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关泽飘
广东省特种设备检测研究院阳江检测院阳江
摘要：阐述了机械式停车设备电气安全检验的重要性，分析和探讨了常规电气检验项目的内容和要求，然后对一个检验案例进行深入剖析，对其设计缺陷进行了改进，确保了电气设计的安全性，避免了潜在的安全隐患，为检验检测人员正确实施机械式停车设备的电气检验提供了参考。
关键词：机械式停车设备；电气检验；缺陷
中图分类号：TH.3文献标识码：B文章编号：-（）12--05
0引言
机械式停车设备的生产与应用最早起源于第二次工业革命之后的欧洲，在国外已经有60多年的发展历史。我国在20世纪80年代才开始研发机械式停车设备，相对来说起步较晚。但随着我国改革开放40多年来经济社会快速发展，工业化和城镇化进程快速推进，国家总体经济实力和人民生活水平日益提高，汽车增长量和保有量大幅增长，车位供需矛盾日益突出，极大地推动了我国停车设备的需求和发展，同时我国也逐渐完善了适应机械式停车设备长远发展的法律法规、安全技术规范和技术标准等，以更好地指导机械式停车设备的生产、监管、检验和维护保养。机械式停车设备在给人们带来便利的同时，也对人们的生命和财产安全带来了一定的危险性，因此我国把层数不少于2层的机械式停车设备纳入特种设备进行监管，并要求法定检验。长期以来，在检验研究工作上涌现了不少成果，集中于产品的机械设计、电气设计、产品创新设计、失效模式研究和事故分析等。作为检验人员，笔者在对机械式停车设备长期进行监督检验的过程中，很少发现产品的机械设计不符合安全技术规范和技术标准的要求，但是时有发现产品的电气设计或者安装存在缺陷，经了解，一些制造厂的设计流于模仿，疏于认真消化吸收，一些施工单位人员习惯于固有经验，施工不懂变通，这些都可能造成电气设计或者安装缺陷。因此，笔者觉得更应重视机械式停车设备的电气相关项目检验，通过认真审查研究产品的电气原理图，结合现场设备安装情况进行确认，以消除设备的电气安全隐患。
1机械式停车设备的电气检验项目
目前机械式停车设备的法定检验依据是特种设备安全技术规范TSGQ―《起重机械安装改造重大修理监督检验规则》和TSGQ―《起重机械定期检验规则》。相关技术标准主要有GB.1―《起重机械安全规程第1部分：总则》、GB―《机械式停车设备通用安全要求》、JB/T―《简易升降类机械式停车设备》、JB/T―《升降横移类机械式停车设备》等。在监督检验工作中，TSGQ―《起重机械安装改造重大修理监督检验规则》涉及机械式停车设备电气相关的检验项目：1)审查产品设计文件，包括总图、主要受力结构件图、电气原理图、液压或者气动系统原理图是否齐全；2)审查电动机保护、线路保护、错相与缺相保护、零位保护、失压保护、电动机定子异常失电保护、超速保护、接地与防雷、绝缘电阻、照明与信号的检测与试验记录，确认其项目和内容是否符合GB.1中第8章的要求。机械式停车设备品种较多，每个品种有相应的技术标准，针对每个品种的电气要求不尽一致，因而检验时需要依据安全技术规范和相应的技术标准的要求执行，避免漏检、错检和误检。下面就机械式停车设备经常涉及且容易出错的电气检验项目进行分析。
1.1电动机的保护GB.1―《起重机械安全规程第1部分：总则》第8.1条款规定，电动机应具有以下一种或多种保护功能，选用时应按照电动机以及其控制方式来确定：对于瞬动或者反时限动作过电流保护，瞬时动作电流的整定值应约为电动机的最大启动电流的1.25倍；通过在电动机内部设置热传感元件来实现保护；通过热过载实现保护。GB―《机械式停车设备通用安全要求》第5.6.4条款规定，电动机应具有短路、错相和缺相保护；电动机应用手动复位过载保护器，该装置可以切断电动机的供电电源。两个技术标准都要求电动机的保护功能，区别是前者要求电动机保护可以采用过电流保护、内置热传感元件和热过载保护三种形式的一种或多种；后者要求电动机保护不仅要求实现短路保护和要采用手动复位过载保护器来实现过载保护，还要求错相、缺相保护功能。在一些简单的电路中，电动机的短路保护、错相和缺相保护也可由线路的短路保护、断相和错相保护来实现。
