手柄扳至下降 3 档时，上升方向接触器线圈 ZC、制动器接触器线圈 ZDC 得电，所以电动机还是向上转动，吊钩还是向上；切除电阻的继电器都不得电，也就是说在下降 3 档时不切除电阻，全电阻运行。从上面的分析可知，下降 1、2、3 档都是向上方向接触器通电，其中下降 1 档因为制动器未打开，电机无法转动，下降 2、3 档时制动器打开，起升电机都是向上方向转动；下降 1 档时切除

3、两段电阻，下降 2 档时只切除第 1 段电阻，下降 3 档时不切除电阻。留下问题：为什么在下降 1 档，电机通电，制动器却不通电呢？为什么要设置成下降 1、2、3 档时电机却向上方向运行呢？为什么从下降 1 档到下降 3 档，电阻是从切除两段电阻到只切除第一段再到不切除电阻呢？这叫带闸启动，启动时，防止电机磁场未建立之前，制动器打开，造成溜钩；下降 1、2、3 档时是倒拉反接制动。下降 1 档的确是带闸启动，就是电机先得电，制动器后开闸，目的是为了防止溜钩。但这种带闸启动也有其缺点，因为通电瞬间，制动器还未打开，电机却已经有了电磁转矩，所以加大了启动电流，也延长了启动电流的存在时间，同时也使制

4、动闸瓦摩擦较为严重，减少了制动器寿命。第二个作用：重物在空中时，由下降各档回零位停车时，必然要经过下降 1 档，那么此时制动器先抱闸，到零档电机再失电。这也可以实现下降停车时制动器先下闸，电机后失电防止溜钩。下降 123 档，上升方向接触器 ZC 得电。其中，下降 1 档带闸启动，无法运行；下降 23 档，轻载时上升方向电动运行，重载时下降方向倒拉反接制动运行。这是因为电气制动下降时，转子内的外接电阻大，转子电流小，起制动作用的电磁转矩小，稳定运行速度大。所以这是为了让下降速度逐步增大。下降第一档为强力档切除 2 段电阻，这时 ZC 接通使电动机先建立正向磁场，电机已有了电磁转矩，为下 2 档

5、做准备，第一档使用不能时间太长，否则电机因憋车而烧掉。第二档切除 1 段电阻，电机电磁转矩为正这时如果电机吊有重物，产生的负载转矩将大于电机的电磁转矩，这时电机将进入反接制动状态，第三档电阻全部串入电机转子，将使电机特性变得更软，下降速度将加快一些。下降下降 4 4 档。档。 当主令控制器的手柄扳至下降 4 档时，下降接触器线圈 FC、制动器接触器线圈 ZDC、继电器 1JFC、2JFC 线圈得电。所以，下降 4 档起升电动机是下降方向接触器触点接通，同时切除两段电阻，此时制动器接触器线圈 ZDC 得电，所以下降 1 档起升电动机是向下方向转动的。下降下降 5 5 档。档。 和下降 4 档相比

6、，下降 5 档就增加切电阻继电器 1JFC接通，多切除一段电阻。其余都无改变。下降下降 6 6 档。档。 和下降 5 档相比，切除电阻继电器 2JFC、3JFC、4JFC也接通，至此起升电机外接电阻全部切除。上升上升 1 1 档。档。 上升 1 档和下降 2 档一样，上升方向接触器线圈 ZC、制动器接触器线圈 ZDC 得电，电动机向上转动，吊钩向上；继电器1JFC 得电，只切除第一段电阻。上升上升 2 2 档。档。 上升 2 档时上升方向接触器线圈 ZC、制动器接触器线圈 ZDC 得电，电动机向上转动，吊钩向上；切除电阻的继电器1FJC、2FJC 都得电，也就是说在上升 2 档时切除两段电阻运

