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各位老師大家好 集裝箱龍門起重機(jī) 電氣控制部分指導(dǎo)老師 李斌老師答辯人 李江華 畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書 題目 集裝箱龍門起重機(jī)設(shè)計(jì) 電氣控制部分 題目內(nèi)容 要求設(shè)計(jì)一臺(tái)港口用軌道式集裝箱門式起重機(jī) 該起重機(jī)采用雙主梁 跨距40 5t 40m 兩端有效懸臂10m 可進(jìn)行20 到40 國際標(biāo)準(zhǔn)集裝箱的裝卸 轉(zhuǎn)運(yùn)及堆放等作業(yè) 課題任務(wù)要求 進(jìn)行集裝箱門式起重機(jī)電氣控制部分和小車機(jī)器房部分的設(shè)計(jì) 電氣控制部分采用可編程控制器 PLC 控制 需畫出電氣原理圖和電氣布置 編寫PLC梯形圖程序 說明工作原理 設(shè)計(jì)起重機(jī)的機(jī)器房結(jié)構(gòu) 編寫設(shè)計(jì)說明書 第一章 軌道式集裝箱門式起重機(jī) 第二次世界大戰(zhàn)以后 在運(yùn)輸業(yè)發(fā)生了一場(chǎng)技術(shù)革命 集裝箱運(yùn)輸 六十年代中期集裝箱運(yùn)輸受到世界各國的普遍重視 從而得到了迅速發(fā)展 以形成一個(gè)完整的體系 國際標(biāo)準(zhǔn)化組織為集裝箱規(guī)定了統(tǒng)一的規(guī)格 重量 為發(fā)展集裝箱運(yùn)輸 又出現(xiàn)了許多種類的裝卸機(jī)械 集裝箱龍門起重機(jī)就是其中的一種 本次設(shè)計(jì)的起重機(jī)為重慶寸灘港的軌道式集裝箱門式起重機(jī) 該起重機(jī)采用雙主梁 跨距40 5t 40m 兩端有效懸臂10m 可進(jìn)行20 到40 國際標(biāo)準(zhǔn)集裝箱的裝卸 轉(zhuǎn)運(yùn)及堆放等作業(yè) 進(jìn)行集裝箱門式起重機(jī)電氣控制部分 說明書介紹了起重機(jī)的三大工作機(jī)構(gòu) 常用電氣設(shè)備和其電氣控制部分的設(shè)計(jì) 主要內(nèi)容是起重機(jī)的電氣設(shè)備和電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 起重機(jī)械是一種對(duì)重物能同時(shí)完成垂直升降和水平移動(dòng)的機(jī)械 在工業(yè)和民用建筑工程中 起重機(jī)械作為主要施工機(jī)械用于建筑構(gòu)件和材料在運(yùn)輸過程的裝卸 并將構(gòu)件吊到設(shè)計(jì)位置進(jìn)行安裝等 不僅解決了人力無法勝任的作業(yè) 而且能保證工程質(zhì)量 縮短工期 降低成本 成為極其重要的建筑施工機(jī)械 起重機(jī)械的分類 起重機(jī)械的種類很多 按使用的動(dòng)力設(shè)備可分為內(nèi)燃機(jī)作動(dòng)力和電動(dòng)機(jī)作動(dòng)力兩種 按起重機(jī)載荷率可分為輕型 中型 重型 特重型四類 按起重結(jié)構(gòu)可分為龍門式和臂架式兩類 按回轉(zhuǎn)臺(tái)的角度可分為全回轉(zhuǎn)式和非全回轉(zhuǎn)式 按行走機(jī)構(gòu)的構(gòu)造可分為固定式和移動(dòng)式兩類 建筑施工中常用的為移動(dòng)式起重機(jī) 包括 塔式起重機(jī) 汽車式起重機(jī) 輪胎式起重機(jī) 履帶式起重機(jī) 起重機(jī)械的主要性能參數(shù)包括 起重量 工作幅度 起重力矩 起升高度以及工作速度等 軌道式集裝箱門式起重機(jī)具有以下優(yōu)點(diǎn) 1 場(chǎng)地利用率更高 跨中一般可堆放8一l5列集裝箱加1個(gè)或多個(gè)車道 而標(biāo)準(zhǔn)的輪胎式集裝箱門式起重機(jī)跨中只能堆放6列集裝箱加1個(gè)車道 2 定位能力好 且可以提供最迅速和最有效的集裝箱存儲(chǔ)和檢索系統(tǒng) 易于實(shí)現(xiàn)堆場(chǎng)自動(dòng)化 如果和自動(dòng)搬運(yùn)車或移箱輸送機(jī)等配合作業(yè) 可以達(dá)到很高的作業(yè)效率 3 各機(jī)構(gòu)的運(yùn)行速度更高 作業(yè)效率更高 4 以電力為動(dòng)力 無廢氣排放 噪聲低 環(huán)保性能好 主要技術(shù)性能參數(shù) 軌道式集裝箱門式起重機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)有起重量 起升高度 跨距和伸距 工作速度以及工作類型等 一 起重量軌道式集裝箱門式起重機(jī)的起重量有3個(gè)指標(biāo) 即額定起重量 吊具下起重量 吊鉤下起重量 目前吊具下最大起重量超過50t 