防爆起重机制动器的升级改造方案案例分析

防爆起重机是某施工工地用于大型设备的卸车、安装、调试、对接等作业的关键设备。该起重机具有结构复杂，所处环境恶劣，维护保养难度大等特点。制动装置是该设备的关键部件，其可靠性直接关系到吊装工作的安全。在近5年的使用期间，该防爆起重机制动器共出现故障26次，占吊装设备故障总量的56.6％。制动器出现故障的主要部位是制动器线圈、整流模块和摩擦片3部分，其中最易出问题的是整流模块和制动器线圈。为此，对起重机的制动器进行了技术改造。

1、故障原因分析

防爆起重机采用的是直流盘式制动器，属于常闭制动器，断电时制动器闭合，起制动作用，通电时制动器打开，以便电机转动，主要由整流模块、直流线圈、摩擦片、制动盘和制动弹簧组成。

(1)吊车连续运行时间长而得不到充分散热，将导致制动器温升过高，绝缘材料失效而致使线圈匝间短路，从而烧毁制动器线圈；

(2)制动器线圈过载烧毁时产生的过电流击穿了整流模块的二极管；另一方面是自身质量不过关，主要原因是印刷板质量差，元器件筛选不过关等因素也可能导致整流模块的烧毁；

(3)由于制动器调整的间隙小，电动机运行中不能避免摩擦片与制动盘问的摩擦，电动机多次长时间运行后，将使摩擦片温度升高，粘接胶因过热失效，致使制动器摩擦片粘接处开裂，加速了电动机和制动器线圈的发热，并伴随异常噪声。长时间运行将导致电动机和制动器线圈绝缘的损坏，烧毁电动机或制动器。

2、改造方案

(1)选用双电压整流模块。双电压整流模块的应用可极大改善制动器线圈工作的性能，减少制动器线圈的发热。双电压整流模块仍采用单相桥式整流电路，并采用可关断的电子开关电路来实现降压功能。当制动器打开后，制动器线圈不需要太大的维持电流时，其整流输出电压降为全电压的一半，这样就减少了制动器线圈的温升，增加了制动器线圈的允许通电时间，提高制动器线圈工作的可靠性。其原理如图1：

1、过电压保护2、半波整流3、电子开关4、时间控制5、全波整流

(2)增大盘式直流制动器线圈的内阻。为更进一步提高制动器线圈的工作性能，在采用双电压整流模块为制动器线圈供电的同时，采用了增大制动器线圈内阻的方式来降低制动器线圈绕组的电流，在保证足够大的电磁吸力以使制动器打开的前提下，将主起升电机制动器线圈的内阻由原来的264Ω增大到304Ω。降低了制动器线圈绕组的电流，从而最大限度改善了电机制动器的性能，经测试，现制动器线圈通电1h(采用原整流模块，线圈输入直流电压34V)，制动器线圈温升只有80℃，且不再上升，达到了稳定温升。

(3)选用液压推杆制动器。液压推杆制动器是靠推杆中的电动机带动叶片轮旋转，使油液产生向上的推力，把活塞杆抬起，从而打开制动器。断电后，在制动架主弹簧的作用下，使推杆退回原来的位置。液压推杆制动器采用三相交流电，无整流环节，省去了整流模块，在电源方面可靠性较直流盘式制动器要高，此外，液压推杆制动器制动摩擦片直接用铜铆钉安装在制动瓦块上，比直流盘式制动器摩擦片用胶粘接，既安全可靠，又易观察，应急处理时打开较为方便省时(手动即可打开)。由于采用了防爆措施，制动器仍满足改造前的防爆要求。