1.2线路保护GB.1―《起重机械安全规程第1部分：总则》第8.2条款规定，所有线路都应有短路或者接地引起的过电流保护功能，当线路出现短路或者接地故障时，瞬时动作的保护装置应当切断线路供电。
GB―《机械式停车设备通用安全要求》第5.6.2.2条款规定，停车设备应设置总断路器，发生短路故障时应具有切断电路功能。两个技术标准都要求供电线路设置线路保护功能，区别是后者明确要求通过设置具有短路保护功能的总断路器来实现线路保护。
1.3错相与缺相保护GB.1―《起重机械安全规程第1部分：总则》第8.3条款规定，当错相、缺相会引发危险时，应当设置错相、缺相保护装置。GB―《机械式停车设备通用安全要求》第5.6.4条款要求设置电动机错相、缺相保护。在一般的简单电路中，习惯在总断路器的输出端、总接触器的输入端设置错相与缺相保护装置来实现线路和电动机的错相与缺相保护功能。
1.4失压保护和过欠压保护GB.1―《起重机械安全规程第1部分：总则》第8.5条款规定，当起重机的供电电源发生中断后，一切与安全相关或者不宜自动启动的用电设备都应当处于断电状态，避免设备恢复供电之后自动运行。GB―《机械式停车设备通用安全要求》第5.6.6.3条款规定，停车设备须设置欠压保护和过压保护。第一个标准明确提出失压保护的要求，但没有要求欠压保护和过压保护；第二个标准没提到失压保护，但是要求设置欠压保护和过压保护。失压保护与欠压保护有一定的区别，欠压保护是指当工作线路的电压低于规定电压值时，电路保护器动作，分断工作线路，对是否需要手动复位没有要求。失压保护是指当工作线路中断工作电压后，切断工作电源，须经人为启动电源操作才能重新接通工作电源。失压保护可以采用具有电压脱扣器的自动断路器来实现，也可以采用总电源接触器和自动复位启动按钮组合的方式来实现。欠压和过压保护功能一般采用具有欠压和过压保护功能的电路综合保护器来实现。GB―《机械式停车设备通用安全要求》第5.6.6.3条款属于强制性条款，因此在检验工作中要注意设备是否按技术标准要求设置了欠压和过压保护功能。
2检验案例剖析及改进
2.1案例剖析以一个简易升降类机械式停车设备的电气项目检验为例，通过仔细审查分析该电气原理图（见图1）并结合现场对实物的检查，判别该设备的电气设计是否满足安全技术规范和相关技术标准的要求，并对其设计缺陷进行改进。
图1简易升降类机械式停车设备电气原理图图1中，QF为自动断路器，FU为熔断器，EM为红色紧急停止开关，L1为总电源指示灯（绿色），KMU为上升接触器，KMD为下降接触器，KA1为上升限位继电器，KA2为上升极限继电器，KA3为上升继电器，KA4为下降继电器，KXD为下降极限继电器，SG1、SG2为防坠安全器检测开关，FR为热继电器，DCL、DCR为防坠安全器电磁铁线圈，FMQ为蜂鸣器，L2为红色报警灯，DPK为下降保护光电检测开关，QU1为上升限位，QU2为上升极限，QD1为下降限位，QD2为下降极限，SS1、SS2为松链检测开关，SC1、SC2为超长检测开关，SQ为钥匙开关。
图1上部分是强电线路电气图，下部分是控制电路电气图。由强电线路电气图可知，供电电源采用三相五线，PE是保护地线，用于接地保护。QF是带有电磁脱扣器和热脱扣器的自动断路器，当线路或者电动机发生短路或接地引起过电流故障时，通过电磁脱扣器作用可以自动切断供电线路，从而实现线路和电动机的短路保护。当电动机发生过载现象时，通过热脱扣器作用可以自动切断供电线路，从而实现电动机的过载保护，符合安全技术规范和标准的要求。在控制电路电气图中，其供电电源电压为V交流电，直接从自动断路器QF的输入端取电。熔断器FU的作用是为整个控制电路提供线路保护，当控制线路发生短路或者接地引起过电流故障时，熔断器FU熔断，从而实现对整个控制线路的线路保护。