20t桥抓技术方案.doc

金山店铁矿1#桥式抓斗吊电气改造投标技术规格书 1 金山店铁矿1# 20t桥式抓斗吊电气改造技术方案1. 设计依据及遵循标准 1.1 本方案根据武汉钢铁集团矿业有限责任公司金山店铁矿招（议）标邀请函编写。1.2 本方案引用的各机构电机参数、工况要求采自抓斗桥吊机电气改造招标书，作为本机电气改造设计和选型依据，具体数据如下：金山店铁矿1#20t桥式抓斗吊机构电机参数整机机构电 动 机型 号额定电压定子额定电流转子额定电流支持机构90KWYZR355M-10380V180A166.6A开闭机构90KWYZR355M-10380V180A166.6A小车机构7.5KWYZR160M2-6380V18A26.5A大车机构215KW2YZR200L-8380V33.5A53.5A1.3 按本方案进行的抓斗桥吊电气系统设计及电器设备成套供货符合GB3811起重机设计规范、JB4315起重机电控设备、GBJ232电气装置安装工程施工及验收规范、GB50171电气装置安装工程盘、柜及二次回路接线施工及验收规范等国家标准，力求满足业主对抓斗桥吊电气传动、控制与操作、安全保护等方面的要求。2. 设备概况武钢矿业金山店铁矿运行车间1#抓斗吊自1980年投入使用，年限已久，该桥式抓斗采用绕线式异步电动机转子串电阻的方法起动和调速，抓斗提升、开闭过程中重复多次的正反转操作，工作级别为A8级，电动机经常承受强电流、大力矩冲击，对电动机和机械部件的损伤都较为严重，且造成交流接触器、电阻箱、滑环碳刷使用寿命短，故障频繁，严重影响正常的生产。本项目将遵循该吊车工况要求对其电气系统进行技术改造，提高设备运行可靠性和安全性。金山店铁矿1#桥式抓斗吊电气改造投标技术规格书 23. 改造设计方案金山店1# 20t桥式抓斗新控制系统采用变频调速方案，采用主令有档控制方式，电气系统采用PLC控制，使用触摸屏作为系统状态监控。本改造方案是针对金山店1# 20t桥式抓斗的具体情况和现场工况环境以及其它一些要求来进行设计的，均考虑到新系统在现场时的安装、调试、维护以及和原系统的接口等问题。本方案的设计原则：保证系统的可靠性，安装、调试、使用、维护简单、方便、快捷。具体方案及主要控制器件功能概述如下： 新系统采用西门子S7系列PLC作为控制逻辑主处理器； 联动台全部采用主令开关四档给定操纵方式； 所有的操纵动作均集中在联动台上，在驾驶室对整机进行操作和控制，操作安全、方便、舒适、快捷； 采用5.7寸触摸屏作为系统监视设备，可以在触摸屏对抓斗桥吊运行的过程数据、设备状态、位置及各机构的电压、电流等以曲线或动画、棒图等形式显示。为安全可靠起见，在触摸屏上不对整机进行操控。 所有机构的主要低压电气元件，均采用西门子或者法国施耐德产品； 针对各机构均采用绕线式异步电动机，采用在转子回路串入部分起动电阻，增大起动转矩，以实现变频调速； 抓斗桥吊上设置控制、照明专用隔离变压器，控制、照明变压器装设在电源总断路器之前，变压器选用干式自冷型，其绝缘等级不低于F级。金山店铁矿1#桥式抓斗吊电气改造投标技术规格书 3 （1）总电源控制部分1. 控制部分。电源进线处设置进线隔离开关，以便于系统维修，保障检修安全。刀闸下面设总电源断路器在总电源断路器设总电源接触器，主回路电源的分断与合闸主要通过它完成。2. 保护部分。对于总电源的保护，设计有过流保护、短路保护、过载保护。