7、行。上升上升 3 3 档。档。 上升 3 档时上升方向接触器线圈 ZC、制动器接触器线圈 ZDC 得电，电动机向上转动，吊钩向上；切除电阻的继电器1FJC、2FJC、1JSC 都得电，也就是说在上升 3 档时切除三段电阻运行。上升上升 4 4 档。档。 上升 4 档时上升方向接触器线圈 ZC、制动器接触器线圈 ZDC 得电，电动机向上转动，吊钩向上；切除电阻的继电器1FJC、2FJC、1JSC、2JSC 都得电，也就是说在上升 4 档时切除四段电阻运行。上升 5 档。 上升 5 档时上升方向接触器线圈 ZC、制动器接触器线圈 ZDC 得电，电动机向上转动，吊钩向上；切除电阻的继电器1FJC、2

8、FJC、1JSC、2JSC、3JSC 都得电，也就是说在上升 5 档时切除五段电阻运行。上升 6 档。 上升 6 档时上升方向接触器线圈 ZC、制动器接触器线圈 ZDC 得电，电动机向上转动，吊钩向上；切除电阻的继电器1FJC、2FJC、1JSC、2JSC、3JSC、4JSC 都得电，也就是说在上升 6 档时切除全部外接电阻运行。1、切电阻继电器 4JSC 有个常闭辅助触点 4JSC（21、22）在向上方向接触器 ZC 线圈电路上，这是为什么呢？ 从前面的分析可知，如果继电器 4JSC 线圈得电的话，就意味着转子电路的电阻 已经全部切除完毕，此时常闭辅助触点 4JSC（21、22）是处于断开状

9、态，而触点 ZC（13、14）是常开触点。这样设置的目的是防止正向接触器 ZC 得电，因 为如果这时通电的话，转子电路已无电阻，启动电流会很大，有可能损坏电机。2、现在来看看触点 FC（21、22）和 4JSC（11、12）的作用，为什么要和切电 阻继电器 1JSC 这路电连在一起呢？ 从前面的分析可知，在下降 6 档时电机转子电路已经将全部电阻切除，而在此 时，电机处于再生发电制动状态，下降速度是最小的，也是稳定的速度，如果 此时万一继电器线圈 4JSC 失电的话，那么就要电机转子线路就要串入一个大电 阻，则下降速度变得很快，很可能造成电动机损坏。所以触点 FC（21、22）和 4JSC（1

10、1、12）的作用就是在下降 6 档再生发电制动运行时，防止继电器线圈 4JSC 失电而串入一个大电阻导致电动机损坏。 那么为什么此时串入一个大电阻电动机的转子速度会变得很快呢？因为电机处 于再生发电制动状态的话，定子旋转磁场切割转子道题的方向和电动方向相反， 则电磁力矩的方向也和电动状态相反，电磁力矩的方向和电机的旋转方向相反， 也就是说，此时电磁力矩是制动力矩。再生发电状态电机转子转速要比同步转 速要高，如果在此时串入一个大电阻的话，则转子绕组中电流要迅速减小，电 磁力矩即制动力矩也要减小，所以转子转速要变得非常快，可能要损坏电机。PQR6402PQR6402 存在隐患，就是启动运行后制动器

11、的接触器自锁。存在隐患，就是启动运行后制动器的接触器自锁。分析如下：向上方向接触器线圈 ZC 得电后，向上方向接触器的常开触点 ZC（17、18） 闭合，所以制动器接触器线圈 ZDC 得电，制动器开闸；同时制动器接触器的常 开触点 ZDC（17、18）闭合，短接了向上、向下接触器的常开触点ZC（17、18）和 FC（17、18）。此时，向上、向下接触器的线圈即使失电，仍 然不能使制动器线圈 ZDC 失电，制动器依旧处于开闸状态，制动器接触器自锁。向下方向接触器线圈 FC 得电后，向下方向接触器的常开触点 FC（17、18） 闭合，所以制动器接触器线圈 ZDC 得电，制动器开闸；同时制动器接触器

