新型RTG電氣系統(tǒng)開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)

胡廣領(lǐng) 張?jiān)Ｂ?/p>

摘?要：針對(duì)傳統(tǒng)門(mén)式起重機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單，故障率高，小車(chē)自重較大，整機(jī)不可轉(zhuǎn)場(chǎng)等問(wèn)題。本文詳細(xì)介紹了一種新型RTG電氣系統(tǒng)。其各機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)方式分別為：起升采用兩套雙驅(qū)動(dòng)；小車(chē)采用牽引方式驅(qū)動(dòng)；大車(chē)采用輪胎式可旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，并由四套單獨(dú)驅(qū)動(dòng)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(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：RTG電氣系統(tǒng)變頻PLC節(jié)能

中圖分類(lèi)號(hào)：TM92 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2012）10（a）-0036-01

隨著工農(nóng)業(yè)的發(fā)展，起重機(jī)被越來(lái)越廣泛使用應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)各個(gè)領(lǐng)域，傳統(tǒng)軌道式起重機(jī)，使用成本高，弊端顯現(xiàn)出來(lái)。新型RTG可滿(mǎn)足用戶(hù)需求，新型RTG是由輪胎式集裝箱門(mén)式起重機(jī)發(fā)展演變過(guò)來(lái)。新型RTG動(dòng)力用成本更低的市電，機(jī)上柴油機(jī)只用轉(zhuǎn)場(chǎng)。

1 總體結(jié)構(gòu)

輪胎式門(mén)式起重機(jī)總體主要分三大部分：鋼結(jié)構(gòu)、機(jī)構(gòu)、電氣控制部分。具體主要有門(mén)架結(jié)構(gòu)、起升機(jī)構(gòu)、小車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)、大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)、大車(chē)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)、電氣控制系統(tǒng)、司機(jī)室等組成。門(mén)架結(jié)構(gòu)及機(jī)構(gòu)。門(mén)架結(jié)構(gòu)由主梁和門(mén)腿組成；機(jī)構(gòu)包括起升機(jī)構(gòu)、小車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)、大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)。起升機(jī)構(gòu)由兩套起升機(jī)構(gòu)組成，一套起升機(jī)構(gòu)有兩臺(tái)電機(jī)同時(shí)驅(qū)動(dòng)一臺(tái)卷筒和兩個(gè)制動(dòng)器組成。

2電氣系統(tǒng)

每套起升機(jī)構(gòu)由電機(jī)、減速機(jī)、卷筒、制動(dòng)器、安全限位等。小車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)由電機(jī)、減速機(jī)、卷筒、制動(dòng)器、編碼器、安全限位等。 大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)由電機(jī)、車(chē)橋、制動(dòng)器、轉(zhuǎn)向電機(jī)、鎖銷(xiāo)電機(jī)、安全限位等?？刂葡到y(tǒng)采用PLC控制。

2.1 起升機(jī)構(gòu)電氣設(shè)計(jì)

電機(jī)容量計(jì)算和校驗(yàn)變頻電機(jī)啟動(dòng)時(shí)慣性載荷較小，所需加速力矩很小。

2.1.1 電機(jī)初選?起升機(jī)構(gòu)電機(jī)所需轉(zhuǎn)矩是滿(mǎn)載起升穩(wěn)定轉(zhuǎn)矩。電機(jī)功率按照起升靜功率計(jì)算

2.1.2 電機(jī)過(guò)載校驗(yàn)?規(guī)范規(guī)定：電機(jī)最大轉(zhuǎn)矩或堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩應(yīng)保證機(jī)構(gòu)啟動(dòng)需要。因?yàn)榱嘏c功率成一定比例，故在校驗(yàn)計(jì)算中，常以功率表示。

2.1.3 變頻器及低壓元件配置?起升機(jī)構(gòu)電機(jī)四臺(tái)，型號(hào)：YZP250M-645kWID=89A；所以變頻器型號(hào)：CIMR-HB4A015055kW；斷路器選型 電機(jī)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(hào)為：A210-30-11。

2.1.4 起升機(jī)構(gòu)同步控制?兩臺(tái)均用閉環(huán)矢量控制，A臺(tái)速度控制（主），B臺(tái)轉(zhuǎn)矩控制（從）。從A臺(tái)模擬量FM 輸出轉(zhuǎn)矩指令，接入B臺(tái)作為B臺(tái)AM輸入信號(hào)。當(dāng)開(kāi)始工作時(shí)，A驅(qū)動(dòng)負(fù)載時(shí)會(huì)產(chǎn)生內(nèi)部轉(zhuǎn)矩指令，將此轉(zhuǎn)矩指令輸入給轉(zhuǎn)矩控制B臺(tái)，B臺(tái)會(huì)輸出同樣大小跟隨轉(zhuǎn)矩，同一卷筒兩個(gè)電機(jī)用主從控制，兩個(gè)卷筒之間用DROOP控制方式；兩個(gè)卷筒能單獨(dú)運(yùn)行，當(dāng)一卷筒發(fā)生故障時(shí)，另一卷筒可以以一半速度運(yùn)行，完成一個(gè)工作周期。

2.2 小車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)電氣設(shè)計(jì)

小車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)是阻性負(fù)載，無(wú)論運(yùn)動(dòng)方向如何，負(fù)載轉(zhuǎn)矩恒起阻礙作用。平移機(jī)構(gòu)是靜摩擦轉(zhuǎn)矩較大造成，啟動(dòng)時(shí)負(fù)載轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)速而變化。

