新型RTG电气系统开发和设计

胡广领 张裕露

摘?要：针对传统门式起重机驱动控制系统简单，故障率高，小车自重较大，整机不可转场等问题。本文详细介绍了一种新型RTG电气系统。其各机构驱动方式分别为：起升采用两套双驱动；小车采用牵引方式驱动；大车采用轮胎式可旋转结构，并由四套单独驱动控制。这种新型RTG可以大大降低使用成本、提高效率、操作方便，有广泛的应用前景。

关键词：RTG电气系统变频PLC节能

中图分类号：TM92 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2012）10（a）-0036-01

随着工农业的发展，起重机被越来越广泛使用应用于工农业各个领域，传统轨道式起重机，使用成本高，弊端显现出来。新型RTG可满足用户需求，新型RTG是由轮胎式集装箱门式起重机发展演变过来。新型RTG动力用成本更低的市电，机上柴油机只用转场。

1 总体结构

轮胎式门式起重机总体主要分三大部分：钢结构、机构、电气控制部分。具体主要有门架结构、起升机构、小车运行机构、大车运行机构、大车转向机构、电气控制系统、司机室等组成。门架结构及机构。门架结构由主梁和门腿组成；机构包括起升机构、小车运行机构、大车运行机构。起升机构由两套起升机构组成，一套起升机构有两台电机同时驱动一台卷筒和两个制动器组成。

2电气系统

每套起升机构由电机、减速机、卷筒、制动器、安全限位等。小车运行机构由电机、减速机、卷筒、制动器、编码器、安全限位等。 大车运行机构由电机、车桥、制动器、转向电机、锁销电机、安全限位等。控制系统采用PLC控制。

2.1 起升机构电气设计

电机容量计算和校验变频电机启动时惯性载荷较小，所需加速力矩很小。

2.1.1 电机初选?起升机构电机所需转矩是满载起升稳定转矩。电机功率按照起升静功率计算

2.1.2 电机过载校验?规范规定：电机最大转矩或堵转转矩应保证机构启动需要。因为力矩与功率成一定比例，故在校验计算中，常以功率表示。

2.1.3 变频器及低压元件配置?起升机构电机四台，型号：YZP250M-645kWID=89A；所以变频器型号：CIMR-HB4A015055kW；断路器选型 电机电流In=82A×2=164AIQ=200A>1.2In=196A选择ABB断路器S2N250，整定Ie=200A 接触器型号为：A210-30-11。

2.1.4 起升机构同步控制?两台均用闭环矢量控制，A台速度控制（主），B台转矩控制（从）。从A台模拟量FM 输出转矩指令，接入B台作为B台AM输入信号。当开始工作时，A驱动负载时会产生内部转矩指令，将此转矩指令输入给转矩控制B台，B台会输出同样大小跟随转矩，同一卷筒两个电机用主从控制，两个卷筒之间用DROOP控制方式；两个卷筒能单独运行，当一卷筒发生故障时，另一卷筒可以以一半速度运行，完成一个工作周期。

2.2 小车运行机构电气设计

小车运行机构是阻性负载，无论运动方向如何，负载转矩恒起阻碍作用。平移机构是静摩擦转矩较大造成，启动时负载转矩随转速而变化。

2.2.1 小车运行机构电机初选?总运行阻力：GZ-总运行静止阻力（N）；Gf-运行摩擦力（N）Gwl-运行部分所受重力（N）Gr-坡度阴力（N）ω-运行摩擦阻力系数，当坡度不超过0.5%时，可以不计入。

2.2.2 电机静功率?满载稳定电机静功率：Vy-运行速度（m/s）GZ-机构总效率

2.2.3 电机过载校验计算?计算中m-电机个数； -电机飞轮力矩； 电机轴上联轴器飞轮转矩；g-重力加速度9.81m/s2，式中第一项有直线运动质量引起加速度功率，在小车运行机构中占很大比例。

2.2.4 电机初选?对小车运行机构，初选考虑电机起动时功率损耗，也考虑电动机在起动时短期过载能力。这里取1.5；PJ-静功率（kW）；Pa-加速功率（kW）；Pf-克服风阻所需功率（kW）；Pb-克服坡度所需功率（kW），实际型号：YZP225S-822kW

2.2.5 变频器及低压元件配置?电机型号：YZP225S-8 PD=22kW ID=49A ；

a.变频器功率：PI-PD>0→变频器的型号：CIMR-HB4A0075 30kW 65A；403737W 80A

b.变频器电流：II≥KID→65A≥49.2×1.2

=59.04A→小车变频器型号：CIMR-HB4A0075 30kW

2.3 大车运行机构电气设计

2.3.1大车运行机构电机?大车运行机构是由运行驱动系统、转向系统及辅助控制系统组成。运行机构由驱动和轮胎组成；有四台电机分别驱动八个主动轮，八个从动轮。

2.3.2变频器及低压元件配置?电机型号：YZP200L2-6 PD=30kWID=65A

a.变频器功率：PI-PD〉0→变频器型号：CIMR-HB4A0180 75kW

b.变频器电流：II≥KID→65A≥49.2×1.2

=59.04A→大车变频器型号：CIMR-HB4A0180 75kW

2.3.3 转向和锁销?该机能在场地内做转场，转向动作由转向和锁销电机完成。

2.4 PLC控制系统及人机界面

本机采用SIEMENS S7-315 2DP PLC为控制核心，除急停保护功能外，其余逻辑控制均由PLC执行。PLC有模块扩展功能。主站设在电气房；司机室、发电机组侧为远程站。通讯方式用Profibus-DP。司机室设联动台、触摸屏、超载限制器、风速仪，对整机运行操作、监控故障及报警等功能。

2.5 安全保护

2.5.1起升机构?（1）起升、下降停止限位；（2）上升极限限位；（3）过载保护，当起升机构负荷为额定负荷95%开始报警；110%时货物只能下放不能上升；（4）超速保护；（5）上升、下降减速限位；（6）制动器打开、磨损限位（7）电机保护：加热带和温控开关。

2.5.2小车运行机构?（1）前、后行极限限位；（2）前、后停止限位；（3）前、后减速限位；（4）制动器打开、磨损限位；（5）电机保护：加热带和温控开关；（6）主梁两端设有缓冲器（8）手动纠偏功能。

2.5.3大车行走机构?（1）控制箱，设在下横梁中间，可缓慢移动大车；（2）台车端部有声光防撞报警及相应限位；（3）运行机构与电缆卷筒驱动机构有联锁；（4）转向到位和锁销开闭锁有相应的限位；（5）有登机限位。

2.5.4 整机安全保护?（1）急停按钮：联动台、电气房、下横梁中间各一个；（2）大车登机门限位；（3）司机室平台门限位。

3 结语

该新型RTG电气系统，依据客户技术规格书设计。该机在满足用户需求前提下，充分考虑设备安全可靠性及设备在紧急情况下应急操作等问题。对新RTG电气系统设计过程和思路总结，希望能对起重机电气设计工程师有一定借鉴意义。