摘要：近年来，我国的工程建设越来越多，对门式起重机的应用也越来越广泛。门式起重机起升结构缺陷将直接影响整机的工作性能，对门式起重机起升机构改造的实施，可以为门式起重机的稳定性与安全性提供保障。本文对门式起重机起升机构控制改造与应用进行了探究。
关键词：门式起重机；起升机构；电控系统；变频控制技术
引言
起升机构是门式起重机最重要、最基本、最不可或缺的部分，其性能的好坏直接影响整机的工作性能。而起升机构与电控系统、卷筒布置型式、起升与制动速率等休戚相关，因此对起升机构的控制改造与应用至少包含如下几个方面：
1电控系统的改造与应用
传统的继电器逻辑控制体系在门式起重机起升机构中的运用较为普遍，随着现代科技的不断发展，可编程逻辑控制器（PLC）在门式起重机起升机构电控系统中的应用也越来越广泛。PLC可编程控制器具有可靠性与多接口等特点，应用于门式起重机的PLC在改造后可包含有多个接口，根据通讯协议，可以通过接入优化软件的方式，为电控系统的稳定性与可靠性提供保障。建立在PLC技术基础上的电控系统可以提高起升机构的精确性，并可以弥补传统电控系统在起升控制方面存在的缺陷，避免过载起升问题的出现，从而大大降低起升机构的故障发生率。在PLC技术应用于门式起重机起升机构以后，可以将起升机构的运行状态接入操作位置的人机界面中，以获取精确化的起升机构运行参数。且PLC可以与变频调速器相结合，以实现起升机构的自动化控制。而基于PLC技术的起升机构及配套控制软件可以为起升机构监控报警机制及管理方法优化提供保障，并简化起升机构中的控制过程。与PLC技术有关的起升机构改造工作的实施，可以让门式起重机的轻载速度与重载速度得到有效控制，也可以为门式起重机起升机构的功率参数与运行效率提供保障。因此，PLC技术在门式起重机提升机构改造中的应用，具有一定的适用价值。
2卷筒布置型式的改造与应用
卷筒布置型式不同，起重机的工作性能将有较大的差异，通过实验发现，当卷筒非刚性连接并列布置型式采用双电机+双制动器+双减速机+双卷筒组的结构型式时，起升机构由2套常规起升机构组合而成，分别称为起升机构Ⅰ和起升机构Ⅱ。钢丝绳系统包含2根钢丝绳，每根钢丝绳的两端分别固定在起升机构Ⅰ和起升机构Ⅱ的卷筒上。起升机构Ⅰ和起升机构Ⅱ可以同时工作，也可以顺序工作。工作状态下为四联绕24绳，倍率为6，顺序工作状态下为双联绕24绳，倍率为12。配合该起升机构的吊钩组包含12片动滑轮，2根钢丝绳分别卷绕6片动滑轮。同时工作状态和顺序工作状态，钢丝绳承载力不变。该起升机构有如下特点：①减小钢丝绳直径和卷筒外形尺寸，降低卷筒加工难度，节约成本；②减小电机、减速机型号，降低起升机构整体高度，实现低净空设计；③实现速度变换，满足某些工况倍率提速的要求，提高工作效率。
3变频控制措施的应用
变频控制技术在门式起重机起升机构改造中的应用，可以让起重设备的输出扭矩在低频状态下满足起升操作需求，也可以让起重设备在满负荷的状态下完成起升操作。在起升机构由制动到提升及由提升到制动的过程中，变频控制技术均可以为起重设备的稳定性控制提供保障，进而避免起重机过度晃动的问题的出现。就变频控制系统在起升机构中的运行功能而言，在正转启动指令输入到起重设备变频器控制系统以后，设备的输出频率为0，PLC系统会释放出与电磁制动有关的信号，并在自动化状态下消除电磁制动。在接收到输出信号以后，变频器可以让电动机处于运转状态，也会让电动机的运行速度迅速达到目标速度的数值。在起升机构负载过重的问题出现以后，变频控制系统可以为起重设备配备较大的起升力矩，避免力矩不足的问题对设备运行的影响。在低频状态下，变频器会输出促使电机停转的制动信号。如起重设备需要在高频率状态下完成制动处理，变频控制设备会启动制动器抱闸控制处理，以便让设备逐步进入停机状态。在应用于门式起重机以后，变频控制系统可以对起重设备起升机构的运行频率进行调整，低频减速措施也可以为起重设备起升操作的安全性提供保障。
4起升机构运行时钢丝绳的拉力——时间曲线分析
在对起升机构进行动力学仿真分析前，需要进行如下假设和简化：（1）起升机构的各分布质量可用集中质量代替，而齿轮等传动部件的转动惯量可近似用等效惯量代替；（2）起升机构和运行机构及其控制等附属装置均置于小车车架之上；（3）假设钢丝绳在卷筒上为理想缠绕状况，且在整个运行过程中不出现偏斜和打滑现象；（4）忽略在起升、下降等过程中钢丝绳与滑轮组、吊钩之间的摩擦；忽略地面产生的扰度对起升机构的影响。基于上述假设和简化，建立动力学模型，当荷载为28000N时，对起升机构进行动力学仿真分析得出的钢丝绳拉力-时间曲线如图1所示，由分析结果可知，在启动阶段（0s～2s）钢丝绳承载的平均动载荷比额载大，最大动载荷为38000N；在制动状态阶段（6.5s～10s），钢丝绳承载的平均动载荷比额载小，最小动载荷为12000N，由结果分析可以看出，起升机构的动力学仿真是符合实际的。
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图1 起升机构启动、制动时钢丝绳的拉力-时间曲线
结语
综上所述，门式起重机起升机构控制改造工作是维护起升机构的稳定性与可靠性的重要措施。在注重改造措施的科学性的基础上，对起升机构进行优化，可以让设备的运行情况得到有效的改善，也可以让起升机构的故障发生率有所降低。
参考文献
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论文作者:龚超
论文发表刊物:《基层建设》2019年第28期
论文发表时间:2020/1/18
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