2.2.1 小車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)電機(jī)初選?總運(yùn)行阻力：GZ-總運(yùn)行靜止阻力（N）；Gf-運(yùn)行摩擦力（N）Gwl-運(yùn)行部分所受重力（N）Gr-坡度陰力（N）ω-運(yùn)行摩擦阻力系數(shù)，當(dāng)坡度不超過(guò)0.5%時(shí)，可以不計(jì)入。

2.2.2 電機(jī)靜功率?滿(mǎn)載穩(wěn)定電機(jī)靜功率：Vy-運(yùn)行速度（m/s）GZ-機(jī)構(gòu)總效率

2.2.3 電機(jī)過(guò)載校驗(yàn)計(jì)算?計(jì)算中m-電機(jī)個(gè)數(shù)； -電機(jī)飛輪力矩； 電機(jī)軸上聯(lián)軸器飛輪轉(zhuǎn)矩；g-重力加速度9.81m/s2，式中第一項(xiàng)有直線運(yùn)動(dòng)質(zhì)量引起加速度功率，在小車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)中占很大比例。

2.2.4 電機(jī)初選?對(duì)小車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)，初選考慮電機(jī)起動(dòng)時(shí)功率損耗，也考慮電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)時(shí)短期過(guò)載能力。這里取1.5；PJ-靜功率（kW）；Pa-加速功率（kW）；Pf-克服風(fēng)阻所需功率（kW）；Pb-克服坡度所需功率（kW），實(shí)際型號(hào)：YZP225S-822kW

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

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

b.變頻器電流：II≥KID→65A≥49.2×1.2

=59.04A→小車(chē)變頻器型號(hào)：CIMR-HB4A0075 30kW

2.3 大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)電氣設(shè)計(jì)

2.3.1大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)電機(jī)?大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)是由運(yùn)行驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)及輔助控制系統(tǒng)組成。運(yùn)行機(jī)構(gòu)由驅(qū)動(dòng)和輪胎組成；有四臺(tái)電機(jī)分別驅(qū)動(dòng)八個(gè)主動(dòng)輪，八個(gè)從動(dòng)輪。

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

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

b.變頻器電流：II≥KID→65A≥49.2×1.2

=59.04A→大車(chē)變頻器型號(hào)：CIMR-HB4A0180 75kW

2.3.3 轉(zhuǎn)向和鎖銷(xiāo)?該機(jī)能在場(chǎng)地內(nèi)做轉(zhuǎn)場(chǎng)，轉(zhuǎn)向動(dòng)作由轉(zhuǎn)向和鎖銷(xiāo)電機(jī)完成。

2.4 PLC控制系統(tǒng)及人機(jī)界面

本機(jī)采用SIEMENS S7-315 2DP PLC為控制核心，除急停保護(hù)功能外，其余邏輯控制均由PLC執(zhí)行。PLC有模塊擴(kuò)展功能。主站設(shè)在電氣房；司機(jī)室、發(fā)電機(jī)組側(cè)為遠(yuǎn)程站。通訊方式用Profibus-DP。司機(jī)室設(shè)聯(lián)動(dòng)臺(tái)、觸摸屏、超載限制器、風(fēng)速儀，對(duì)整機(jī)運(yùn)行操作、監(jiān)控故障及報(bào)警等功能。

2.5 安全保護(hù)

2.5.1起升機(jī)構(gòu)?（1）起升、下降停止限位；（2）上升極限限位；（3）過(guò)載保護(hù)，當(dāng)起升機(jī)構(gòu)負(fù)荷為額定負(fù)荷95%開(kāi)始報(bào)警；110%時(shí)貨物只能下放不能上升；（4）超速保護(hù)；（5）上升、下降減速限位；（6）制動(dòng)器打開(kāi)、磨損限位（7）電機(jī)保護(hù)：加熱帶和溫控開(kāi)關(guān)。

2.5.2小車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)?（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(dòng)器打開(kāi)、磨損限位；（5）電機(jī)保護(hù)：加熱帶和溫控開(kāi)關(guān)；（6）主梁兩端設(shè)有緩沖器（8）手動(dòng)糾偏功能。

2.5.3大車(chē)行走機(jī)構(gòu)?（1）控制箱，設(shè)在下橫梁中間，可緩慢移動(dòng)大車(chē)；（2）臺(tái)車(chē)端部有聲光防撞報(bào)警及相應(yīng)限位；（3）運(yùn)行機(jī)構(gòu)與電纜卷筒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)有聯(lián)鎖；（4）轉(zhuǎn)向到位和鎖銷(xiāo)開(kāi)閉鎖有相應(yīng)的限位；（5）有登機(jī)限位。

2.5.4 整機(jī)安全保護(hù)?（1）急停按鈕：聯(lián)動(dòng)臺(tái)、電氣房、下橫梁中間各一個(gè)；（2）大車(chē)登機(jī)門(mén)限位；（3）司機(jī)室平臺(tái)門(mén)限位。

3 結(jié)語(yǔ)

該新型RTG電氣系統(tǒng)，依據(jù)客戶(hù)技術(shù)規(guī)格書(shū)設(shè)計(jì)。該機(jī)在滿(mǎn)足用戶(hù)需求前提下，充分考慮設(shè)備安全可靠性及設(shè)備在緊急情況下應(yīng)急操作等問(wèn)題。對(duì)新RTG電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程和思路總結(jié)，希望能對(duì)起重機(jī)電氣設(shè)計(jì)工程師有一定借鑒意義。