在热轧板厂中，桥式起重机(以下简称桥机)是必不可少的重要生产工具之一。大部分热轧板卷产品的快捷运输及装卸需要电磁铁来完成，可以有效提高运输及装卸的效率。但电磁铁与板卷属于表面接触，没有机械连接，安全系数不高。加之热轧板卷立卷吊运，端面存在不同程度的塔形，接触面不是完全平面，属于点线接触(见图1)，严重影响磁路及磁通量，涉及电磁安全的技术不完善、不齐全，一直困扰产品运输和装卸。电磁安全技术内容广泛，涉及机械加工、电气自动化、仪表检测等多个专业的技术，在用的桥机电磁安全技术受各种因素制约，不够全面和完善，主要在于保障人身安全、设备安全。本文主要从安全技术方面对桥机吊运热轧板卷的电磁系统进行论述和分析。
图1电磁盘(铁)与钢卷接触形式
1.电磁盘(铁) 2.伸缩磁极块 3.热轧板卷
1．蓄电池
蓄电池是起重机电磁系统保障安全的重要组成部分。主要作用是在起重机交流电源缺失后，瞬间变换为蓄电池向电磁铁供电，保障电磁铁吸附的物件不掉落。现阶段桥机电磁系统蓄电池主要采用的是100Ah，12V 18节铅酸蓄电池串联，可反复充放电。市场上工业蓄电池技术已趋于成熟，主要问题是现场的使用和维护存在缺陷。
在蓄电池的选型上，主要考虑的是其使用的可靠性。蓄电池就是用来在需要的时候马上投入工作，保障供电安全。绝大部分时间都是处于待命状态，随时保障供电正常，但一旦投入后，必须可靠。而采用多节电池串联是保障电源电压的一种很好的方式。若电压不足，也不影响总电压的正常使用。热轧板卷的电磁盘额定电流在100A左右，一般能保障20min左右，电磁盘就可以脱离危险状态。因此，多采用的是单个100Ah，12V的电池，选用18节进行串联，见图2。
图2多节蓄电池串联
在蓄电池的维护上，要做到勤检查，多测试，根据现场使用情况适时进行大充大放，方可保证蓄电池的寿命和使用。检查要特别注意电池的漏液和接线柱的紧固情况。由于起重机的运行环境复杂，多为振动较大的场合，松动是经常发生的，要随时确保连接点的紧固。经常性测试每节电池的单节电压和极性也是非常重要的，还要随时监测全部串联电池的总电压，以及充电柜的工作正常。一般在半年可做1次蓄电池的整体放电，并进行长时间的充电，防止出现假充电和电池放电不均匀等异常现象，否则难以保证蓄电池的有效、可靠工作。
2．电缆及连接
对于直流动力部分的电缆，可采用普通的橡套电缆或塑力电缆。从直流整流控制屏出线直接连到电缆卷筒，不通过端子箱为宜。电缆卷筒上的电缆绝不允许进行任何方式的断头和连接，直接接入连接器。连接器以下电磁盘上的电缆应加防转钢绳和保护套。
额定电流在100A左右的电磁盘，基本不需要考虑其他因素，选用YC2 16的普通电缆就可以满足要求。在电缆卷筒上缠绕的电缆，需要重点考虑的是其抗拉性能，必须能够克服电缆卷筒内弹簧的弹力作用。对于有动力驱动的电缆卷筒，可以不考虑其抗拉性。从提高安全系数的角度出发，主要问题就是出在动力电缆上，因此，保障生产和安全的重点就在于电缆的选用、安装方式、维护检查上。
采用普通电缆并联双向连接，见图3，可以有效解决卷筒部分电缆的弱点，确保活动部分的安全可靠。下到起重机钩头上的卷筒电缆采用双向连接后，可以提供有效的补充和替代，在1根电缆断裂或损伤后，另1根电缆可及时地替代其工作。2根电缆互为补充，则将活动部分的电缆安全系数提高了近1倍，足以满足安全生产的需要。
图3电磁盘电缆连接图
1.起重机钢丝绳 2.电缆2 3.电缆连接器2 4.起重机钢钩头 5.起重机车体 6.电缆1 7.电缆连接器1 8.电磁盘(铁)