12、的常 开触点 ZDC（17、18）闭合，短接了向上、向下接触器的常开触点 ZC（17、18）和 FC（17、18）。此时，向上、向下接触器的线圈即使失电，仍 然不能使制动器线圈 ZDC 失电，制动器依旧处于开闸状态，制动器接触器自锁。综上所述，如重物正在空中停留，下面三种情况将发生重物自由落体下降事故：上升方向 16 档，此时电机向上方向转动，如此时上升方向控制电源或动力 电源出现故障而失电，上升方向失去动力，制动器却不能抱闸，重物便自由落 体运动； 下降方向 23 档，此时电机向上方向转动，如此时上升方向控制电源或动力 电源出现故障而失电，上升方向失去动力，制动器却不能抱闸，重物便自由落 体

13、运动； 下降方向 46 档，此时电机向下方向转动，如此时下降方向控制电源或动力 电源出现故障而失电，下降方向失去动力，制动器却不能抱闸，重物便自由落 体运动。还有一点，如果正向或反向接触器接通时，万一电机的定子或转子线圈断两相 的话，也会发生重物自由坠落。还漏了一个隐患点。 吊重在空中停留时，如果向上接触器的辅助常开触点 ZC（11、12）不闭合的话， 主令控制器手柄直接扳到下降 4、5、6 档的话，也会发生重物自由落体运动。 分析如下： 主令控制器手柄直接扳到下降 4、5、6 档，必然要经过下降 2、3 档，那么向上 接触器线圈 ZC 得电，那么 ZC 的辅助常开触点 ZC（17、18）会使

14、制动器接触器 线圈 ZDC 得电，这时候制动器是开闸的。 档位到了下降 456 档后，由于 ZC（11、12）不闭合，所以向下接触器线圈 FC 不得电，电动机失去驱动力，而制动器又是打开的，所以重物将自由落体。上面分析可知，PQR6402 存在 5 种情况可能导致重物在空中自由坠落事故。那 么为什么会存在这样的隐患呢？我想主要原因就在于上世纪 70 年代的技术落后。 其实这个控制屏还有很多在用的，这也表明我国起重机械电控行业的发展不足。那为什么要这么设计呢？从图中可以看正反向接触器的两个常闭辅助触点 ZC（11、12）和 FC（11、12）是为了防止相间短路，也就是说正反向接触器最 多只能有一

15、个接触器得电，即正反向接触器互锁；而从下降 3 档切换到下降 4 档（从下降 4 档切换到下降 3 档亦然）是向上方向接触器 ZC 得电到向下方向接 触器 FC 得电的一个切换过程，就在这个切换过程中，有可能出现向上方向接触器 ZC 和向下方向接触器 FC 都不得电的情况，如果制动器接触器不自锁的话， 制动器接触器就失电，制动器就会合闸。而在下降 3 档或下降 4 档时电机速度 很快，如果制动器合闸的话，就会使高速运行的吊具发生强烈抖动，对起重机 的金属结构、零部件和钢丝绳产生强烈的冲击，俗称“瞬时抢闸”。 也就是说，制动器接触器自锁的目的就在于防止瞬时抢闸。关于辽宁铁岭清河特殊钢“4.18”

16、钢水包倾覆 特别重大事故处理情况的通报（一）事故直接原因。 清河特殊钢有限公司炼钢车间吊运钢水包的起重机主钩在开始下降作业时，由 于下降接触器控制回路中的一个联锁常闭辅助触点锈蚀断开，下降接触器不能下降接触器控制回路中的一个联锁常闭辅助触点锈蚀断开，下降接触器不能 被接通，致使驱动电动机失电被接通，致使驱动电动机失电；由于电气系统设计缺陷，制动器未能自动抱闸， 导致钢水包失控下坠；主令控制器回零后，制动器制动力矩严重不足，未能有 效阻止钢水包继续失控下坠，钢水包撞击浇注台车后落地倾覆，钢水涌向被错 误选定为班前会地点的工具间，是造成此次事故的直接原因。“下降接触器控制回路中的一个联锁常闭辅助触点锈蚀断开”，应是上升接触 器 ZC 接在下降接触器线圈回路中的联锁常闭辅助触点 ZC（11、12）断开了， 司机操作是下降 456 档中一档，因为经过了下降 123 档，制动器接触器线圈 ZDC 得电，制动器打开，但因为 ZC（11、12）断开，