淺談500T門式起重機的電氣系統設計

樊 彬

（武橋重工集團股份有限公司，湖北 武漢 430056）

隨著國家的經濟發展，為滿足快速增長的旅客運輸需求，國家的高速鐵路建設項目日益加快。為了滿足高速鐵路的建設需求，很多的大型配套施工機械涌現出來，隨著產品日趨成熟，電氣控制系統越來越先進，越來越人性化、合理化，在這里，我想談談其中的一種配套機械，500T門式起重機的電氣控制的設計。

500T門式起重機電氣系統主要由電源、大車運行機構、小車運行機構、主起升機構、電動葫蘆（選配件）、照明及安全報警裝置等組成。采用交流380V、50Hz三相五線制供電，在起重機結構支腿下橫梁上本側安裝電源控制柜、大車（鋼腿）控制柜，在起重機結構支腿下橫梁對側安裝大車（柔腿）控制柜，在起重小車上安裝主起升控制柜與起重小車控制柜，控制柜控制核心為可編程控制器。在司機室里設接線端子箱，司機室里設聯動控制臺，通過控制柜與接線箱、聯動臺之間的連接，構成500T門式起重機的電氣系統。

1 電源

外接電源電纜采用中部進線,通過電纜卷筒收放饋電,將電源連接到電源控制柜的總開關上，再通過主接觸器接通主回路電源，在聯動控制臺上應設置有電壓表、電流表及電壓轉換開關，通過電壓轉換開關測量各相的電壓,電源電壓波動在380V±10%的范圍內，此時系統方可正常工作運行?？刂齐娫从勺儔浩魈峁┙涣?20V控制電源，由電源模塊提供直流24V電源,變壓器及電源模塊設置在電源柜內。在樓梯入口、走行機構和司機室內各設置急停開關一個，供緊急情況下切斷起重機主回路電源。起重機在運轉中，還可通過觀測聯動控制臺電流表電流監視起重機運轉狀況。

2 大車運行機構

起重機大車運行機構采用一臺變頻器驅動兩端4臺大車運行電動機，變頻器采用V/f控制模式，司機室手柄主令控制器（左右擺動）采用3-0-3方式，其速度初步設定為20%，50%，100%的額定速度（可根據現場情況調整速度）,當大車運行速度由高速轉向低速或回零時,電動機將處在發電制動狀態,這部分能量通過變頻器制動單元經制動電阻發熱消耗掉,運行機構制動減速。通過4個接觸器來分別控制本、對側的大車走行電機及制動電機。考慮到1臺變頻器控制單邊4臺電動機，而變頻器的過流保護是針對其工作的總電流的，為了保護每臺電動機，防止電動機過熱，故每臺電動機都應獨立使用1個熱繼電器，當電動機過熱時，相應熱繼電器動作，切斷主控電路。此外，為保證起重機的安全運行，大車機構在極限位置安裝有磁性接近開關，可以起到極限位置停車安全保護作用，此時只能向相反的安全方向行走，大車走行工作時旋轉警示燈（安裝在大車走行機構上）警示報警。

大車機構為8臺電動機驅動，每臺電動機使用1臺制動器制動，當大車工作時，大車工作指示燈綠燈亮（指示燈設置在司機室操作臺上）。

3 小車運行機構

起重機小車運行機構采用一臺變頻器驅動兩端4臺小車運行電動機，變頻器采用V/f控制模式，司機室主令控制器（前后推拉）采用3-0-3方式，其速度初步設定為20%，50%，100%的額定速度（可根據現場情況調整速度）,當小車運行速度由高速轉向低速或回零時,電動機將處在發電制動狀態,這部分能量通過變頻器制動單元經制動電阻發熱消耗掉,運行機構制動減速。接觸器控制變頻器驅動大車機構電動機，當電動機過熱時，相應熱繼電器動作，切斷主控電路。此外，為保證起重機的安全運行，小車機構在極限位置安裝有磁性接近開關，可以起到極限位置停車安全保護作用。

當小車工作時，小車工作指示燈綠燈亮（指示燈設置在司機室操作臺上）。

4 主起升機構

主起升機構采用兩臺變頻器驅動兩臺卷揚機電動機，一臺變頻器驅動一臺卷揚機電機，變頻器采用開環矢量控制模式，司機室主令控制器（前后推拉）采用3-0-3方式，其速度初步設定為20%，50%，100%的額定速度（可根據現場情況調整速度）,當卷揚機速度由高速轉向低速或回零時,電動機將處在發電制動狀態,這部分能量通過變頻器制動單元經制動電阻發熱消耗掉（考慮到起升機構的大散熱量問題，一般采用不銹鋼戶外防雨型電阻箱），運行機構制動減速。每臺電動機都使用高速端與低速端2臺制動器制動，控制過程順序是：運行時先打開低速端制動器，再打開高速端制動器的同時，起升機構電動機正轉或反轉：停車時先關閉高速端制動器，再關閉低速端制動器的。接觸器控制變頻器驅動主起升機構電動機，當電動機過熱時，相應熱繼電器動作，切斷主控電路。此外，為保證起重機的安全運行，主起升機構應設置有行程限位開關，設置上下限位個一個，可以起到極限位置停車安全保護作用。

由于500T門式起重機的起升高度過高，出于卷揚機的排繩性能的考慮，為防止兩臺卷揚機的排繩差別過多，引起安全事故，在司機室操作臺上應設置有卷揚機選擇開關，允許單邊卷揚機動作，當定期維護人員發現卷揚機排繩問題時，可通過此功能調整。

當主起升工作時，起升工作指示燈綠燈亮（指示燈設置在司機室操作臺上）。

5 照明電路

為滿足起重機作業的需要，在起重機主梁上安裝有6盞照明燈，在樓梯上設置樓梯走道照明燈，此外,還設置了司機室照明、電鈴等。照明控制箱設置在司機室背部接，提供照明電源,相應照明開關在照明控制箱內，在司機室內裝有冷暖空調。

6 報警裝置

在司機室內裝有文本顯示器、載荷限制器、大風報警儀等顯示報警裝置。司機可以通過文本顯示器及時了解龍門吊的運行和故障的情況。

由于高速鐵路的標準梁重為800T，在工作過程中，梁的起吊會用到兩臺500T門式起重機聯合抬吊，為了解決同步的問題，一般有兩種設計方案：

（1）遙控控制：通過在兩臺500T門式起重機上安裝可聯動的遙控控制系統，來實現聯合抬吊的同步性。此方案的優點是同步性好，操作簡單；缺點是受到環境因素的影響比較大，遙控器的信號接收不一定準確，現場操作人員的視角等問題；

（2）快速接插頭：如采用此方案，所有的控制柜應設置在大車走行機構上，方便現場人員接線。在控制柜內設快速接插頭，通過一臺500T門式起重機上的司機室聯動臺手柄來控制兩臺500T門式起重機的控制系統工作。此方案的優點是同步性好，受環境因素影響不大，控制系統穩定；缺點是施工繁瑣，快速插頭多次插拔后的損傷，快速插頭電纜多次拖放后的磨損，都易引起控制動作的缺失，卷揚機及起重小車的電纜過長等。

綜上所述，500T門式起重機的電氣控制系統已比較成熟，但是隨著科技的進步，設計可以更加的合理化。歡迎大家批評指正。