控制电缆根据采用的控制系统不同，考虑综合因素和经济出发，对于普通继电器 接触器控制回路，选用普通控制电缆足以满足安全生产的需要。针对PLC及无触点控制系统，则必须选用RVVP型屏蔽电缆作为控制电缆，以防止其他强电和信号线路的干扰，保证控制信号传输的准确性。总之，无论何种电缆作为电磁系统的控制电缆，都必须做到尽量减少接头，最好不接头。
3．电控保护
可编程序控制器(PLC)作为中央处理单元由于其运算速度高，指令丰富，功能强大，可靠性高，抗干扰能力强而广泛应用于各种工业控制场合。但是，由于其本身不具备人机交互功能，在需要人机交互时，使用具有触摸操作功能的触摸屏就是一种很好的选择。在电磁系统电控保护中，通过触摸屏和PLC结合使用，可以在触摸屏中直接设定给磁电流、电压值以及充电电流、电压，并可以实时监控到电磁系统实际工作的直流电流、电压的大小和变化，以及具有声光报警和给定保护功能。基于PLC控制的电磁系统，利于输入保护检测信号和输出执行。电控保护是非常重要的，但由于现场实际情况和设备维护的缺陷，实际投入使用和可靠的保护不多，下面将电磁系统电控保护的改进应用进行论述。
3．1低电压保护
直流电压是电磁系统的重要参数之一，是电磁铁建立磁场的基础，是需要操作人员随时监控电磁铁工作状况的表征。
操作室电压表指示，老式的指针表读数不是精确读数，选择数字式电压表，可以直观地看到工作电压值。需要解决的是传输信号的电缆屏蔽问题和传输距离问题。方法是使用屏蔽电缆，并将电磁系统控制盘靠近操作室安装。
本文主要讲述低电压保护功能的应用。在电磁系统中采集电压是通过电压PT实现的，可以直接接入电压表进行读数。简单的做法是在电压PT出口线路上装设电压检测装置，获得原始参考值，送入PLC，在PLC中进行编程处理，合格电压值送出PLC执行工作，低于设定值的电压，程序输出信号中断给磁操作，并启动蓄电池投入一次，正常则发出蓄电池投入信号，异常则退出运行。此时需要系统识别电磁铁在已经给磁状态的封锁，不得在已经给磁状态下切断直流电压，就算是电压低于设定值。工作流程图见图4。
图4低电压保护流程图
3．2低电流保护
直流电流也是电磁系统的重要参数之一，是电磁铁建立磁场的基础，也是需要操作人员随时监控的电磁铁工作状况的重点。
操作室电流表指示，老式的指针表读数不是精确读数，选择数字式电流表，可以直观地看到工作电流值。需要解决的就是传输信号的电缆屏蔽问题和传输距离问题。方法也是使用屏蔽电缆，并将电磁系统控制盘靠近操作室安装。
本文主要讲述低电流保护功能的应用。在电磁系统中采集电压是通过分流器实现的，可以直接接入电流表进行读数。简单的做法是在分流器出口线路上装设电流检测装置，获得原始参考值，送入PLC，在PLC中进行编程处理，合格电流值送出PLC执行工作，低于设定值的电流，程序输出信号中断给磁操作，并启动蓄电池投入一次，正常则发出蓄电池投入信号，异常则退出运行。此时需要系统识别电磁铁在已经给磁状态的封锁，不得在已经给磁状态下切断直流电流，就算是电流低于设定值。工作流程见图5。
图5低电流保护流程图
3．3磁通量检测
电磁铁工作状态下，除以上2个参数(直流电压、电流)外，还有一个重要的参数就是磁通量。磁通量能直接反映电磁铁工作能力的大小。即电磁铁工作的实际目的是磁场，在电磁铁母盘上产生的磁力大小，是表征电磁铁工作能力的重要参数。当电磁铁通直流电压和电流后，在母盘周边将产生巨大的磁力，这个磁力大小作为检测对象，是吊运钢卷能力的重要体现。通过钢卷的磁场通量就是所要检测的磁通量。因此，在工作状态下，磁通量检测对电磁铁的安全运行有着重大意义。
