《集装箱码头设备的电气监理》.doc

集装箱码头设备的电气监理概述近年来，随着我国改革开放的不断深入和全球经济一体化进程的快速发展，国际贸易离不开集装箱运输，集装箱运输业的兴起和发展促使了集装箱装卸机械（桥吊、轮胎吊、轨道吊、跨运车、正面吊、堆高机等）得到新需求和更新换代。作为营口港大型设备监理工作，5年多的港口设备制造监理中锻炼成长，承担监理集装箱桥吊设备共12台、场桥10台，门机55台。集装箱起重机的更新和发展，在很大程度上取决于电气传动与控制的改进。将机械技术和电子技术相结合，将先进的计算机技术、微电子技术、电力电子技术、光缆技术、液压技术、模糊控制技术应用到机械的驱动和控制系统，以实现起重机的智能化和半自动化。大型高效集装箱起重机的新一代电气控制装置已发展为全电子数字化控制系统。主要由全数字化控制驱动装置、可编程序控制器、故障诊断及数据管理系统、数字化操纵给定检测等设备组成。高动态性能变频调速控制、射频数据通讯、故障自诊监控、吊具防摇的模糊控制、近场感应防碰撞技术、现场总线、载波通讯及控制、无接触供电等将广泛得到应用。现根据本人的工作积累，对集装箱桥吊的制造，尤其是电气方面的监理谈如下体会。一、监理前期工作根据公司制定的项目制造监理实施细则规定，在进驻监理现场前期需做了如下工作。1. 熟悉制造方提供的图纸、技术规格书、审图会议纪要和电气说明书，及有关工艺、规则、标准。校核主变压器容量，起升、俯仰、小车、大车机构的功率计算和电机发热校验计算，以及电机的选用应满足交流变频调速的要求，既低频时按恒转矩输出，高频时恒功率输出的特性来进行设计选型的。起升、俯仰、小车、大车机构电机的工作制、过载系数是否能达到要求。2. 查阅图纸，引用标准、规范、技术规格书、合同签约前的技术澄清纪要和电气说明书的要求，指出设计图纸中的错误、含糊不清而需澄清解释的要点和未按电气说明书要求应具备的功能之处，提出审图意见。结合本公司多年的监理经验，为业主提出合理化建议。例如：某项目的电控使用的大功率变频器运行时要产生较大热量，而变频器本身对使用环境的周围温度、相对湿度、震动、安装场所均有要求，因此提出起重机电控室内只有一台空调是否合适？得到业主和制造方的认可，另配备一台空调冗余备用，提高了变频器工作的可靠性。3. 在熟悉、消化设计图纸、设备资料等技术文件的基础上，从电控设备类型、制造厂施工技术和工序操作上着手分析、研究所做的项目与其它同类型项目的异同点。制定出可操作性、针对性较强的监理项目检验控制表和监理部件报告（电气）。4. 参加审图会议，将提出审图意见提交与会者讨论，虚心听取使用公司、制造方意见，共同探讨业主对本案的特殊要求和码头操作惯例。并对业主在审图会上提出的意见认真落实，以避免错误出现。设计审查会形成书面会议纪要，作为现场监理工作的一个重要依据，并在现场监理过程中由监理师逐项落实检查。5. 主要监理依据： 1) 中国国家标准GB2) FEM标准“欧洲起重机械设计规范”（1998年修订版）3) IEC“国际电工委员会标准”4) 中国起重机设计规程 (GB381183)5) 中国起重机安全规范 (GB6067-85)6) 港口起重机风载规范 (中华人民共和国交通部JT/T90-94)7) 港口设备安装工程质量检验评定标准JTJ-244-948) 业主制定的技术规格书9) 由制造方提供，经业主确认的图纸和相关文件资料10) 业主与公司签定的监理协议书以及业主对该协议书进行的修改11) 本公司制定的、经业主确认的监理项目控制表 二、进口设备开箱验收和辅助设备制造过程中的检查电气设备的选择和安装应满足起重机的设计标准和规范的要求，并考虑起重机工作时的震动的影响。电气系统的设计和选型应保证设备运行的安全性、可靠性以及高性能和设备工作的高效率。集装箱起重机的电气控制系统，须考虑到起升和小车机构的单独、联合作业，电控系统及其电气设备，业主、用户一般选用ABB（瑞典原装）、SIEMENS（德国原装）、TOSHIBA GE（美国）或YASKAWA（日本原装）以及同等或同等以上质量的产品，所以进口设备是桥吊上关键设备，它的好坏直接关系到整个桥吊的性能。