關于龍門吊三層箱高小車減速技術改進

蔡俊敏 蔡琦

【摘要】：龍門吊起升機構的作用是實現集裝箱或吊具升降運動，它是龍門吊最主要的工作機構。隨著國際航運業的發展，對集裝箱進出港口提出更高的要求，集裝箱龍門吊的起升高度、起升重量不斷增加。這使得起升機構對其硬件提出了更高的要求，來完成如此大的起升量。起升運行允許在其中一個方向起升驅動器運行時必須所有的起升運行允許在正確的狀態。起升運行允許包括如下控制電源接通，運行機構的操作站復位。起升/大車（hoist/gantry）停止繼電器閉合通過溫控開關檢查的驅動器、起升電動機溫度正常起升許可邏輯允許起升時，起升機構按照手柄命令的方向運行，許可邏輯不成立時，一個停止命令將送到變頻器，從而起升機構產生正常的再生停止生。

【關鍵詞】：起升；保護；變頻驅動；負載；矢量

1.緒論

龍門吊起升機構的作用是實現集裝箱或吊具升降運動，它是它是龍門吊最主要的工作機構。起升機構除了采用集裝箱吊具起吊集裝箱外，還可以通過吊鉤對重件、件雜貨進行裝卸作業。龍門吊的起升機構由一組或兩組對稱布置的起升絞車（分別由一臺或兩臺電動機驅動）相應的聯軸節、制動器、減速器等部件組成，通過驅動鋼絲繩卷筒進行卷揚動作。由于司機對起升高度判斷失誤時帶重箱全速運行可能撞倒前一個箱子，俗稱“打保齡”。為預防事故，避免給公司造成重大損失，需要在硬件上加層保護，當起升在三層箱高以下時，即使司機以全速操作，小車行進也只有30%的速度，一方面確保司機能安規定操作，另一方面即便司機一時粗心造成誤操作，也有時間及時處理避免安全事故的發生。

2.起升控制

起升機構由一臺180KW交流永磁變頻電動機驅動，電機額定電壓380伏特，額定轉速為760/1700RPM。空載運行速度為70m/s,額定負載運行速度25m/s 起升驅動器的額定電流為500A。起升電機用一套變頻調速裝置——日本富士 5000VG7S港機專用變頻器驅動，采取先到先服務的控制方式（聯動臺上右邊起升和大車共用一個十字手柄）, 可分別不同時地運行起升或大車機構。起升機構為帶PG矢量控制。

2.1 起升控制過程

起升和下降各有4至5個檔位，手柄在不同檔位間變化時，手柄給PLC的數據是連續變化的。司機通過司機室聯動臺上的起升手柄手動操作，手柄的方向觸點觸發運行方向命令，手柄動作時通過絕對值光電編碼器發送一個格雷碼至PLC遠程輸入／輸出摸塊。經過勻加減速運算（加減速時間在程序中設定）后送到起升變頻器驅動起升電機。起升電機通過旋轉編碼器將電機轉速反饋給起升變頻器，而將轉速、電流、轉矩等信號發送至PLC，在PLC中進行運算，再反過來控制電機。例如在滿載時，輸出最大恒轉矩，可達到額定轉矩的170%甚至更高；而在空載或輕載時，為了提高工作效率，充分發揮電機功率，在PLC中利用起升變頻器送來的轉速、電流、轉矩等信號進行運算，模擬恒功率控制，實現基速以下恒轉矩控制，基速以上恒功率控

2.2 起升機構運行允許

運行允許在其中一方向起升驅動器運行時必須所有的起升運行允許在正確的狀態。起升運行允許包括如下

? 控制電源接通，運行機構的操作站復位。

? 無驅動器故障

? 驅動器與PLC連接正常

? 無驅動器變壓器接地故障

? 起升/大車停止繼電器閉合

? 通過溫控開關檢查的驅動器、起升電動機溫度正常

? 交流電源正常

? 驅動器空開閉合

? 無大風

起升許可邏輯允許起升時，起升機構按照手柄命令的方向運行，許可邏輯不成立時，一個停止命令將送到變頻器，從而起升機構產生正常的再生停止。

當起升機構碰到上升極限限位時，要想退出極限位置，必須在按旁路按鈕的同時反向打手柄方可退出極限位置。

起升上升允許

起升允許上升運行前，必須先滿足上升運行允許。

起升上升允許的條件包括

(1) 接上吊具 如果未接上，便使用維修操作。

(2) 在吊具狀態時，鎖銷完全閉鎖或開鎖。

(3) 在吊具狀態時吊具油泵必須運行。

(4) 在吊具狀態時上架必須鎖住

2.3 起升高度H

起升運行用手柄控制，分別分為上下五檔速度 有手柄發射信號給PLC。PLC把信號傳輸給變頻器來完成。運行時一般是吊具離地面0.5M來算到上沖頂保護18.24M結束。

3.改進方式步驟

3.3.1起升高度的選擇

起升上停止是12.8M 下停止在1M。一層箱子是2m多 我們在軟件設計中穿入數據在起升吊具拉到6.5M的時候，小車向前或向后的速度就有所限制讓司機有個反饋時間

3.3.2小車速度的限制

因為雨天、大風天，司機對起升高度判斷失誤時帶重箱全速運行可能撞倒前一個箱子，俗稱“打保齡”。為預防事故，避免給公司造成重大損失，需要在硬件上加層保護，當起升在三層箱高以下時，即使司機以全速操作，小車也只有30%的速度，一方面確保司機能安規定操作，另一方面即便司機一時粗心造成誤操作，也有時間及時處理。

3.3.3外部線路的連接和改進

經過實驗我們用凸輪限位實現這一控制，但現有凸輪開關的單個凸輪片觸點行程不夠，如更換凸輪開關每個價格在6000多元，共需8萬以上，成本太大，另還存在120vPLC輸入點無備用及線路布置等問題，經過班組的多次技術討論分析，通過起升上減速凸輪限位和兩備用凸輪限位相并接，修改程序及合理布線等方法，解決了以上的難題，以零成本完成了此項改造。

4.結 束 語

經過兩個多月的設計和研究，龍門吊三層箱高小車減速技術改進基本開發完畢，其功能基本符合公司作業安全的需求。通過此次設計，使我受到了一次用專業知識、專業技能分析和解決問題的全面系統的鍛煉。使我在綜合知識的選用方面，在程序修改的基本思想、方法方面，以及在常用編程設計思路技巧的掌握方面都能向前邁了一大步。待系統完善后將具有一定的實用價值。

5.參考文獻

［1］蔣國仁 岸邊集裝箱起重機[M] 湖北科學技術出版社2001年11月

［2］上海振華港機廠 龍門吊維修保養手冊 [J] 2005年10月

［3］港電教研室 港口電氣控制[J] 2006年4月

［4］黎明森，黃有方 現代港口電氣自動化工程技術手冊主編[M] 人民交通出版社 2006年4月

作者簡介

蔡俊敏（1982－），男，浙江寧波人，本科，高級技師，寧波大榭招商國際碼頭

蔡琦（1983－），男， 浙江寧波人，本科， 技師，寧波大榭招商國際碼頭,研究方向：龍門吊的控制應用。