16t-35m門座式起重機電控系統改造方案

李慶運

摘 要:本文講述了16t-35m門座式起重機各機構性能及參數,并介紹了原機電控系統的弊端,著重介紹了新門機的電控系統。

關鍵詞:門座式起重機電控系統

中圖分類號:U294.27+5 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)06(b)-0080-01

1 門座起重機概述

MQ16t－35m門座起重機是港口碼頭前沿裝卸一般散貨和雜貨吊鉤、抓斗兩用設備,它可以在工作范圍內作起升、變幅、回轉的單獨或聯合動作,操作方便、動作靈活。

MQ16t－35m門座起重機適用于軌距為10.5m平行、直線、水平設置、型號為P50的軌道。該機設有兩套起升機構,另有變速箱,用于改變起升速度,卷筒為雙聯焊接,幅度改變采用齒條變幅機構,傳動效率高。該機的旋轉部分采用了三排滾柱回轉支撐方式,傳動為立式行星減速箱及開式齒輪傳動,并裝有腳踏液壓臥式制動器和極限力矩聯軸節,使整機結構緊湊,動作平穩。行走機構由四組32輪臺車組成,其中16輪為驅動輪,各行走臺車與平衡梁及其與門架均用鉸接,使其均衡受力,設有新式的防爬裝置、錨定裝置。

2門座起重機機械性能及參數

2.1 起升系統

起升系統包括起升和鋼絲繩滑輪系統。起升機構由兩部單獨的絞車組成,兩部絞車可以單獨組成或聯合開動。絞車裝有變速箱,在要起吊25T貨物時,兩變速手柄同時撥在慢檔(撥向靠電機一方),在要起吊25T貨物或使用16T抓斗時,兩變速手柄同時在快檔(撥向靠減速箱一邊),絞車在運轉時禁止撥動變速箱手柄,只有在停車時才能撥動變速箱手柄,起重機可以方便地使用四索抓斗裝卸散貨或使用吊鉤裝卸件貨。

2.2 旋轉系統

旋轉系統包括轉柱、水平輪和下支撐組成的回轉支撐及立式電機常開式制動器極限力矩聯軸器、小齒輪、大齒圈組成的回轉驅動。本機旋轉機構裝有兩套相同的驅動機構,這兩套機構對稱布置在兩側,這樣布置可減少由于轉盤的變形而產生對開式傳動副的嚙合影響。旋轉驅動部分的制動器是常開式制動器,這樣有利于司機視回轉運動的實際情況,腳踏回轉制動踏板,以踏力的大小控制制動過程的緩急,應當注意的是:如司機需要離開操作位置,應及時上緊制動器的手輪,以避免門座起重機失去回轉控制。極限力矩聯軸器是一種安全設施,只有當起重機的回轉部分與機外障礙物相撞或非常操作情況,如猛烈制動時,其滑動面才起作用,以保護部件和支撐部件,不得將極限力矩聯軸器作為回轉摩擦阻尼器使用。本機還設有旋轉錨定裝置,在長時間停車,又有大風時,可用錨定。

2.3 變幅系統和行走機構

變幅系統包括臂架系統、平衡系統和驅動裝置。臂架、象鼻梁、大拉桿、人字架組成臂架系統,它們的幾何關系保證起重機作變幅運動時,象鼻梁端部滑輪能沿一條近似水平的曲線移動,這樣既省變幅驅動功率,又便于操作,臂架系統的自重傾覆力矩由平衡系統平衡。平衡梁、配重、小拉桿組成了平衡系統。驅動裝置由電機、制動器、減速器、小齒輪和齒條導向裝置等部分組成,齒條導向裝置兼有導向和調整齒條與小齒輪嚙合狀況的作用。

變幅系統質量大、構件多,運動情況復雜,為了使變幅平穩,本機采用了定子調壓及液壓推桿制動器,安置在機構的高速軸制動器在工作中制動。齒條導向裝置處均設有終點前減速開關以及幅度限位開關,使變幅行程至終點前予以減速及減少起重機剛性沖擊。