为保证安装到桥吊上的电气设备完整无损，符合技术规格书和图纸要求，监理须对进口电器设备进行开箱检查、验收。对进口设备的检查须特别谨慎，根据提供的开箱清单逐一检查、核对进口设备，对设备型号规格，功率，外观质量和数量及其制造厂商名称、产地进行检查核对，并对其在装卸运输过程中是否存在外部损坏、设备内部进水、线缆断线等现象进行仔细检查，发现器件型号、数量与开箱清单有差异之处，及时向业主汇报，通过业主或制造方经营部向供货商联系，监理认真做好现场文字记录和反映情况的照片。通过这些工作，对以后的产品质量保证，起到了预控作用。例如：1. 1711项目的ABB 1600KVA主变压器，在装卸运输过程中碰坏。监理检查发现后，及时取证通知业主，用户根据实际情况权衡后，将主变压器送到上海变压器厂进行整修。整修后按照产品出厂的标准进行试验，并出具了试验报告。根据修理后变压器的外观质量和上海变压器厂的试验报告及责任方对该产品质量的承诺,监理认为主变压器经修理后其性能与修理前基本一样，同意可以装上桥吊上使用。2. 在某项目进口件的开箱过程中，监理核查安装在柜内全部元件和安装件（全部由西门子供货）并检查了柜内元件布置，安装，接线，接地等。发现柜内走线槽中有裸露高电压铜排及接线柱，模块接线无编号、根据技术规格书要求故障开关应为钥匙自复位开关等问题。为了避免日后的职责不清，首先要求参加开箱检查的各方在验收纪要上签字，进一步明确问题解决措施和完成期限，以及供货商的售后服务方面的责任义务。有了上述的程序和步骤，日后的问题解决就顺利许多，铜排裸露的问题由制造方负责采用有机玻璃盒子隔离；导线接线编号问题由制造方负责将在施工中解决，自复位开关待西门子到货后制造方负责换新。3. 根据电气原理图经核对发现桥吊上由西门子进口的起升，俯仰，大车电机均与图纸不符。起升电机功率图纸规定2420KW，实际为2560 KW；俯仰电机图纸规定280KW，实际为250KW；大车电机功率图纸规定为15KW，实际为20.5KW。监理及时向制造方签发了监理通知单，提醒注意实到的设备与图纸不符问题，避免日后出现机构动作不能满足起重机的主要技术参数现象。制造方与供货商沟通后，认为电机与控制设备均为西门子配套，因此控制系统与电机配套是没有问题的,电机功率变化是西门子考虑到电机工作制问题。实际试验证明俯仰电机功率减少，前大梁升降速度能满足技术规格书要求。4. 某项目的起重机电控采用日本安川公司的变频器、PLC组成的全数字控制全变频调速系统。驱动柜由制造方组装，为了保证电控柜制造质量，监理会同本项目电气施工主管工程师、电控调试工程师一起到制造方的电气车间了解施工进度，检查质量情况。对整机共17只电控柜，检查柜体结构、尺寸、油漆，柜内元件布置、安装，内部接线等，发现进线柜内设备安装布局欠考虑，主电源电缆根本无法接到各变频器前端的接触器上，未按照电气原理图进行施工。当即找到车间负责人和设计主管人员，从电气原理、设备布置、接线可靠、敷线美观、施工方便等几个因素考虑，共同商讨整改方案，决定在柜中增设大电流汇流铜排来分配变频器电源，要求铜排之间应有足够的空间，接触器上的接线要考虑出线方便，对裸露铜排及接线柱，采用有机玻璃罩壳隔离保护；柜内元器件做局部调整。避免了电控柜运到现场无法施工再进行整改的被动现象出现。同时提出PLC进线柜内的端子排安装位置不合理，线槽太窄，建议根据柜内所能够利用的位置，尽可能将线槽放大，端子排移位得到制造方的采纳，为今后的施工提供了很大的方便。三、现场工程质量控制根据技术规格书和“监理实施细则”中的监理项目控制表内容，现场监理组人员主要采取巡回检查和项目分阶段报验相结合的原则，并以巡回检查为主，对项目的电气设备各控制点实施全面监控，发现质量问题及时提出或签发监理通知单要求整改并进行跟踪检查。1. 