红色紧急停止开关EM是常闭的，一旦被紧急按下断开，整个控制电路被切断，使控制工作电动机正反转的接触器KMU、KMD的线圈失电，KMU、KMD的主触点断开，从而实现在紧急情况下停止所有驱动机构。绿色工作总电源指示灯L1只有在整个控制电路通电的情况下才能被点亮，用于指示工作总电源的通断。KA3.1和KA4.1分别是上升继电器KA3和下降继电器KA4的常开辅助触点，KA3.1、下降接触器常闭辅助触点KMD和上升接触器线圈KMU串联，KA4.1、上升接触器常闭辅助触点KMU和下降接触器线圈KMD串联，这两个串联电路并联后，再与挂钩型防坠安全器检测开关SG1、SG2和电动机热保护继电器的常闭辅助触点FR串联，构成一个完整的回路。上升继电器常闭辅助触点KA3.2和下降继电器常闭辅助触点KA4.2并联后，与挂钩型防坠安全器的电磁铁线圈DCL、DCR串联构成一个回路。当上升继电器KA3或者下降继电器KA4得电，使其所有辅助触点动作，防坠安全器的电磁铁线圈DCL、DCR得电，同时挂钩动作，防坠安全器的检测开关SG1、SG2接通，上升接触器KMU或者下降接触器KMD的线圈得电，KMU或者KMD的主触头接通，使工作电动机运转，实现载车板的上升或者下降操作。下降接触器常闭辅助触点KMD和上升接触器常闭辅助触点KMU并联的作用是实现上升接触器KMU和下降接触器KMD的互锁，防止KMU和KMD同时接通而发生相间短路。SG1、SG2的作用是检测挂钩型防坠安全器的电磁铁是否得电动作使挂钩打开，避免挂钩未打开时工作电动机运行发生意外。当工作电动机发生过载故障时，电动机热继电器常闭辅助触点FR断开，使上升接触器线圈KMU或者下降接触器线圈KMD失电，从而切断工作电动机的供电，用继电器来实现电动机的过载保护，与上述采用标准要求的手动复位总断路器来实现电动机的过载保护不同，热继电器不需要手动复位。KA3.3和KA4.3是上升继电器和下降继电器的另外一组触点，把KA3.3、KA4.3、热继电器常开辅助触点FR、上极限继电器常开辅助触点KA2、下极限继电器常开辅助触点KXD相互并联后再与蜂鸣器FMQ、红色报警显示灯L2串联构成一个回路，当用钥匙开关操作载车板上升或者下降、电动机发生过载故障导致热继电器常开辅助触点FR闭合、上极限开关QU2动作和下极限开关QD2动作都会使蜂鸣器FMQ和报警显示灯得电工作，从而实现警示功能。把上限位开关QU1和上升限位继电器线圈KA1串联起来，当QU1动作时，可使KA1得电和它的辅助触点动作；把上极限开关QU2和上极限继电器线圈KA2串联起来，当QU2动作时，可使KA2得电和它的辅助触点动作。钥匙开关SQ、上限位继电器常闭辅助触点KA1.1、上极限继电器常闭辅助触点KA2和上升继电器线圈KA3串联，钥匙开关SQ、下限位开关QD1、下极限继电器常闭辅助触点KXD、上升限位继电器常闭辅助触点KA1.2和下降继电器线圈KA4串联，两个串联电路并联后，再与传动链条的松链检测开关SS1、SS2和车身超长检测开关SC1、SC2串联起来构成一个回路。只有操作钥匙开关上升，同时上升限位开关、上极限开关、松链检测开关和超长检测开关都没有动作，上升继电器KA3才能得电，使上升接触器线圈KMU得电，实现载车板上升，只要任意一个开关动作，KA3都会失电，使载车板停止运行；同样，只有操作钥匙开关下降，同时下降限位开关、下极限开关、松链检测开关和超长检测开关都没有动作，下降继电器KA4才能得电，使下降接触器线圈KMD得电，实现载车板下降，只要任意一个开关动作，KA4都会失电，使载车板停止运行。当上升限位开关动作时，上升限位继电器的常闭辅助触点KA1.1、KA1.2断开和常开辅助触点KA1闭合，使KA3和和KA4都失电，不能继续进行上升操作，KA1.2所在回路也无法实现下降操作，为了实现下降操作，把上升限位继电器的常开辅助触点KA1和下降保护光电检测开关DPK串联后并联在KA1.2的两端，如果这时检测到载车板下面停放了车辆或者存在障碍物，DPK会动作断开，即使KA1闭合，也无法旁路KA1.2实现下降操作，当没有检测到停放车辆和存在障碍物DPK才能保持闭合，使KA1串联DPK后把KA1.2旁路，让KA4得电，实现下降保护操作，但下降到一定距离时，上升限位开关QU1自动复位，KA1线圈失电，其常开辅助触点KA1恢复断开，常闭辅助触点KA1.2恢复闭合，DPK和KA1的串联回路断开，由KA1.2的闭合使KA4得电，继续实现下降操作。
