关于龙门吊三层箱高小车减速技术改进

蔡俊敏 蔡琦

【摘要】：龙门吊起升机构的作用是实现集装箱或吊具升降运动，它是龙门吊最主要的工作机构。随着国际航运业的发展，对集装箱进出港口提出更高的要求，集装箱龙门吊的起升高度、起升重量不断增加。这使得起升机构对其硬件提出了更高的要求，来完成如此大的起升量。起升运行允许在其中一个方向起升驱动器运行时必须所有的起升运行允许在正确的状态。起升运行允许包括如下控制电源接通，运行机构的操作站复位。起升/大车（hoist/gantry）停止继电器闭合通过温控开关检查的驱动器、起升电动机温度正常起升许可逻辑允许起升时，起升机构按照手柄命令的方向运行，许可逻辑不成立时，一个停止命令将送到变频器，从而起升机构产生正常的再生停止生。

【关键词】：起升；保护；变频驱动；负载；矢量

1.绪论

龙门吊起升机构的作用是实现集装箱或吊具升降运动，它是它是龙门吊最主要的工作机构。起升机构除了采用集装箱吊具起吊集装箱外，还可以通过吊钩对重件、件杂货进行装卸作业。龙门吊的起升机构由一组或两组对称布置的起升绞车（分别由一台或两台电动机驱动）相应的联轴节、制动器、减速器等部件组成，通过驱动钢丝绳卷筒进行卷扬动作。由于司机对起升高度判断失误时带重箱全速运行可能撞倒前一个箱子，俗称“打保龄”。为预防事故，避免给公司造成重大损失，需要在硬件上加层保护，当起升在三层箱高以下时，即使司机以全速操作，小车行进也只有30%的速度，一方面确保司机能安规定操作，另一方面即便司机一时粗心造成误操作，也有时间及时处理避免安全事故的发生。

2.起升控制

起升机构由一台180KW交流永磁变频电动机驱动，电机额定电压380伏特，额定转速为760/1700RPM。空载运行速度为70m/s,额定负载运行速度25m/s 起升驱动器的额定电流为500A。起升电机用一套变频调速装置——日本富士 5000VG7S港机专用变频器驱动，采取先到先服务的控制方式（联动台上右边起升和大车共用一个十字手柄）, 可分别不同时地运行起升或大车机构。起升机构为带PG矢量控制。

2.1 起升控制过程

起升和下降各有4至5个档位，手柄在不同档位间变化时，手柄给PLC的数据是连续变化的。司机通过司机室联动台上的起升手柄手动操作，手柄的方向触点触发运行方向命令，手柄动作时通过绝对值光电编码器发送一个格雷码至PLC远程输入／输出摸块。经过匀加减速运算（加减速时间在程序中设定）后送到起升变频器驱动起升电机。起升电机通过旋转编码器将电机转速反馈给起升变频器，而将转速、电流、转矩等信号发送至PLC，在PLC中进行运算，再反过来控制电机。例如在满载时，输出最大恒转矩，可达到额定转矩的170%甚至更高；而在空载或轻载时，为了提高工作效率，充分发挥电机功率，在PLC中利用起升变频器送来的转速、电流、转矩等信号进行运算，模拟恒功率控制，实现基速以下恒转矩控制，基速以上恒功率控

2.2 起升机构运行允许

运行允许在其中一方向起升驱动器运行时必须所有的起升运行允许在正确的状态。起升运行允许包括如下

 控制电源接通，运行机构的操作站复位。

 无驱动器故障

 驱动器与PLC连接正常

 无驱动器变压器接地故障

 起升/大车停止继电器闭合

 通过温控开关检查的驱动器、起升电动机温度正常

 交流电源正常

 驱动器空开闭合

 无大风

起升许可逻辑允许起升时，起升机构按照手柄命令的方向运行，许可逻辑不成立时，一个停止命令将送到变频器，从而起升机构产生正常的再生停止。

当起升机构碰到上升极限限位时，要想退出极限位置，必须在按旁路按钮的同时反向打手柄方可退出极限位置。

起升上升允许

起升允许上升运行前，必须先满足上升运行允许。

起升上升允许的条件包括

(1) 接上吊具 如果未接上，便使用维修操作。

(2) 在吊具状态时，锁销完全闭锁或开锁。

(3) 在吊具状态时吊具油泵必须运行。

(4) 在吊具状态时上架必须锁住

2.3 起升高度H

起升运行用手柄控制，分别分为上下五档速度 有手柄发射信号给PLC。PLC把信号传输给变频器来完成。运行时一般是吊具离地面0.5M来算到上冲顶保护18.24M结束。

3.改进方式步骤

3.3.1起升高度的选择

起升上停止是12.8M 下停止在1M。一层箱子是2m多 我们在软件设计中穿入数据在起升吊具拉到6.5M的时候，小车向前或向后的速度就有所限制让司机有个反馈时间

3.3.2小车速度的限制

因为雨天、大风天，司机对起升高度判断失误时带重箱全速运行可能撞倒前一个箱子，俗称“打保龄”。为预防事故，避免给公司造成重大损失，需要在硬件上加层保护，当起升在三层箱高以下时，即使司机以全速操作，小车也只有30%的速度，一方面确保司机能安规定操作，另一方面即便司机一时粗心造成误操作，也有时间及时处理。

3.3.3外部線路的连接和改进

经过实验我们用凸轮限位实现这一控制，但现有凸轮开关的单个凸轮片触点行程不够，如更换凸轮开关每个价格在6000多元，共需8万以上，成本太大，另还存在120vPLC输入点无备用及线路布置等问题，经过班组的多次技术讨论分析，通过起升上减速凸轮限位和两备用凸轮限位相并接，修改程序及合理布线等方法，解决了以上的难题，以零成本完成了此项改造。

4.结 束 语

经过两个多月的设计和研究，龙门吊三层箱高小车减速技术改进基本开发完毕，其功能基本符合公司作业安全的需求。通过此次设计，使我受到了一次用专业知识、专业技能分析和解决问题的全面系统的锻炼。使我在综合知识的选用方面，在程序修改的基本思想、方法方面，以及在常用编程设计思路技巧的掌握方面都能向前迈了一大步。待系统完善后将具有一定的实用价值。

5.参考文献

［1］蒋国仁 岸边集装箱起重机[M] 湖北科学技术出版社2001年11月

［2］上海振华港机厂 龙门吊维修保养手册 [J] 2005年10月

［3］港电教研室 港口电气控制[J] 2006年4月

［4］黎明森，黄有方 现代港口电气自动化工程技术手册主编[M] 人民交通出版社 2006年4月

作者简介

蔡俊敏（1982－），男，浙江宁波人，本科，高级技师，宁波大榭招商国际码头

蔡琦（1983－），男， 浙江宁波人，本科， 技师，宁波大榭招商国际码头,研究方向：龙门吊的控制应用。