但大多為30 5 42t 二 起升高度起升高度有2種表述方法 即以 m 為單位的絕對(duì)起升高度和堆箱高度 起重機(jī)的起升高度大多在15m上下 目前最大的已超過20m 從堆箱高度上講 大多為堆3過4 堆4過5和堆5過6 目前最大的達(dá)到堆8過9 三 跨距和伸距軌道式集裝箱門式起重機(jī)的跨距目前最小為15m 最大超過60m 大多在25 35m之間 起重機(jī)的工作伸距一般不超過10m 在國外 軌道式集裝箱門式起重機(jī)廣泛用于內(nèi)河港口 兼做裝卸和堆場(chǎng) 在萊茵河兩岸的集裝箱碼頭廣泛采用這種機(jī)型 如曼海姆集裝箱碼頭 裝備有2臺(tái)軌道式集裝箱門式起重機(jī) 其中l(wèi)臺(tái)跨距為65m 外伸距為13m 另1臺(tái)跨距為65 5m 外伸距為14 5m 起重量均為35t 四 工作速度起重機(jī)的速度參數(shù)包括起升速度 小車運(yùn)行速度和大車運(yùn)行速度 隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和技術(shù)水平的不斷提高 對(duì)起重機(jī)的速度要求也越來越高 起升速度 Kunz公司為漢堡港制造的6臺(tái)軌道式集裝箱門式起重機(jī) 起升速度達(dá)到80m min ZPMC等生產(chǎn)的軌道式集裝箱門式起重機(jī)起升速度滿載為40m min 空載為80m min 小車運(yùn)行速度 Noell Kunz ZPMC 交通部水運(yùn)所等單位研制的起重機(jī)小車運(yùn)行速度都達(dá)到了120m min 國外目前最大已達(dá)到240m min 大車運(yùn)行速度 Kunz生產(chǎn)的軌道式集裝箱門式起重機(jī)大車運(yùn)行速度為l80m min 門吊的工作速度有三種 根據(jù)起重機(jī)用途和起重量的不同而不同 1 起升機(jī)構(gòu)的起升速度V起 它與超重量和生產(chǎn)率有關(guān) 通常起重量大而起升速度低生產(chǎn)率高 速度可以大些 一般不超過20米 分 2 起重小車走行速度V小車 般不超過50米 分 3 起重機(jī)大車走行速度V大車 般不超過120米 分 五 工作類型起重機(jī)工作類型是表明起重機(jī)工作的載荷變化和忙閑程度的參數(shù) 載荷變化程度是起重機(jī)的實(shí)際超重量與額定起重量之間的變化關(guān)系 有的起重機(jī)額定起重量很大 如幾十噸 但只是偶然起吊這樣重的貨物 經(jīng)常起吊的貨物重量僅是額定起重量的1 2或1 3 忙閑程度是指超重機(jī)工作時(shí)的長短 如有的一年內(nèi)要工作7000小時(shí) 有的工作4000小時(shí) 還有2000小時(shí) 1000小時(shí)不等 根據(jù)載荷變化程度和忙閑程度把超重機(jī)的工作類型分為四種類型 1 輕型 JC 15 2 中型 JC 25 3 重型 JC 40 4 特重型 JC 60 第2章門式起重機(jī)的三大工作機(jī)構(gòu) 門式起重機(jī)的三大工作機(jī)構(gòu) 機(jī)械傳動(dòng)部分 由起升機(jī)構(gòu) 起重小車走行機(jī)構(gòu) 大車走行機(jī)構(gòu)等構(gòu)成 它們分別實(shí)現(xiàn)吊裝貨物的上下升降 左右 橫向 搬移和前后 縱向 搬運(yùn)三個(gè)動(dòng)作 構(gòu)成一個(gè)作業(yè)區(qū)域 起升機(jī)構(gòu) 起升機(jī)構(gòu)的主要形式 1 吊鉤門式起重機(jī)的起升機(jī)構(gòu)2 抓斗門式起重機(jī)的起升機(jī)構(gòu)3 電磁門式起重機(jī)的起升機(jī)構(gòu)和三用門式起重機(jī)的起升機(jī)構(gòu)4 兩用門式起重機(jī)的起升機(jī)構(gòu) 小車走行機(jī)構(gòu)大車走行機(jī)構(gòu) 第3章門式起重機(jī)的電氣設(shè)備及選用3 1概述 起重機(jī)的電氣部分是起重機(jī)必不可少的重要組成部分 電氣設(shè)備工作的好壞將直接影響起重機(jī)的性能 也就是說 一臺(tái)好的起重機(jī)必須要有好的電氣設(shè)備 為此 要求設(shè)計(jì) 制造部門能精心設(shè)計(jì) 認(rèn)真制造 才能造出好的電氣設(shè)備 造出好的起重機(jī) 但是 僅僅這樣還不夠 更重要的還要求我們能夠正確 合理地使用起重機(jī)和它的電氣設(shè)備 注意日常的維護(hù)保養(yǎng) 執(zhí)行計(jì)劃預(yù)修制度 經(jīng)常保持設(shè)備完好 才能保證正常運(yùn)行 以滿足日益發(fā)展的生產(chǎn)需要 起重機(jī)負(fù)載的特點(diǎn) 軌道式集裝箱龍門起重機(jī)的機(jī)構(gòu)一般可分為運(yùn)行和升降兩種 