3 門座起重機的電控制系統

電控系統采用非連續性信號的采集和輸出的開關量控制LCshu,此系統缺點多如線路繁瑣、邏輯關系的改變較困難。每個動作機構由單獨的變頻器控制:一臺電機單獨驅動起升、另外一臺單獨驅動開閉,第一檔起動轉矩不低于1.0Me,分五檔調速。為滿足實際需要,裝有動力制動器,制動器由電動液壓推桿操縱。

變幅機構為一臺電機單獨驅動,制動器是電動液壓推桿操縱。第一檔起動轉矩不低于1.0Me,分五檔調速。旋轉機構為兩臺電機同時驅動,同時控制。旋轉機構是大慣量系統,風載占整個外載的70%左右,變化范圍極大。第一檔起動轉矩不能過大,三檔調速。行走機構是平移機構,由門腿的八臺電機同時分別驅動。制動器是電動液壓推桿操縱。

4 新門機總體方案確定

4.1 起升機構

起升機構屬位能負載機構,不但要求高的轉速及起制動的控制精度,而且對轉矩控制要求嚴格。

起升機構由兩個變頻器分別獨立控制兩臺電動機。根據電動機額定電流、實際運行中的電流值(最大值)、變頻器運行過程中可能出現的最大工作電流、為依據來進行變頻器的選擇。當運行方式不同時,變頻器容量的計算方式和選擇方法不同。控制方式選擇,選用矢量控制中帶PG編碼器的矢量控制方式。電氣制動分為兩種,一種為能耗制動,另外一種為回饋制動。能耗制動特點是構造簡單、對電網無污染(與回饋制動比較),成本低廉,但運行效率低,用于容量小的電機(一般為100 kW左右)。回饋制動特點是能四象限運行,提高效率,但對電網有諧波污染,控制復雜,成本較高。用于大功率的電機(一般為200 kW以上),對于本臺門機將采用能耗制動方式。

4.2 變幅機構

這個機構屬于位勢和摩阻負載,對轉矩控制的要求不高,只對調速性能及機構起制動的迅速、平穩有較高的要求。

變幅機構一臺電機用一個變頻器。變頻器的選擇,一般以電動機的額定功率作為選擇的依據,通常選額定功率比電動機額定功率大一級的變頻器。控制方式選擇,選用矢量控制中帶PG編碼器的變頻控制方式。變幅機構參數配備時應著重注意設定起動時間、制動時間在保證機構起制動平穩的條件下盡量小,電氣制動也采用回饋制動方式。

4.3 旋轉機構和行走機構

旋轉機構和變幅機構一樣屬于位勢和摩阻負載,對轉矩控制的要求不高,只對調速性能及機構起制動的迅速、平穩有較高的要求。而且旋轉機構和行走機構都以風載為主,變化范圍極大。旋轉機構兩臺電機各用一個變頻器,變頻器的選擇,一般以電動機的額定功率作為選擇的依據,通常選額定功率比電動機額定功率大一級的變頻器。控制方式選擇,選用無PG矢量v/f的變頻控制方式。旋轉機構的起動時間應盡量符合實際需要,起動迅速而平穩。機構的電氣制動方式必須著重考慮。對不同的工況,可選擇自由制動方式與強制制動方式。在旋轉機構正常停止時,可選用自由停止方式,其停止時間可按實際生產中的運行情況設定,以盡量滿足司機操作門機的需要為主,強制制動方式是回饋制動與機械上的旋轉抱帶同時使用,其制動迅速、準確,使旋轉機構在緊急狀態時迅速停車。行走機構單獨選用一臺變頻器。

參考文獻

[1] 胡崇岳.現代交流調速技術.北京,機械工業出版社,2005:19-40.

[2] 陳國呈,金東海.最優化PWM模式下變頻器的輸出特性.見:首屆全國交流電機調速傳動學術會議論文集.1989:118-120.