根据磁通公式 =BS，可以直观地看出，面积越大，穿过这个面的磁通量就越大。面积是决定磁通的重点。现阶段已有磁通量检测仪完全可以完成这项工作，可以加以利用。当通过电磁铁的磁通量低于给定值时，电磁系统封锁起重机所有起升及运行机构，就是不能吊起钢卷运行。当磁通量检测仪检测到的数值满足安全条件时，可以安全吊运。运行过程中需要通过PLC程序设置磁通量不足或过低的报警，不得设置封锁或停运。此时操作人员应做好应急处理并通知设备维护人员处理。
3．4重量检测
重量检测既是辅助磁通量检测仪的一项措施，也是防止起重机超额定起重量的一项重要检测手段。这种检测已经是应用较为成熟的一种方式，这里不再赘述。在磁吊系统中应用等同于磁通量检测仪，同样需要在PLC程序中设置安全条件，超过额定起重量的起升机构负荷封锁，不得起吊。满足安全条件的负荷通过PLC输出指令，闭合运行接点。同样对磁吊系统的安全起着至关重要的作用。
3．5运行联锁保护
运行联锁保护是各种保护和起重机各个机构的安全互锁，是保障起重机及磁吊系统安全运行的关联措施。本文简要将电磁系统运行联锁进行论述。电磁系统磁场建立(通过磁通量检测仪检测)完整，符合安全运行条件，方可动作起升机构，起升机构停止运行，即起吊到安全位置，方可运行大小车机构。此间各参数配合运行，有一个安全条件不满足，就必须终止运行或发出安全报警，操作人员应及时做好应急处理。其联锁保护关联见图6。
图6联锁保护关联图
3．6电控保护综述
电控保护基本囊括以上内容，也有根据工况附加其他保护和联锁的情况。在热轧板卷吊运的实际使用中，全面完好地应用以上保护和联锁即可满足安全生产的要求。对于操作人员(人机接触等)需要进行以下论述。
起重机操作人员是与起重设备接触最紧密的，但其缺乏专业的电气、电磁等知识，仅凭经验和直观的表现判断电磁系统故障，却很难进行故障初期的判断，往往容易酿成重大安全、设备、伤亡事故。已有的操作人员对电磁系统监控，仅有指针式直流电流、电压表，不能直接获得判断依据，经常出现表计卡涩或是读数偏差，造成直流参数不准确。加上控制器上的按钮、开关、指示灯较多，容易发生错觉或错误判断直流指示状况。解决以上问题，可以杜绝重大直流系统事故，也是确保直流系统安全稳定、长期高效运行的关键。
将以上电磁系统电控保护的监控和直流系统指示、操作等，全部归入触摸显示屏进行集成，既解决操作上容易混淆开关、按钮的问题，还可以对电磁系统运行状况进行准确监控，采用数字式仪表观察直流电流、电压值，对于非专业人员非常容易，还可通过储存功能对操作和监控过程进行检索，以便于故障、事故原因的查找分析。
4．电磁铁形式
电磁铁是电磁系统的终端设备，也是电磁系统的重要组成部分，其工作状况和工作能力甚至对整个电磁系统都起着决定性的作用。
电磁铁的形式较多，如梅花型、三瓣型、圆型、方型等，还可分为单磁砣、双磁砣和多磁砣。在热轧板卷的吊运中，使用最为普遍和常用的是梅花型，也就是4个线圈包，以逐个串联的形式(见图7)进行装配，重点是要注意是个线圈的极性，加上与板卷接触面采用活动磁极块，既可以保证电磁铁与圆形板卷的充分接触，还可以使电磁力充分渗入板卷中部，确保板卷吸掉可靠牢固。
图7电磁铁线包连接图
5．结束语
电池系统的安全是热轧板卷吊运的关键问题，完善电控保护、加强人机接触、确保监测准确，都是硬件上的保障和升级，确保电磁系统安全稳定运行主要在于软件上的提升。操作人员和设备人员都要加强责任心和不断进行技术培训和学习，以保障起重机电磁系统的安全、稳定、高效运行。电磁安全技术依旧需要不断进步和改造，运用更先进的电气、电磁控制技术，确保现场热轧板卷的安全运送和装卸。