這兩種機(jī)構(gòu)的負(fù)載性質(zhì)是不同的 運(yùn)行機(jī)構(gòu)的正 反兩個(gè)方向均屬阻力負(fù)載 對(duì)電動(dòng)機(jī)來說在兩個(gè)方向都是電動(dòng)狀態(tài) 需要發(fā)出驅(qū)動(dòng)力矩來拖動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn) 升降機(jī)構(gòu)兩方向的負(fù)載性質(zhì)不一樣 上升時(shí)為阻力負(fù)載 下降時(shí)有兩種情況 當(dāng)負(fù)載很輕 其重量克服不了機(jī)構(gòu)的摩擦阻力時(shí) 也是阻力負(fù)載 當(dāng)負(fù)載較大時(shí)則為動(dòng)力負(fù)載 對(duì)電動(dòng)機(jī)來說 上升和輕負(fù)載下降時(shí)是電動(dòng)狀態(tài) 產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力矩來拖動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn) 重負(fù)載下降時(shí) 由重物拖動(dòng)機(jī)構(gòu)向下運(yùn)轉(zhuǎn) 電動(dòng)機(jī)處于制動(dòng)狀態(tài) 產(chǎn)生制動(dòng)力矩來平衡由負(fù)載產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力矩 使重物以穩(wěn)定的速度下降 類似升降機(jī)構(gòu)的負(fù)載稱 位能負(fù)載 上升時(shí)由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng) 將動(dòng)能變?yōu)槲荒?下降時(shí)由重物驅(qū)動(dòng) 將位能變?yōu)閯?dòng)能 在室外工作的起重機(jī) 由于風(fēng)力的存在 當(dāng)順風(fēng)運(yùn)行時(shí) 有可能把運(yùn)行機(jī)構(gòu)的阻力負(fù)載變成動(dòng)力負(fù)載 此時(shí)由風(fēng)力驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)行 電動(dòng)機(jī)處于制動(dòng)狀態(tài) 起重機(jī)常用的下降制動(dòng)方法 為了使下降的重物能獲得穩(wěn)定的運(yùn)行速度 需要使電動(dòng)機(jī)在制動(dòng)狀態(tài)下運(yùn)行 異步電動(dòng)機(jī)常見的制動(dòng)方法有再生發(fā)電制動(dòng) 反接制動(dòng)和單相制動(dòng)三種 再生發(fā)電制動(dòng)再生發(fā)電制動(dòng)發(fā)生在由于外力的作用使異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速超過其同步轉(zhuǎn)速時(shí) 此時(shí)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)象一個(gè)與電網(wǎng)并聯(lián)的異步發(fā)電機(jī) 將電能反饋給電網(wǎng) 這種制動(dòng)方法常用于起升機(jī)構(gòu)下降重物時(shí) 其特點(diǎn)是轉(zhuǎn)速較快 且必須超過同步轉(zhuǎn)速 繞線型異步電動(dòng)機(jī)應(yīng)用再生發(fā)電制動(dòng)時(shí) 不能在轉(zhuǎn)子電路中串接電阻器 因串接電阻后 轉(zhuǎn)速將更快 過快的轉(zhuǎn)速將引起機(jī)構(gòu)的損壞 反接制動(dòng)電動(dòng)機(jī)被過重的負(fù)載倒拉 就會(huì)出現(xiàn)反接制動(dòng)狀態(tài) 此時(shí) 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子被迫逆著旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向旋轉(zhuǎn) 轉(zhuǎn)速是負(fù)值 轉(zhuǎn)子中將產(chǎn)生比靜止時(shí)更高的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 為了限制轉(zhuǎn)子電流不致過大 需在轉(zhuǎn)子電路中串接足夠的電阻 反接制動(dòng)時(shí) 電動(dòng)機(jī)把下降負(fù)載的位能變換成電能 并于從電網(wǎng)吸取的電能一起變成熱能 消耗在轉(zhuǎn)子電阻里 這種制動(dòng)方法常用于起升機(jī)構(gòu)下降較重負(fù)載時(shí) 其特點(diǎn)是機(jī)械特性較軟 單相制動(dòng)把三相異步電動(dòng)機(jī)的定子繞組接在單相電源上或把三相電源中的任何一相斷開 并在轉(zhuǎn)子電路中串接適當(dāng)?shù)碾娮?