（2）起升机构 起升机构（又称支持机构）的作用是：当抓斗在闭合或打开时用于支持抓斗，而当抓斗升降时则与开闭机构同步运行，共同承载。根据起重机设计规范，起升电机和开闭电机均按额定起重量的60%来选取，但在短时间内，起升电机和开闭电机均有可能承受全部起重量。根据起升机构的负载特点，考虑到短时过载和重载空中再起动工况，起升变频器功率应按电机功率大两档选取，本方案选用提升机用变频器ACS800-04，功率132KW，工作模式设定为不带脉冲编码器的DTC控制，输出频率范围060Hz，其中050Hz为恒转矩调速，用于提升和正常下降，5060Hz为弱磁恒功率调速，用于抓取物料时的高速下降。起升变频系统采用制动斩波器和制动电阻实现四像限运行，根据起升机构的工作级别，制动单元、制动电阻均选择制动功率P20 = 220KW。为减少操作疲劳，在抓斗抓取物料闭斗过程中，系统自动将起升电机刹车打开，使抓斗下沉，保证抓斗抓到足够物料，提高工作效率。（3）开闭机构开闭机构的作用是：当支持绳静止不动时，通过开闭绳的升降控制抓斗的闭合与打开，从而实现物料的挖掘与卸放，而当抓斗升降时则与起升机构同步运行，共同承载。根据开闭机构的作用与特点，开闭机构变频器、制动单元、制动电阻的选择及参数设置仍与起升机构相同，此处不再赘述。金山店铁矿1#桥式抓斗吊电气改造投标技术规格书 4（4）大车机构起重机大车运行机构采用两台电机分别驱动，通过桥架的刚性使两端电机强迫同步，负载特点为大惯量负载，因此大车变频器采用一拖二方式，变频器选用ACS550-01，功率为30KW。为保证低速时的起动转矩，大车变频器设定为无反馈的磁通矢量控制，输出频率范围050Hz，为恒转矩调速。大车变频器采用制动斩波器和制动电阻吸收减速时的再生能量，根据大车运行的负载特点，制动单元、制动电阻均选择制动功率P20 = 30KW。（5）小车机构起重机小车运行机构采用一台电机集中驱动，负载特点为大惯量负载，起制动频繁，常有点动工况，因此小车变频器选用ACS550-01，功率7.5KW。为保证低速时的起动转矩，小车变频器设定为无反馈的磁通矢量控制，输出频率范围050Hz，为恒转矩调速。小车变频器采用制动斩波器和制动电阻吸收减速时的再生能量，根据小车运行的负载特点，制动电阻均选择制动功率P20 = 1.5KW。（6）故障监控系统本系统由1台西门子S7系列PLC、1台5.7寸彩色触摸屏构成监控系统。所有输入信号经过PLC处理后再对各机构进行控制，并将抓斗吊运行的过程数据、设备状态、位置、故障等信号传输到触摸屏，在触摸屏上以直观、简洁清晰的形式显示出来。（7）司机室控制部分当设备开始启动时，警示电铃工作。当司机将对桥机进行某操作时，可通过一个脚踏开关控制该电铃，通过该电铃可警示桥机周围的人注意。联动台部分：(1) 联动台分为左、右联动台，中间是司机座椅。其中大小车主令控制器设在左侧联动台，为单手柄双机构主令，前后拨动为小车控制，左右拨动为大车控制；起升/开闭主令控制器设在右侧联动台，配合脚踏开关实现抓斗开闭动作：当不踩下脚踏开关仅前后拨动起升主令手柄，只控制抓斗的升降，当踩下脚踏开关同时又前后拨动主令手柄，控制抓斗的开闭。在联动台上还安装有各种操作按钮、转换开关、显示仪表等，对整个抓斗吊机的控制均在联动台处完成。(2) 出于安全的考虑，在操作杆的顶端设计有一个锁，操作人员操作时必须先提起该锁才能正常操作操纵杆。