16t-35m门座式起重机电控系统改造方案

李庆运

摘 要:本文讲述了16t-35m门座式起重机各机构性能及参数,并介绍了原机电控系统的弊端,着重介绍了新门机的电控系统。

关键词:门座式起重机电控系统

中图分类号:U294.27+5 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)06(b)-0080-01

1 门座起重机概述

MQ16t－35m门座起重机是港口码头前沿装卸一般散货和杂货吊钩、抓斗两用设备,它可以在工作范围内作起升、变幅、回转的单独或联合动作,操作方便、动作灵活。

MQ16t－35m门座起重机适用于轨距为10.5m平行、直线、水平设置、型号为P50的轨道。该机设有两套起升机构,另有变速箱,用于改变起升速度,卷筒为双联焊接,幅度改变采用齿条变幅机构,传动效率高。该机的旋转部分采用了三排滚柱回转支撑方式,传动为立式行星减速箱及开式齿轮传动,并装有脚踏液压卧式制动器和极限力矩联轴节,使整机结构紧凑,动作平稳。行走机构由四组32轮台车组成,其中16轮为驱动轮,各行走台车与平衡梁及其与门架均用铰接,使其均衡受力,设有新式的防爬装置、锚定装置。

2门座起重机机械性能及参数

2.1 起升系统

起升系统包括起升和钢丝绳滑轮系统。起升机构由两部单独的绞车组成,两部绞车可以单独组成或联合开动。绞车装有变速箱,在要起吊25T货物时,两变速手柄同时拨在慢档(拨向靠电机一方),在要起吊25T货物或使用16T抓斗时,两变速手柄同时在快档(拨向靠减速箱一边),绞车在运转时禁止拨动变速箱手柄,只有在停车时才能拨动变速箱手柄,起重机可以方便地使用四索抓斗装卸散货或使用吊钩装卸件货。

2.2 旋转系统

旋转系统包括转柱、水平轮和下支撑组成的回转支撑及立式电机常开式制动器极限力矩联轴器、小齿轮、大齿圈组成的回转驱动。本机旋转机构装有两套相同的驱动机构,这两套机构对称布置在两侧,这样布置可减少由于转盘的变形而产生对开式传动副的啮合影响。旋转驱动部分的制动器是常开式制动器,这样有利于司机视回转运动的实际情况,脚踏回转制动踏板,以踏力的大小控制制动过程的缓急,应当注意的是:如司机需要离开操作位置,应及时上紧制动器的手轮,以避免门座起重机失去回转控制。极限力矩联轴器是一种安全设施,只有当起重机的回转部分与机外障碍物相撞或非常操作情况,如猛烈制动时,其滑动面才起作用,以保护部件和支撑部件,不得将极限力矩联轴器作为回转摩擦阻尼器使用。本机还设有旋转锚定装置,在长时间停车,又有大风时,可用锚定。

2.3 变幅系统和行走机构

变幅系统包括臂架系统、平衡系统和驱动装置。臂架、象鼻梁、大拉杆、人字架组成臂架系统,它们的几何关系保证起重机作变幅运动时,象鼻梁端部滑轮能沿一条近似水平的曲线移动,这样既省变幅驱动功率,又便于操作,臂架系统的自重倾覆力矩由平衡系统平衡。平衡梁、配重、小拉杆组成了平衡系统。驱动装置由电机、制动器、减速器、小齿轮和齿条导向装置等部分组成,齿条导向装置兼有导向和调整齿条与小齿轮啮合状况的作用。

变幅系统质量大、构件多,运动情况复杂,为了使变幅平稳,本机采用了定子调压及液压推杆制动器,安置在机构的高速轴制动器在工作中制动。齿条导向装置处均设有终点前减速开关以及幅度限位开关,使变幅行程至终点前予以减速及减少起重机刚性冲击。

3 门座起重机的电控制系统

电控系统采用非连续性信号的采集和输出的开关量控制LCshu,此系统缺点多如线路繁琐、逻辑关系的改变较困难。每个动作机构由单独的变频器控制:一台电机单独驱动起升、另外一台单独驱动开闭,第一档起动转矩不低于1.0Me,分五档调速。为满足实际需要,装有动力制动器,制动器由电动液压推杆操纵。

变幅机构为一台电机单独驱动,制动器是电动液压推杆操纵。第一档起动转矩不低于1.0Me,分五档调速。旋转机构为两台电机同时驱动,同时控制。旋转机构是大惯量系统,风载占整个外载的70%左右,变化范围极大。第一档起动转矩不能过大,三档调速。行走机构是平移机构,由门腿的八台电机同时分别驱动。制动器是电动液压推杆操纵。

4 新门机总体方案确定

4.1 起升机构

起升机构属位能负载机构,不但要求高的转速及起制动的控制精度,而且对转矩控制要求严格。

起升机构由两个变频器分别独立控制两台电动机。根据电动机额定电流、实际运行中的电流值(最大值)、变频器运行过程中可能出现的最大工作电流、为依据来进行变频器的选择。当运行方式不同时,变频器容量的计算方式和选择方法不同。控制方式选择,选用矢量控制中带PG编码器的矢量控制方式。电气制动分为两种,一种为能耗制动,另外一种为回馈制动。能耗制动特点是构造简单、对电网无污染(与回馈制动比较),成本低廉,但运行效率低,用于容量小的电机(一般为100 kW左右)。回馈制动特点是能四象限运行,提高效率,但对电网有谐波污染,控制复杂,成本较高。用于大功率的电机(一般为200 kW以上),对于本台门机将采用能耗制动方式。

4.2 变幅机构

这个机构属于位势和摩阻负载,对转矩控制的要求不高,只对调速性能及机构起制动的迅速、平稳有较高的要求。

变幅机构一台电机用一个变频器。变频器的选择,一般以电动机的额定功率作为选择的依据,通常选额定功率比电动机额定功率大一级的变频器。控制方式选择,选用矢量控制中带PG编码器的变频控制方式。变幅机构参数配备时应着重注意设定起动时间、制动时间在保证机构起制动平稳的条件下尽量小,电气制动也采用回馈制动方式。

4.3 旋转机构和行走机构

旋转机构和变幅机构一样属于位势和摩阻负载,对转矩控制的要求不高,只对调速性能及机构起制动的迅速、平稳有较高的要求。而且旋转机构和行走机构都以风载为主,变化范围极大。旋转机构两台电机各用一个变频器,变频器的选择,一般以电动机的额定功率作为选择的依据,通常选额定功率比电动机额定功率大一级的变频器。控制方式选择,选用无PG矢量v/f的变频控制方式。旋转机构的起动时间应尽量符合实际需要,起动迅速而平稳。机构的电气制动方式必须着重考虑。对不同的工况,可选择自由制动方式与强制制动方式。在旋转机构正常停止时,可选用自由停止方式,其停止时间可按实际生产中的运行情况设定,以尽量满足司机操作门机的需要为主,强制制动方式是回馈制动与机械上的旋转抱带同时使用,其制动迅速、准确,使旋转机构在紧急状态时迅速停车。行走机构单独选用一台变频器。

参考文献

[1] 胡崇岳.现代交流调速技术.北京,机械工业出版社,2005:19-40.

[2] 陈国呈,金东海.最优化PWM模式下变频器的输出特性.见:首届全国交流电机调速传动学术会议论文集.1989:118-120.