如此時(shí)電動(dòng)機(jī)由下降的重物帶動(dòng)旋轉(zhuǎn) 則電動(dòng)機(jī)便進(jìn)入單相制動(dòng)狀態(tài)運(yùn)行 下面簡要介紹電氣部分 一 電制與供電本機(jī)采用交流380V 50Hz三相四線制供電系統(tǒng) 動(dòng)力回路380V 控制回路和照明回路為220V 安全電壓為24V 整機(jī)供電采用磁滯式電纜卷筒供電 左右卷放有效長度為150m 小車供電采用懸掛電纜小車式 二 電力拖動(dòng)與控制本設(shè)備起升機(jī)構(gòu) 大 小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)全部采用變頻驅(qū)動(dòng)裝置 控制系統(tǒng)采用三菱公司的FX系列PLC 故障診斷及顯示采用觸摸屏 三 操作 先解除行走錨定裝置 然后合上總隔離閘刀和總空氣開關(guān) 此時(shí)主配電板 MBD 和聯(lián)動(dòng)臺(tái) TQK 上合閘指示燈亮 再檢查三相電源情況 若正?？蛇M(jìn)行吊裝作業(yè) 1 大車運(yùn)行機(jī)構(gòu) 使用1SA進(jìn)行運(yùn)行機(jī)構(gòu)的操作 左右各4個(gè)操作檔位 可實(shí)現(xiàn)平滑地勻加速或勻減速運(yùn)動(dòng) 當(dāng)該機(jī)構(gòu)從運(yùn)動(dòng)狀態(tài)到停止時(shí) 先斷電 延時(shí)5 6秒后自動(dòng)抱閘 以減少整機(jī)制動(dòng)時(shí)的沖擊和震動(dòng) 2 小車運(yùn)行機(jī)構(gòu) 該機(jī)構(gòu)操作手柄為3SA 設(shè)置前進(jìn)和后退各四個(gè)檔位 可實(shí)現(xiàn)平滑地勻加速或勻減速運(yùn)動(dòng) 在兩腿外側(cè)懸臂端設(shè)置有慢速運(yùn)行區(qū)域 當(dāng)小車從懸臂端向內(nèi)側(cè)運(yùn)行時(shí) 不受上述限制 3 起升機(jī)構(gòu) 該機(jī)構(gòu)的操作手柄為2SA 起升和下降各四個(gè)操作檔位 可實(shí)現(xiàn)平滑地勻加速或勻減速運(yùn)動(dòng) 四 保護(hù)按照 起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范 和 起重機(jī)安全規(guī)程 的規(guī)定 整機(jī)設(shè)置有總的過流 短路 失壓 欠壓保護(hù) 并且在聯(lián)動(dòng)臺(tái)和主電源柜上 機(jī)器房以及在下橫梁對(duì)角位置設(shè)有緊停按鈕 1 大車運(yùn)行機(jī)構(gòu) 該機(jī)構(gòu)設(shè)置有零壓 零位 過流短路 正反向聯(lián)鎖 極限位置限位 電纜卷筒極限限位等保護(hù) 另外還設(shè)置有錨定聯(lián)鎖以及防護(hù)器頂松軌聯(lián)鎖等 2 小車運(yùn)行機(jī)構(gòu) 該機(jī)構(gòu)設(shè)置有零位 零壓 過流和短路保護(hù) 以及正反向聯(lián)鎖 懸臂端限速和極限位置保護(hù)等 另外還設(shè)置有駕駛室通道口聯(lián)鎖開關(guān)和小車錨定裝置 3 起升機(jī)構(gòu) 該機(jī)構(gòu)設(shè)置有零位 零壓 過流短路保護(hù) 正反向聯(lián)鎖 上下預(yù)限位保護(hù) 極限位置保護(hù)和應(yīng)急限位保護(hù)以及超載保護(hù)等 4 本機(jī)在最高處設(shè)置有避雷裝置 五 信號(hào) 通訊和照明1 超負(fù)荷限制器在起升機(jī)構(gòu)吊重達(dá)到額定載荷的95 時(shí) 發(fā)出報(bào)警信號(hào) 在達(dá)到額定載荷的110 時(shí) 起升機(jī)構(gòu)斷電 只允許下降操作 2 大車運(yùn)行時(shí)有間斷的聲光報(bào)警信號(hào)以提醒現(xiàn)場(chǎng)人員避讓 3 各機(jī)構(gòu)極限位置時(shí)產(chǎn)生報(bào)警信號(hào) 4 風(fēng)速超過額定值時(shí)產(chǎn)生報(bào)警信號(hào) 并停止整機(jī)工作 5 設(shè)置二部對(duì)講機(jī)以便起重機(jī)上下聯(lián)系 6 照明 本機(jī)在梁底部設(shè)置有8盞500W投光燈 在小車架底部設(shè)置有4盞500W投光燈作為工作照明 司機(jī)室 機(jī)器房 電氣房 樓梯走道都設(shè)置有足夠的照明設(shè)置和不同電壓等級(jí)的插座 在機(jī)器房配置有2臺(tái)軸流風(fēng)機(jī) 