新型RTG電氣系統開發和設計

胡廣領 張裕露

摘?要：針對傳統門式起重機驅動控制系統簡單，故障率高，小車自重較大，整機不可轉場等問題。本文詳細介紹了一種新型RTG電氣系統。其各機構驅動方式分別為：起升采用兩套雙驅動；小車采用牽引方式驅動；大車采用輪胎式可旋轉結構，并由四套單獨驅動控制。這種新型RTG可以大大降低使用成本、提高效率、操作方便，有廣泛的應用前景。

關鍵詞：RTG電氣系統變頻PLC節能

中圖分類號：TM92 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2012）10（a）-0036-01

隨著工農業的發展，起重機被越來越廣泛使用應用于工農業各個領域，傳統軌道式起重機，使用成本高，弊端顯現出來。新型RTG可滿足用戶需求，新型RTG是由輪胎式集裝箱門式起重機發展演變過來。新型RTG動力用成本更低的市電，機上柴油機只用轉場。

1 總體結構

輪胎式門式起重機總體主要分三大部分：鋼結構、機構、電氣控制部分。具體主要有門架結構、起升機構、小車運行機構、大車運行機構、大車轉向機構、電氣控制系統、司機室等組成。門架結構及機構。門架結構由主梁和門腿組成；機構包括起升機構、小車運行機構、大車運行機構。起升機構由兩套起升機構組成，一套起升機構有兩臺電機同時驅動一臺卷筒和兩個制動器組成。

2電氣系統

每套起升機構由電機、減速機、卷筒、制動器、安全限位等。小車運行機構由電機、減速機、卷筒、制動器、編碼器、安全限位等。 大車運行機構由電機、車橋、制動器、轉向電機、鎖銷電機、安全限位等?？刂葡到y采用PLC控制。

2.1 起升機構電氣設計

電機容量計算和校驗變頻電機啟動時慣性載荷較小，所需加速力矩很小。

2.1.1 電機初選?起升機構電機所需轉矩是滿載起升穩定轉矩。電機功率按照起升靜功率計算

2.1.2 電機過載校驗?規范規定：電機最大轉矩或堵轉轉矩應保證機構啟動需要。因為力矩與功率成一定比例，故在校驗計算中，常以功率表示。

2.1.3 變頻器及低壓元件配置?起升機構電機四臺，型號：YZP250M-645kWID=89A；所以變頻器型號：CIMR-HB4A015055kW；斷路器選型 電機電流In=82A×2=164AIQ=200A>1.2In=196A選擇ABB斷路器S2N250，整定Ie=200A 接觸器型號為：A210-30-11。

2.1.4 起升機構同步控制?兩臺均用閉環矢量控制，A臺速度控制（主），B臺轉矩控制（從）。從A臺模擬量FM 輸出轉矩指令，接入B臺作為B臺AM輸入信號。當開始工作時，A驅動負載時會產生內部轉矩指令，將此轉矩指令輸入給轉矩控制B臺，B臺會輸出同樣大小跟隨轉矩，同一卷筒兩個電機用主從控制，兩個卷筒之間用DROOP控制方式；兩個卷筒能單獨運行，當一卷筒發生故障時，另一卷筒可以以一半速度運行，完成一個工作周期。

2.2 小車運行機構電氣設計

小車運行機構是阻性負載，無論運動方向如何，負載轉矩恒起阻礙作用。平移機構是靜摩擦轉矩較大造成，啟動時負載轉矩隨轉速而變化。

2.2.1 小車運行機構電機初選?總運行阻力：GZ-總運行靜止阻力（N）；Gf-運行摩擦力（N）Gwl-運行部分所受重力（N）Gr-坡度陰力（N）ω-運行摩擦阻力系數，當坡度不超過0.5%時，可以不計入。

2.2.2 電機靜功率?滿載穩定電機靜功率：Vy-運行速度（m/s）GZ-機構總效率

2.2.3 電機過載校驗計算?計算中m-電機個數； -電機飛輪力矩； 電機軸上聯軸器飛輪轉矩；g-重力加速度9.81m/s2，式中第一項有直線運動質量引起加速度功率，在小車運行機構中占很大比例。

2.2.4 電機初選?對小車運行機構，初選考慮電機起動時功率損耗，也考慮電動機在起動時短期過載能力。這里取1.5；PJ-靜功率（kW）；Pa-加速功率（kW）；Pf-克服風阻所需功率（kW）；Pb-克服坡度所需功率（kW），實際型號：YZP225S-822kW

2.2.5 變頻器及低壓元件配置?電機型號：YZP225S-8 PD=22kW ID=49A ；

a.變頻器功率：PI-PD>0→變頻器的型號：CIMR-HB4A0075 30kW 65A；403737W 80A

b.變頻器電流：II≥KID→65A≥49.2×1.2

=59.04A→小車變頻器型號：CIMR-HB4A0075 30kW

2.3 大車運行機構電氣設計

2.3.1大車運行機構電機?大車運行機構是由運行驅動系統、轉向系統及輔助控制系統組成。運行機構由驅動和輪胎組成；有四臺電機分別驅動八個主動輪，八個從動輪。

2.3.2變頻器及低壓元件配置?電機型號：YZP200L2-6 PD=30kWID=65A

a.變頻器功率：PI-PD〉0→變頻器型號：CIMR-HB4A0180 75kW

b.變頻器電流：II≥KID→65A≥49.2×1.2

=59.04A→大車變頻器型號：CIMR-HB4A0180 75kW

2.3.3 轉向和鎖銷?該機能在場地內做轉場，轉向動作由轉向和鎖銷電機完成。

2.4 PLC控制系統及人機界面

本機采用SIEMENS S7-315 2DP PLC為控制核心，除急停保護功能外，其余邏輯控制均由PLC執行。PLC有模塊擴展功能。主站設在電氣房；司機室、發電機組側為遠程站。通訊方式用Profibus-DP。司機室設聯動臺、觸摸屏、超載限制器、風速儀，對整機運行操作、監控故障及報警等功能。

2.5 安全保護

2.5.1起升機構?（1）起升、下降停止限位；（2）上升極限限位；（3）過載保護，當起升機構負荷為額定負荷95%開始報警；110%時貨物只能下放不能上升；（4）超速保護；（5）上升、下降減速限位；（6）制動器打開、磨損限位（7）電機保護：加熱帶和溫控開關。

2.5.2小車運行機構?（1）前、后行極限限位；（2）前、后停止限位；（3）前、后減速限位；（4）制動器打開、磨損限位；（5）電機保護：加熱帶和溫控開關；（6）主梁兩端設有緩沖器（8）手動糾偏功能。

2.5.3大車行走機構?（1）控制箱，設在下橫梁中間，可緩慢移動大車；（2）臺車端部有聲光防撞報警及相應限位；（3）運行機構與電纜卷筒驅動機構有聯鎖；（4）轉向到位和鎖銷開閉鎖有相應的限位；（5）有登機限位。

2.5.4 整機安全保護?（1）急停按鈕：聯動臺、電氣房、下橫梁中間各一個；（2）大車登機門限位；（3）司機室平臺門限位。

3 結語

該新型RTG電氣系統，依據客戶技術規格書設計。該機在滿足用戶需求前提下，充分考慮設備安全可靠性及設備在緊急情況下應急操作等問題。對新RTG電氣系統設計過程和思路總結，希望能對起重機電氣設計工程師有一定借鑒意義。