金山店铁矿1#桥式抓斗吊电气改造投标技术规格书 5 (3)上电后，按照联动台面板上的中文描述的方向操作操纵杆，该机的相应机构会按照描述的方向运动，各机构的速度控制均分为4档，操纵杆的操作角度越大相应机构的运行速度越快，该机的四个机构的动作可以联动操作。(4)操纵杆带有自动复位机构，当操作人员将操纵杆操作至任意位置，一松手，操纵杆便自动弹回零位。(5)对于每个机构的操作均有零位保护功能，当操纵杆离开零位操作至任意位置，如此时短时掉电源再上电，相应机构不会运行，必须将操纵杆回到零位后再操作，相应机构才会运行。（8）控制系统技术特点经过改造后的金山店1# 20t桥式抓斗控制系统具有以下特点： 主要电气元器件均采用的国际和国内知名品牌产品，具有很长的使用寿命和可靠的性能； 主回路及控制回路都非常简单、精练； 本系统控制方式：使用主令控制器控制整个门机使得操作更方便、舒适； 系统的参数可以通过触摸屏显示，并可对相关参数进行设置； 使用、维护简单方便； 价格低廉；（9）安全保护措施9.1 电气保护9.1.1紧急停止开关：联动台上设有红色蘑菇头紧停按钮，在紧急情况下可方便切断起重机主电源。9.1.2 零位保护：当联动台手柄不在零档位时，禁止主接触器合闸。9.1.3 仓门连锁保护：当司机室门和桥架走道舱门未关严时，主接触器将不允许合闸，并给出相应警示。9.1.4 电动机保护：系统将为各机构电动机提供过流、短路、I2t过载、断相、电动机过热等保护。9.2 起重量超载限制器。9.2.1 本设计将保留原有起重机上称重机构。9.3 机构行程限位金山店铁矿1#桥式抓斗吊电气改造投标技术规格书 69.3.1 起升机构设有上下极限限位开关，限位开关采用凸轮式或螺母螺杆式，当吊钩上升下降到极限位置时，停止在该方向上的运行。9.3.2 大小车在其运行的两个方向上均设有终点限位开关和预限位开关，开关采用一般机械式，其动作逻辑与保护过程同起升机构。（9）控制屏、柜体柜体是根据用户现场的实际情况和要求量身定制的柜体，具有以下特性： 屏体采用2mm钢板制作； 柜体的侧板、背板、柜门均可拆卸； 柜体的侧板、背板、柜门与柜体连接处均垫有3mm厚防尘泡沫垫 柜内安装通风风扇及过滤网设备； 柜内装设检修用照明灯具； 柜体防护等级为IP45；5、变频改造工程范围抓斗桥吊进行变频改造，其工程内容除重新制作部分外，还应包括旧电柜拆除、电缆清理、司机室的拆装还原等工作，具体项目见表1-2。 表1-2 抓斗桥吊变频改造工程项目序号项 目 名 称工 程 内 容 说 明备 注1拆旧控制柜。 整体拆除，保持完好。 需甲方协 助并停机。2拆旧起动调速电阻。 整体拆除，保持完好。3拆换旧联动台。 拆旧换新，保持完好。4清理原有电缆。 保留能用的，更换老化破损的，并做好标记。5拆旧司机室。 拆旧换新，保持完好。 6 新控制柜、电阻柜、联动台及司机室制作。 新制，按新的技术方案设计、制作及进行工厂调试。7设计与编程。 编写PLC控制程序，设计并绘制本项目的电气图纸及技术文件。8现场安装调试。 控制柜、司机室吊装、定位、接线，部分电缆敷设及PLC程序现场调试、整机试车直至交钥匙。 需甲方配合并停机。9技术文件交接。 提供全部竣工图纸、说明书及控制程序软盘。 需甲方出具验收文件。 金山店铁矿1#桥式抓斗吊电气改造投标技术规格书 76、售后服务方案（1）系统硬件和工程质量的保证期严格执行相关行业的有