在電氣房配置有一臺(tái)軸流風(fēng)機(jī)以改善散熱條件 在司機(jī)室和機(jī)器房內(nèi)的電氣房各設(shè)置1部雙制式空調(diào) 另外還配備了2盞隔爆型手提檢修燈 可充電式 和必要的消防設(shè)備 3 2電動(dòng)機(jī) 下面是電動(dòng)機(jī)的簡要計(jì)算過程 1 運(yùn)行阻力計(jì)算2 初選電動(dòng)機(jī)3 起動(dòng)時(shí)間與平均加速度驗(yàn)算4 校核電動(dòng)機(jī)的過載能力5 電動(dòng)機(jī)發(fā)熱驗(yàn)算 參見 最新起重機(jī)械設(shè)計(jì) 制造 安裝調(diào)試 維護(hù)新工藝 新技術(shù)與常用數(shù)據(jù)及質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用手冊(cè) 根據(jù)計(jì)算所得的數(shù)據(jù)和綜合考慮以上涉及的各種情況 成本 因此本設(shè)計(jì)選用三相交流繞線式異步電動(dòng)機(jī) 型號(hào)為YZR315M2 10 兩臺(tái) YZR160L 6 八臺(tái) YZR180L 8 四臺(tái) 備注 大連伯頓電機(jī)廠 配強(qiáng)迫風(fēng)冷風(fēng)機(jī) 編碼器和超速開關(guān) 3 3控制電器 起重機(jī)常見的控制電器有開關(guān) 接觸器 凸輪控制器 主令控制器 繼電器和電阻器等 3 4變頻器的選擇 在電力拖動(dòng)領(lǐng)域 解決好電動(dòng)機(jī)的無級(jí)調(diào)速問題具有十分重要的意義 例如 1 可以大大提高工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)設(shè)備的加工精度 工藝水平以及工作效率等 從而提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量 2 可以大大減少生產(chǎn)機(jī)械的體積和重量 從而減少金屬的用量 3 對(duì)于風(fēng)機(jī)和泵類負(fù)載 如采用調(diào)速的方法改變其流量 節(jié)電率可達(dá) 20 60 等等 舊時(shí)的起重機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)如圖 電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度為什么能夠自由地改變 n 60f p 1 s n 電機(jī)的轉(zhuǎn)速f 電源頻率p 電機(jī)磁極對(duì)數(shù)s 電機(jī)的轉(zhuǎn)差率電機(jī)的轉(zhuǎn)速 60 秒 頻率 Hz 電機(jī)的磁極對(duì)數(shù) 電機(jī)的轉(zhuǎn)差率 電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度單位 每分鐘旋轉(zhuǎn)次數(shù) rpm min也可表示為rpm 電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度同頻率成比例 同步電機(jī)的轉(zhuǎn)差矩為0 同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速 60 秒 頻率 Hz 電機(jī)的磁極對(duì)數(shù)異步的轉(zhuǎn)速比同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速低 例如 4極三相步電機(jī)60Hz時(shí)低于1 800 r min 4極三相異步電機(jī)50Hz時(shí)低于1 500 r min 本文中所指的電機(jī)為感應(yīng)式交流電機(jī) 在工業(yè)領(lǐng)域所使用的大部分電機(jī)均為此類型電機(jī) 感應(yīng)式交流電機(jī) 以后簡稱為電機(jī) 的旋轉(zhuǎn)速度近似地確決于電機(jī)的極對(duì)數(shù)和頻率 由電機(jī)的工作原理決定電機(jī)的磁極對(duì)數(shù)是固定不變的 由于電機(jī)的磁極對(duì)數(shù)1個(gè)磁極對(duì)數(shù)等于2極 電機(jī)的極數(shù)不是一個(gè)連續(xù)的數(shù)值 為2的倍數(shù) 例如極數(shù)為2 4 6 所以不適和改變?cè)撝祦碚{(diào)整電機(jī)的速度 另外 頻率是電機(jī)供電電源的電信號(hào) 所以該值能夠在電機(jī)的外面調(diào)節(jié)后再供給電機(jī) 這樣電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度就可以被自由的控制 因此 