淺談500T門式起重機(jī)的電氣系統(tǒng)設(shè)計

樊 彬

（武橋重工集團(tuán)股份有限公司，湖北 武漢 430056）

隨著國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，為滿足快速增長的旅客運(yùn)輸需求，國家的高速鐵路建設(shè)項目日益加快。為了滿足高速鐵路的建設(shè)需求，很多的大型配套施工機(jī)械涌現(xiàn)出來，隨著產(chǎn)品日趨成熟，電氣控制系統(tǒng)越來越先進(jìn)，越來越人性化、合理化，在這里，我想談?wù)勂渲械囊环N配套機(jī)械，500T門式起重機(jī)的電氣控制的設(shè)計。

500T門式起重機(jī)電氣系統(tǒng)主要由電源、大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)、小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)、主起升機(jī)構(gòu)、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(jī)結(jié)構(gòu)支腿下橫梁上本側(cè)安裝電源控制柜、大車（鋼腿）控制柜，在起重機(jī)結(jié)構(gòu)支腿下橫梁對側(cè)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(jī)室里設(shè)接線端子箱，司機(jī)室里設(shè)聯(lián)動控制臺，通過控制柜與接線箱、聯(lián)動臺之間的連接，構(gòu)成500T門式起重機(jī)的電氣系統(tǒng)。

1 電源

外接電源電纜采用中部進(jìn)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(guān)上，再通過主接觸器接通主回路電源，在聯(lián)動控制臺上應(yīng)設(shè)置有電壓表、電流表及電壓轉(zhuǎn)換開關(guān)，通過電壓轉(zhuǎn)換開關(guān)測量各相的電壓,電源電壓波動在380V±10%的范圍內(nèi)，此時系統(tǒng)方可正常工作運(yùn)行。控制電源由變壓器提供交流220V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(shè)置在電源柜內(nèi)。在樓梯入口、走行機(jī)構(gòu)和司機(jī)室內(nèi)各設(shè)置急停開關(guān)一個，供緊急情況下切斷起重機(jī)主回路電源。起重機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)中，還可通過觀測聯(lián)動控制臺電流表電流監(jiān)視起重機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀況。

2 大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)

起重機(jī)大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)采用一臺變頻器驅(qū)動兩端4臺大車運(yùn)行電動機(jī)，變頻器采用V/f控制模式，司機(jī)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(shè)定為20%，50%，100%的額定速度（可根據(jù)現(xiàn)場情況調(diào)整速度）,當(dāng)大車運(yùn)行速度由高速轉(zhuǎn)向低速或回零時,電動機(jī)將處在發(fā)電制動狀態(tài),這部分能量通過變頻器制動單元經(jīng)制動電阻發(fā)熱消耗掉,運(yùn)行機(jī)構(gòu)制動減速。通過4個接觸器來分別控制本、對側(cè)的大車走行電機(jī)及制動電機(jī)。考慮到1臺變頻器控制單邊4臺電動機(jī)，而變頻器的過流保護(hù)是針對其工作的總電流的，為了保護(hù)每臺電動機(jī)，防止電動機(jī)過熱，故每臺電動機(jī)都應(yīng)獨(dú)立使用1個熱繼電器，當(dāng)電動機(jī)過熱時，相應(yīng)熱繼電器動作，切斷主控電路。此外，為保證起重機(jī)的安全運(yùn)行，大車機(jī)構(gòu)在極限位置安裝有磁性接近開關(guān)，可以起到極限位置停車安全保護(hù)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(zhuǎn)警示燈（安裝在大車走行機(jī)構(gòu)上）警示報警。

大車機(jī)構(gòu)為8臺電動機(jī)驅(qū)動，每臺電動機(jī)使用1臺制動器制動，當(dāng)大車工作時，大車工作指示燈綠燈亮（指示燈設(shè)置在司機(jī)室操作臺上）。

3 小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)

起重機(jī)小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)采用一臺變頻器驅(qū)動兩端4臺小車運(yùn)行電動機(jī)，變頻器采用V/f控制模式，司機(jī)室主令控制器（前后推拉）采用3-0-3方式，其速度初步設(shè)定為20%，50%，100%的額定速度（可根據(jù)現(xiàn)場情況調(diào)整速度）,當(dāng)小車運(yùn)行速度由高速轉(zhuǎn)向低速或回零時,電動機(jī)將處在發(fā)電制動狀態(tài),這部分能量通過變頻器制動單元經(jīng)制動電阻發(fā)熱消耗掉,運(yùn)行機(jī)構(gòu)制動減速。接觸器控制變頻器驅(qū)動大車機(jī)構(gòu)電動機(jī)，當(dāng)電動機(jī)過熱時，相應(yīng)熱繼電器動作，切斷主控電路。此外，為保證起重機(jī)的安全運(yùn)行，小車機(jī)構(gòu)在極限位置安裝有磁性接近開關(guān)，可以起到極限位置停車安全保護(hù)作用。

