淺談500T門式起重機(jī)的電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)

樊 彬

（武橋重工集團(tuán)股份有限公司，湖北 武漢 430056）

隨著國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，為滿足快速增長(zhǎng)的旅客運(yùn)輸需求，國(guó)家的高速鐵路建設(shè)項(xiàng)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(lái)，隨著產(chǎn)品日趨成熟，電氣控制系統(tǒng)越來(lái)越先進(jìn)，越來(lái)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(jì)。

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(dòng)葫蘆（選配件）、照明及安全報(bào)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(duì)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(dòng)控制臺(tái)，通過(guò)控制柜與接線箱、聯(lián)動(dòng)臺(tái)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(guò)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(guò)主接觸器接通主回路電源，在聯(lián)動(dòng)控制臺(tái)上應(yīng)設(shè)置有電壓表、電流表及電壓轉(zhuǎn)換開關(guān)，通過(guò)電壓轉(zhuǎn)換開關(guān)測(cè)量各相的電壓,電源電壓波動(dòng)在380V±10%的范圍內(nèi)，此時(shí)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(gè)，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(guò)觀測(cè)聯(lián)動(dòng)控制臺(tái)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(tái)變頻器驅(qū)動(dòng)兩端4臺(tái)大車運(yùn)行電動(dòng)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(dòng)）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(chǎng)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(shí),電動(dòng)機(jī)將處在發(fā)電制動(dòng)狀態(tài),這部分能量通過(guò)變頻器制動(dòng)單元經(jīng)制動(dòng)電阻發(fā)熱消耗掉,運(yùn)行機(jī)構(gòu)制動(dòng)減速。通過(guò)4個(gè)接觸器來(lái)分別控制本、對(duì)側(cè)的大車走行電機(jī)及制動(dòng)電機(jī)。考慮到1臺(tái)變頻器控制單邊4臺(tái)電動(dòng)機(jī)，而變頻器的過(guò)流保護(hù)是針對(duì)其工作的總電流的，為了保護(hù)每臺(tái)電動(dòng)機(jī)，防止電動(dòng)機(jī)過(guò)熱，故每臺(tái)電動(dòng)機(jī)都應(yīng)獨(dú)立使用1個(gè)熱繼電器，當(dāng)電動(dòng)機(jī)過(guò)熱時(shí)，相應(yīng)熱繼電器動(dòng)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(shí)只能向相反的安全方向行走，大車走行工作時(shí)旋轉(zhuǎn)警示燈（安裝在大車走行機(jī)構(gòu)上）警示報(bào)警。

大車機(jī)構(gòu)為8臺(tái)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，每臺(tái)電動(dòng)機(jī)使用1臺(tái)制動(dòng)器制動(dòng)，當(dāng)大車工作時(shí)，大車工作指示燈綠燈亮（指示燈設(shè)置在司機(jī)室操作臺(tái)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(tái)變頻器驅(qū)動(dòng)兩端4臺(tái)小車運(yùn)行電動(dòng)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(chǎng)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(shí),電動(dòng)機(jī)將處在發(fā)電制動(dòng)狀態(tài),這部分能量通過(guò)變頻器制動(dòng)單元經(jīng)制動(dòng)電阻發(fā)熱消耗掉,運(yùn)行機(jī)構(gòu)制動(dòng)減速。接觸器控制變頻器驅(qū)動(dòng)大車機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)，當(dāng)電動(dòng)機(jī)過(guò)熱時(shí)，相應(yīng)熱繼電器動(dòng)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(shí)，小車工作指示燈綠燈亮（指示燈設(shè)置在司機(jī)室操作臺(tái)上）。

4 主起升機(jī)構(gòu)

主起升機(jī)構(gòu)采用兩臺(tái)變頻器驅(qū)動(dòng)兩臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)電動(dòng)機(jī)，一臺(tái)變頻器驅(qū)動(dòng)一臺(tái)卷?yè)P(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(chǎng)情況調(diào)整速度）,當(dāng)卷?yè)P(yáng)機(jī)速度由高速轉(zhuǎn)向低速或回零時(shí),電動(dòng)機(jī)將處在發(fā)電制動(dòng)狀態(tài),這部分能量通過(guò)變頻器制動(dòng)單元經(jīng)制動(dòng)電阻發(fā)熱消耗掉（考慮到起升機(jī)構(gòu)的大散熱量問(wèn)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(dòng)減速。每臺(tái)電動(dòng)機(jī)都使用高速端與低速端2臺(tái)制動(dòng)器制動(dòng)，控制過(guò)程順序是：運(yùn)行時(shí)先打開低速端制動(dòng)器，再打開高速端制動(dòng)器的同時(shí)，起升機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)：停車時(shí)先關(guān)閉高速端制動(dòng)器，再關(guān)閉低速端制動(dòng)器的。接觸器控制變頻器驅(qū)動(dòng)主起升機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)，當(dāng)電動(dòng)機(jī)過(guò)熱時(shí)，相應(yīng)熱繼電器動(dòng)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(gè)一個(gè)，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(guò)高，出于卷?yè)P(yáng)機(jī)的排繩性能的考慮，為防止兩臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)的排繩差別過(guò)多，引起安全事故，在司機(jī)室操作臺(tái)上應(yīng)設(shè)置有卷?yè)P(yáng)機(jī)選擇開關(guān)，允許單邊卷?yè)P(yáng)機(jī)動(dòng)作，當(dāng)定期維護(hù)人員發(fā)現(xiàn)卷?yè)P(yáng)機(jī)排繩問(wèn)題時(shí)，可通過(guò)此功能調(diào)整。

當(dāng)主起升工作時(shí)，起升工作指示燈綠燈亮（指示燈設(shè)置在司機(jī)室操作臺(tái)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(bào)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(bào)警儀等顯示報(bào)警裝置。司機(jī)可以通過(guò)文本顯示器及時(shí)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(guò)程中，梁的起吊會(huì)用到兩臺(tái)500T門式起重機(jī)聯(lián)合抬吊，為了解決同步的問(wèn)題，一般有兩種設(shè)計(jì)方案：

（1）遙控控制：通過(guò)在兩臺(tái)500T門式起重機(jī)上安裝可聯(lián)動(dòng)的遙控控制系統(tǒng)，來(lái)實(shí)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(jiǎn)單；缺點(diǎn)是受到環(huán)境因素的影響比較大，遙控器的信號(hào)接收不一定準(zhǔn)確，現(xiàn)場(chǎng)操作人員的視角等問(wèn)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(chǎng)人員接線。在控制柜內(nèi)設(shè)快速接插頭，通過(guò)一臺(tái)500T門式起重機(jī)上的司機(jī)室聯(lián)動(dòng)臺(tái)手柄來(lái)控制兩臺(tái)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(dòng)作的缺失，卷?yè)P(yáng)機(jī)及起重小車的電纜過(guò)長(zhǎng)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(jì)可以更加的合理化。歡迎大家批評(píng)指正。