起重設備的冗余設計

近年來，許多用戶在購買起重機時經常需要冗余設計。冗余設計是針對一些特殊的工況，以避免設備故障對生產造成很大影響的情況。由于起重設備是移動設備，冗余設計不僅是在線備用，設計中還應考慮現場條件和成本。

1 機械機構冗余。

當起重機發生故障時，一些機構仍然需要動作。如果是機械傳動鏈故障，需要應急機制來完成。一般以下情況需要配備應急機構。

1.1升降機構由大型減速器驅動。

由于鑄造起重機在吊運高溫液態金屬，當起重機的起重電機出現故障，無法繼續工作時，鋼包就會凍結，整個煉鋼生產線就會癱瘓。大型減速器驅動的鑄造起重機起升機構由兩臺電機驅動，每臺電機的額定功率為總凈功率的0.65。當一臺電機出現故障時，另一臺電機(過載53%)仍能驅動升降機構完成一個工作循環。緊急情況下兩臺電機冗余。

1.2升降機構由行星減速器驅動。

鑄造起重機行星減速器驅動方案的起升機構由兩臺電機驅動，每臺電機的額定功率為總凈功率的0.5。當一個電機出現故障時，另一個電機仍然可以長時間驅動升降機構工作。該機構的速度是正常運行時的1/2。緊急情況下兩臺電機冗余。

1.3俯仰應急機制。

用于帶活動吊臂的起重設備(岸橋集裝箱起重機、卸船機、裝船機、門座起重機等)。)，為了避開大船等障礙物，需要抬高吊桿。如果吊臂俯仰機構的傳動鏈出現故障，會影響船舶著艦或造成碰撞。因此，需要建立應急機構。當吊臂俯仰主機構出現故障，或者電源出現故障時，可以通過鏈條將應急機構連接到卷筒上，啟動應急電機將吊臂提起。

2 主電源故障時的應急電源。

當起重機的電源出現故障時，起重機就會癱瘓。一般問題不嚴重，故障處理后可以給起重機加電。但是對于那些停電后需要移動到安全地方的起重機，比如電磁吸盤，需要保證停電后重物不會掉落，或者停電后尋找故障和照明，所以需要配置應急電源。對于軌道安裝在車間屋頂的起重機，可以隨機分配電池、柴油發電機和不間斷電源等應急電源。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檢修電源箱(屬于地面設備)，地面檢修電源通過手搖電纜盤引至吊車。一般來說，應急電源的容量應考慮應急照明、應急機構、可編程控制器、控制電路和其他工作條件所需的設備。

3 驅動器冗余。

3.1變頻系統整流反饋裝置冗余。

變頻系統的兩套整流反饋單元可以相互準備，正常運行時獨立工作。當一組整流反饋單元出現故障時，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，以確保起重機能夠繼續運行。該設計適用于提升液態金屬的鑄造起重機，因為如果整流裝置出現故障，整個起重機的所有機構都無法運行，如果在提升過程中出現故障，需要一定的時間來處理故障，從而出現液態金屬冷卻停滯，鋼包損壞，導致整個煉鋼生產線癱瘓。這種設計是采用變頻技術的優點之一。

3.2逆變器冗余1。

大車和小車的行走機構由多臺電機驅動時，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動的行走機構。如果采用其他調速方案，這種設計思路也適用。

3.3逆變器冗余2。

當吊臂俯仰機構的變頻器出現故障時，可以通過故障操作選擇將大車變頻器切換到俯仰機構，驅動俯仰機構的電機工作。該設計適用于兩種不同時工作且驅動功率相近的機構，它們的驅動變頻器互為冗余。如果采用其他調速方案，這種設計思路也適用。

4 制動接觸器冗余。

K71與K72、K73冗余。這種設計適用于所有起重設備的起重機構，主要是防止接觸器觸頭卡死后接觸器斷路，導致抱閘失靈，導致吊鉤打滑，甚至重物墜落。

5 PLC冗余設計。

可編程控制器是起重機電控系統中邏輯控制的核心，負責采集命令和狀態信息，并向驅動器(變頻器)發送動作指令。PLC的CPU一旦出現故障，整個機器就會癱瘓。采用冗余的PLC系統將解決這個問題。如果一個控制器有問題，冗余系統使用一對相同的機架來保持用戶機器運行。在不允許待機，或起重機自動運行的工況下(如干熄焦提升機)，PLC有冗余功能是必要的。如果考慮到成本，可以做一個硬線PLC旁路電路，保證PLC出現故障時系統不會癱瘓。

6 結束語。

隨著科學技術的發展，起重機的設計將越來越完善，冗余設計將更全面地應用于起重設備，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。