當(dāng)小車工作時，小車工作指示燈綠燈亮（指示燈設(shè)置在司機(jī)室操作臺上）。

4 主起升機(jī)構(gòu)

主起升機(jī)構(gòu)采用兩臺變頻器驅(qū)動兩臺卷揚(yáng)機(jī)電動機(jī)，一臺變頻器驅(qū)動一臺卷揚(yáng)機(jī)電機(jī)，變頻器采用開環(huán)矢量控制模式，司機(jī)室主令控制器（前后推拉）采用3-0-3方式，其速度初步設(shè)定為20%，50%，100%的額定速度（可根據(jù)現(xiàn)場情況調(diào)整速度）,當(dāng)卷揚(yáng)機(jī)速度由高速轉(zhuǎn)向低速或回零時,電動機(jī)將處在發(fā)電制動狀態(tài),這部分能量通過變頻器制動單元經(jīng)制動電阻發(fā)熱消耗掉（考慮到起升機(jī)構(gòu)的大散熱量問題，一般采用不銹鋼戶外防雨型電阻箱），運(yùn)行機(jī)構(gòu)制動減速。每臺電動機(jī)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(yùn)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(jī)構(gòu)電動機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)：停車時先關(guān)閉高速端制動器，再關(guān)閉低速端制動器的。接觸器控制變頻器驅(qū)動主起升機(jī)構(gòu)電動機(jī)，當(dāng)電動機(jī)過熱時，相應(yīng)熱繼電器動作，切斷主控電路。此外，為保證起重機(jī)的安全運(yùn)行，主起升機(jī)構(gòu)應(yīng)設(shè)置有行程限位開關(guān)，設(shè)置上下限位個一個，可以起到極限位置停車安全保護(hù)作用。

由于500T門式起重機(jī)的起升高度過高，出于卷揚(yáng)機(jī)的排繩性能的考慮，為防止兩臺卷揚(yáng)機(jī)的排繩差別過多，引起安全事故，在司機(jī)室操作臺上應(yīng)設(shè)置有卷揚(yáng)機(jī)選擇開關(guān)，允許單邊卷揚(yáng)機(jī)動作，當(dāng)定期維護(hù)人員發(fā)現(xiàn)卷揚(yáng)機(jī)排繩問題時，可通過此功能調(diào)整。

當(dāng)主起升工作時，起升工作指示燈綠燈亮（指示燈設(shè)置在司機(jī)室操作臺上）。

5 照明電路

為滿足起重機(jī)作業(yè)的需要，在起重機(jī)主梁上安裝有6盞照明燈，在樓梯上設(shè)置樓梯走道照明燈，此外,還設(shè)置了司機(jī)室照明、電鈴等。照明控制箱設(shè)置在司機(jī)室背部接，提供照明電源,相應(yīng)照明開關(guān)在照明控制箱內(nèi)，在司機(jī)室內(nèi)裝有冷暖空調(diào)。

6 報警裝置

在司機(jī)室內(nèi)裝有文本顯示器、載荷限制器、大風(fēng)報警儀等顯示報警裝置。司機(jī)可以通過文本顯示器及時了解龍門吊的運(yùn)行和故障的情況。

由于高速鐵路的標(biāo)準(zhǔn)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(jī)聯(lián)合抬吊，為了解決同步的問題，一般有兩種設(shè)計方案：

（1）遙控控制：通過在兩臺500T門式起重機(jī)上安裝可聯(lián)動的遙控控制系統(tǒng)，來實現(xiàn)聯(lián)合抬吊的同步性。此方案的優(yōu)點(diǎn)是同步性好，操作簡單；缺點(diǎn)是受到環(huán)境因素的影響比較大，遙控器的信號接收不一定準(zhǔn)確，現(xiàn)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(yīng)設(shè)置在大車走行機(jī)構(gòu)上，方便現(xiàn)場人員接線。在控制柜內(nèi)設(shè)快速接插頭，通過一臺500T門式起重機(jī)上的司機(jī)室聯(lián)動臺手柄來控制兩臺500T門式起重機(jī)的控制系統(tǒng)工作。此方案的優(yōu)點(diǎn)是同步性好，受環(huán)境因素影響不大，控制系統(tǒng)穩(wěn)定；缺點(diǎn)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(yáng)機(jī)及起重小車的電纜過長等。

綜上所述，500T門式起重機(jī)的電氣控制系統(tǒng)已比較成熟，但是隨著科技的進(jìn)步，設(shè)計可以更加的合理化。歡迎大家批評指正。