以控制頻率為目的的變頻器 是做為電機(jī)調(diào)速設(shè)備的優(yōu)選設(shè)備 改變頻率和電壓是最優(yōu)的電機(jī)控制方法 如果僅改變頻率 電機(jī)將被燒壞 特別是當(dāng)頻率降低時(shí) 該問題就非常突出 為了防止電機(jī)燒毀事故的發(fā)生 變頻器在改變頻率的同時(shí)必須要同時(shí)改變電壓 例如 為了使電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度減半 變頻器的輸出頻率必須從60Hz改變到30Hz 這時(shí)變頻器的輸出電壓就必須從400V改變到約200V 如果要正確的使用變頻器 必須認(rèn)真地考慮散熱的問題 變頻器的故障率隨溫度升高而成指數(shù)的上升 使用壽命隨溫度升高而成指數(shù)的下降 環(huán)境溫度升高10度 變頻器使用壽命減半 矢量控制是怎樣使電機(jī)具有大的轉(zhuǎn)矩的 轉(zhuǎn)矩提升 此功能增加變頻器的輸出電壓 以使電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩和電壓的平方成正比的關(guān)系增加 從而改善電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩 改善電機(jī)低速輸出轉(zhuǎn)矩不足的技術(shù) 使用 矢量控制 可以使電機(jī)在低速 如 無速度傳感器時(shí) 1Hz 對(duì)4極電機(jī) 其轉(zhuǎn)速大約為30r min 時(shí)的輸出轉(zhuǎn)矩可以達(dá)到電機(jī)在50Hz供電輸出的轉(zhuǎn)矩 最大約為額定轉(zhuǎn)矩的150 對(duì)于常規(guī)的V F控制 電機(jī)的電壓降隨著電機(jī)速度的降低而相對(duì)增加 這就導(dǎo)致由于勵(lì)磁不足 而使電機(jī)不能獲得足夠的旋轉(zhuǎn)力 為了補(bǔ)償這個(gè)不足 變頻器中需要通過提高電壓 來補(bǔ)償電機(jī)速度降低而引起的電壓降 變頻器的這個(gè)功能叫做 轉(zhuǎn)矩提升 轉(zhuǎn)矩提升功能是提高變頻器的輸出電壓 然而即使提高很多輸出電壓 電機(jī)轉(zhuǎn)矩并不能和其電流相對(duì)應(yīng)的提高 因?yàn)殡姍C(jī)電流包含電機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩分量和其它分量 如勵(lì)磁分量 矢量控制 把電機(jī)的電流值進(jìn)行分配 從而確定產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的電機(jī)電流分量和其它電流分量 如勵(lì)磁分量 的數(shù)值 矢量控制 可以通過對(duì)電機(jī)端的電壓降的響應(yīng) 進(jìn)行優(yōu)化補(bǔ)償 在不增加電流的情況下 允許電機(jī)產(chǎn)出大的轉(zhuǎn)矩 此功能對(duì)改善電機(jī)低速時(shí)溫升也有效 變頻器制動(dòng)的情況 制動(dòng)的概念 指電能從電機(jī)側(cè)流到變頻器側(cè) 或供電電源側(cè) 這時(shí)電機(jī)的轉(zhuǎn)速高于同步轉(zhuǎn)速 負(fù)載的能量分為動(dòng)能和勢(shì)能 動(dòng)能 由速度和重量確定其大小 隨著物體的運(yùn)動(dòng)而累積 當(dāng)動(dòng)能減為零時(shí) 該事物就處在停止?fàn)顟B(tài) 機(jī)械抱閘裝置的方法是用制動(dòng)裝置把物體動(dòng)能轉(zhuǎn)換為摩擦和能消耗掉 對(duì)于變頻器 如果輸出頻率降低 電機(jī)轉(zhuǎn)速將跟隨頻率同樣降低 這時(shí)會(huì)產(chǎn)生制動(dòng)過程 由制動(dòng)產(chǎn)生的功率將返回到變頻器側(cè) 這些功率可以用電阻發(fā)熱消耗 在用于提升類負(fù)載 在下降時(shí) 能量 勢(shì)能 也要返回到變頻器 或電源 側(cè) 進(jìn)行制動(dòng) 這種操作方法被稱作 再生制動(dòng) 而該方法可應(yīng)用于變頻器制動(dòng) 在減速期間 產(chǎn)生的功率如果不通過熱消耗的方法消耗掉 而是把能量返回送到變頻器電源側(cè)的方法叫做 功率返回再生方法 在實(shí)際中 這種應(yīng)用需要 能量回饋單元 選件 3 5可編程序控制器 PLC 國際電工委員會(huì)通過的定義為 可編程序控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng) 專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的 它采用一類可編程的存儲(chǔ)器 