综合上面对该电路原理图的审查分析和结合现场对实物的检查，该电路设计具有接地保护、线路保护、电动机的保护、紧（应）急停止开关保护、防止超限运行保护、汽车超长限制保护、防载车板坠落保护、警示保护和松链检测保护，但也存在一些设计缺陷：1）电路设计没有断、错相保护和过、欠压保护；2）自动断路器QF的脱扣方式只有热脱扣和电磁脱扣，没有失压脱扣，起不到失压保护，整个强电线路只有控制工作电动机正反转的接触器KMU和KMD，没有总电源接触器，绿色的工作总电源指示灯L1的通断受紧急停止开关EM控制，动作EM，L1灭，复位EM后，L1亮，不需要任何手动操作复位总电源，工作总电源已经被接通，可以直接操作SQ来使载车板运行，显然不符合失压保护的要求；3）车身超长检测没有报警功能，因为依据TSGQ―《起重机械安装改造重大修理监督检验规则》，要求对进入的汽车进行车长的超限检测，当超过适停车辆尺寸时，机械应动作并且能够报警。
2.2缺陷改进针对上述电气设计缺陷，对该电气设计进行了改进，如图2所示。把断错相和过欠压综合保护继电器K1接在自动断路器QF的输出端，其常开辅助触点K1串联在整个控制电路中，当K1工作正常时，其常开辅助触点K1才能闭合，使整个控制电路通电。如果线路发生断相、错相、过压和欠压故障，常开辅助触点K1不能闭合，整个控制电路不能通电，起到保护作用。解决该电路失压保护缺陷的主要方法：1）选用具有失压脱扣方式的自动断路器，这是最简单的办法，但该方法存在一定的误动作，故障复位较麻烦；2）加装总电源接触器和自动复位启动按钮来实现总电源的失压保护，在电路中加装了总电源接触器KM和启动按钮SB，把KM的主触点串联在K1的输出端，KM的线圈串联在EM的后面，SB串联在EM的前面，KM的线圈供电受输入电源、FU、K1、QF、SB和EM的共同控制，当这些电气部件至少一个失电时，KM线圈不能得电，总电源接触器的主触点不能接通，只要这些电气部件都正常时，同时须人为手动操作启动按钮SB，才能使KM线圈得电，KM所有常开辅助触点KM1、KM2和KM3得电动作闭合，虽然SB自动复位断开，但已被KM1旁路，KM的线圈仍然可以保持通电，KM2的闭合使L1通电点亮，KM3的闭合可以向控制电源供电，这样，当整个电路发生总电源失压故障时，总接触器失电断开，切断了总工作电源，须经过手动按下启动开关，才能重新接通总工作电源，实现了总电源失压保护功能。在控制线路中加入了KA5继电器，用超长检测开关SC1、SC2直接控制KA5的线圈，在正常工作状态时，KA5线圈得电，其常开辅助触点KA5闭合可以使上升或者下降回路工作，同时其常闭辅助触点KA5断开不会使蜂鸣器和报警灯工作，当SC1和SC2任意一个检测开关动作时，KA5线圈失电，其常开辅助触点恢复断开使上升或者下降回路不能工作，同时其常闭辅助触点恢复闭合使蜂鸣器和报警灯工作，实现了车身超长检测的报警要求。
图2简易升降类机械式停车设备的改进电气原理图3小结
科学和准确做好检验工作是确保机械式停车设备运行安全的重要保证，重视电气相关项目的检验是其中的一个重要环节，这不仅要求检验检测人员深刻理解和掌握安全技术规范和标准的要求及检验方法，也要重视对电气原理图等出厂技术文件的认真审查和对实物的仔细检查，发现潜在的安全缺陷，及时消除安全隐患和避免安全事故，有效提高检验能力和水平。
参考文献[1]TSGQ―起重机械安装改造重大修理监督检验规则[S].
[2]TSGQ―起重机械定期检验规则[S].
[3]GB.1―起重机械安全规程第1部分：总则[S].
[4]GB―机械式停车设备通用安全要求[S].
[5]JB/T―简易升降类机械式停车设备[S].
[6]JB/T―升降横移类机械式停车设备[S].