用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序 執(zhí)行邏輯運(yùn)算 順序控制 定時(shí) 計(jì)數(shù)與算術(shù)運(yùn)算操作等面向用戶的指令 并通過數(shù)字或模擬式輸入 輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程 可編程控制器及其有關(guān)外部設(shè)備都按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體 易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì) 傳統(tǒng)門式起重機(jī)的電力拖動(dòng)系統(tǒng)采用交流線繞轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串接電阻的方法進(jìn)行起動(dòng)和調(diào)速 繼電 接觸器控制 這種控制系統(tǒng)的主要缺點(diǎn)有 門式起重機(jī)工作條件惡劣 工作任務(wù)中 電動(dòng)機(jī)以及所串聯(lián)電阻燒損和斷裂故障時(shí)有發(fā)生 繼電 接觸器控制系統(tǒng)可靠性差 操作復(fù)雜 故障率高 轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速 機(jī)械特性軟 負(fù)載變化時(shí)轉(zhuǎn)速也變化 調(diào)速不理想 所串電阻長期發(fā)熱 電能浪費(fèi)大 效率低 要從根本上解決這些問題 只有徹底改變傳統(tǒng)的控制方式 近年來 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和電力電子器件的迅猛發(fā)展 電氣傳動(dòng)和自動(dòng)控制領(lǐng)域也日新月異 其中 具有代表性的交流變頻裝置和可編程控制器獲得了廣泛的應(yīng)用 為PLC控制的變頻調(diào)速技術(shù)在橋式起重機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)中應(yīng)用提供了有利的條件 PLC控制的門式起重機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)框圖 變頻器 為電動(dòng)機(jī)提供可變頻率的電源 實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速 制動(dòng)電阻 起重機(jī)放下重物時(shí) 由于重力加速度的原因電動(dòng)機(jī)將處于再生制動(dòng)狀態(tài) 拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)能要反饋到變頻器直流電路中 使直流電壓不斷上升 甚至達(dá)到危險(xiǎn)的地步 因此 必須將再生到直流電路里的能量消耗掉 使直流電壓保持在允許范圍內(nèi) 制動(dòng)電阻就是用來消耗這部分能量的 控制小車電動(dòng)機(jī)的變頻器與PLC控制原理圖 門式起重機(jī)小車電動(dòng)機(jī)的工作過程 在駕駛室內(nèi)及橫梁欄桿門關(guān)好后 位置開關(guān)SQa SQb SQc閉合 緊急開關(guān)SB2等符合要求的情況下 速度選擇開關(guān)置于零位 按下起動(dòng)按鈕SB1 接觸器KM通電吸合 三相電源接通 當(dāng)速度選擇開關(guān)置于正轉(zhuǎn)速度1時(shí) 將三相交流電和電動(dòng)機(jī)接通 1檔速度起動(dòng) 速度選擇開關(guān)置于正轉(zhuǎn)速度2時(shí) 2檔速度運(yùn)行 一般橋式起重機(jī)正反向均有5檔速度 其余與此類似 速度選擇開關(guān)置于零位或由于停電 電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)行 為防止因停電 變頻器跳閘等使拖動(dòng)負(fù)載快速下降出現(xiàn)危險(xiǎn) 乃設(shè)置有機(jī)械制動(dòng)裝置 當(dāng)發(fā)生緊急情況時(shí) 可立即拉開緊急開關(guān)SB2 一方面機(jī)械制動(dòng)將所有電動(dòng)機(jī)制動(dòng) 另一方面將變頻器緊急停機(jī)控制端EMS接通 變頻器將使電動(dòng)機(jī)迅速停機(jī) 當(dāng)電動(dòng)機(jī)過載時(shí) 可使熱繼電器的觸點(diǎn)FR接通變頻器的外接保護(hù)控制端 使變頻器停止工作 位置開關(guān)SQ1和SQ2裝在小車兩頭 當(dāng)小車行走到終端時(shí) 兩端各有擋塊 撞上位置開關(guān) 切斷小車電路 小車電動(dòng)機(jī)停車并制動(dòng) 變頻器因發(fā)生故障而跳閘后 當(dāng)故障已被排除 可以重新起動(dòng)時(shí) 按下復(fù)位按鈕SB 接通復(fù)位控制端RST 使變頻器恢復(fù)到運(yùn)行狀態(tài) 控制小車電動(dòng)機(jī)的變頻器輸入控制端的安排 一般門式起重機(jī)有五檔速度 所以3個(gè)外接開關(guān)K3 K4 K5來控制速度信號(hào) 達(dá)到調(diào)節(jié)速度的目的 實(shí)際可達(dá)八檔速度 外接開關(guān)狀態(tài)與速度的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下表所示 用戶可自由設(shè)定與每檔速度對(duì)應(yīng)的頻率大小 小車電動(dòng)機(jī)的梯形圖程序 3 6電器保護(hù)裝置及選用 保護(hù)箱電氣設(shè)備保護(hù)電器熱繼電器 它是一種防止電動(dòng)機(jī)在實(shí)際工作中 電動(dòng)機(jī)常會(huì)遇到短時(shí)間的過載 不超過允許溫升時(shí) 這種過載沒有什么妨害 當(dāng)過載時(shí)間過長 可能超過允許溫升 將會(huì)加快電動(dòng)機(jī)繞組絕緣老化速度 縮短使用壽命 由于過載程度不同 電動(dòng)機(jī)達(dá)到允許溫升的時(shí)間也不同 為了充分發(fā)揮電動(dòng)機(jī)的潛力 統(tǒng)允許短時(shí)間過載 又不致長時(shí)間過熱 熱繼電器可滿足隨過載程度而改變動(dòng)作時(shí)間的保護(hù)電器行程限位開關(guān)和安全開關(guān) 3 7導(dǎo)電裝置以及電氣電路 吊在工作過程中大車 小車需要隨時(shí)移動(dòng) 因此當(dāng)由固定電源供電時(shí) 必須利用一套輔助電器或設(shè)備將電流從電力網(wǎng)中引入各工作機(jī)構(gòu) 這些輔助電器或設(shè)備稱為導(dǎo)電裝置 導(dǎo)電裝置有兩種類型 一種是活動(dòng)觸頭 適用于平移機(jī)構(gòu) 由未絕緣的固定導(dǎo)線 稱為硬滑線 和活動(dòng)觸頭構(gòu)成 如用于回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)時(shí) 采用環(huán)形集電器 另一種是軟導(dǎo)線 即用電纜線供電 硬滑線的材料多數(shù)為角鋼滑線和圓鋼滑線 其優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省有色金屬 機(jī)械強(qiáng)度底 缺點(diǎn)是重量大 附件多 維護(hù)檢修不方便 以及容易銹蝕引起導(dǎo)電不良 有時(shí)也可采用裸銅線 露天工作的起重機(jī) 冬天被冰雪覆蓋易使電源斷路 不能工作 當(dāng)門吊的走行距離較長時(shí) 多數(shù)采用硬滑線 短距離時(shí)或小車的導(dǎo)電裝置一船采用電纜供電 尤其是寒冷地宜采用電纜供電 它具有安全可靠和重量輕的優(yōu)點(diǎn) 電氣電路見圖紙 3 8起重機(jī)控制站 起重機(jī)控制站與主令控制器配合使用 控制電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn) 起重機(jī)的控制站分為 起重機(jī)交流控制站 控制繞線式電動(dòng)機(jī) 起重機(jī)直流控制站 控制直流串激式電動(dòng)機(jī) 起重機(jī)交流控制站有交流控制回路和直流控制回路兩種 兩者主回路相似 而直流控制回路的接觸器 繼電器 制動(dòng)器 操作元件等均改用直流磁系統(tǒng)元件 提高了可靠性 起重機(jī)控制站的技術(shù)規(guī)格見 實(shí)用起重機(jī)手冊(cè) 和 最新起重機(jī)械設(shè)計(jì) 制造 安裝調(diào)試 維護(hù)新工藝 新技術(shù)與常用數(shù)據(jù)及質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用手冊(cè) 本設(shè)計(jì)選用PQK1 4Z 3 9電氣設(shè)備的維護(hù)與檢修 定期檢修的目的是防止接地不良 磨損或碰傷而發(fā)生的意外錯(cuò)誤動(dòng)作 保證起重機(jī)運(yùn)行的準(zhǔn)確性和可靠性 有以下幾種檢修制度 1 日檢修2 雙周檢修3 月檢修4 年檢修 或大修 3 10機(jī)房結(jié)構(gòu)概述 本起重機(jī)電氣房分兩部分均采用彩鋼夾層板拼接結(jié)構(gòu) 一在小車機(jī)房內(nèi) 另一部分置于剛腿上主梁側(cè)部 主要放置大車電氣柜 控制屏等 另外配有工具箱等 本設(shè)計(jì)采用常州市勛業(yè)機(jī)械設(shè)備有限公司生產(chǎn)的電氣機(jī)器房 如下圖所示 結(jié)束 謝謝