电气设备的安装质量如何，将影响电力传动控制系统工作的可靠性和品质，在电气设备安装前为保证电气安装质量，监理以预防为主，事先控制为原则。根据以往施工中经常出现的问题和有关电气设备安装工艺标准，首先要求制造方及时提供电气施工图，并对电装施工队具有电工资格证书的人员数进行了解，要求施工方在电气设备安装时必须按图施工，参照图纸和制造厂标准，对电控柜、操作箱、接线箱、紧停按钮、限位、高低压插座、开关等设备安装位置，明确尺寸要求，减少以后返工和整改。2. 在安装前, 对桥吊上使用的电缆托架，电缆管，软管，填料函等电缆附件材料进行检查，必须符合电缆敷设工艺标准。托架镀锌处理，电缆管、软管、填料函均无毛刺锐边。对桥吊上使用的电缆进行检查，电缆的生产厂家与技术规格书要求是否吻合，有没有代用产品，电缆敷设前储运检查,对有影响电缆质量的储运方法，监理应提出意见，保证敷设到桥吊上的电缆符合质量要求。3. 根据电气原理图、电气施工图、放线表对照电缆敷设质量和准确、对动力电缆、控制电缆和电压不同等级的电缆要求严格分开，尤其注意电缆绞拧、托架接地线余量不足、电缆铜接头压紧方式错误等情况出现。高压电缆规格型号核对，而且需单独敷设。在敷设时有部分与托架接触，采取接触部分包扎橡皮的方法。电缆拖令系统安装后检查电缆排列绑扎是否达到图纸要求。电缆屏蔽接地检查，电缆桥架与桥架之间、结件之间、避雷针接地检查。通电前查核施工方提交的主干电缆绝缘测量值，并检查接线情况。4. 起升，俯仰，小车，大车，倾转等电机铭牌、参数核对，检查安装位置正确性，防护等级是否符合该电机安装场所的防护等级要求。四大机构电机进线、接线工艺，与之相应设备（制动器、限位、编码器、冷却风机、液压站、接线箱）的接线检查，应符合工厂工艺要求。编码器为桥吊电控的重要电气配套件, 它能否按照产品说明书的要求安装将直接影响编码器寿命，涉及到桥吊电控设备能否正常工作。为此监理对编码器的安装应特别关注。5. 变频调速系统以其优越于直流传动的特点，在桥吊上被作为首选的传动方案，现代变频调速基本都采用16位或32位单片机作为控制核心，从而实现全数字化控制，调速性能与直流调速基本相近。变频器在使用中，是否能满足传动系统的要求，变频器的参数设定在调试过程中是非常重要的，如果参数设置不当，会导致起动、制动的失败，或工作时常跳闸，严重时会烧毁功率模块IGBT或整流桥等器件,变频器不能正常工作。所以，监理必须熟悉变频器的参数设置。在调试之前根据桥吊的主要技术参数（机构起动时间、制动时间、制动方式、重载、轻载负荷等），对原出厂值不合适的予以重新设定，一般可以从以下几个方面对变频器出厂参数的默认值进行设置：1) 确认电机参数，变频器在参数中设定电机的功率、电流、电压、转速、最大频率，这些参数可以从电机铭牌中直接得到。2) 变频器采取的控制方式，即速度控制、转距控制、PID控制或其他方式。确定控制方式后，一般要根据控制精度，需要进行静态或动态辨识。3) 设定变频器的启动方式，一般变频器在出厂时设定从面板启动，在现场可以根据实际情况选择启动方式，可以用面板、外部端子、通讯方式等。4) 给定信号的选择，一般变频器的频率给定也可以有多种方式，面板给定、外部给定、通讯方式给定，当然对于变频器的频率给定可以是几种方式的一种或几种方式之和。正确设置以上参数之后，变频器基本上能正常工作，要获得更好的控制效果，只能根据实际情况修改相关参数。5) 一旦发生参数设置错误的故障后，变频器都不能正常运行，可根据说明书进行修改参数。如果不行，最好是把所有参数恢复出厂值，然后按步骤重新设置，对于不同公司的变频器其参数恢复方式也不相同。6. 机构电机初次通电，变频器需做如下检查：1) 检查确认线路的正确性。2) 确认所确定的代码（尤其对与起动有关的部分）。3) 运行方式设定是否正确。4) 测量输入电压，R、S、T三相电压。5) 测量直流PN电压值。6) 测量开关电源各组电压值。7) 检查驱动电路插件接触情况。8) 检查面板电路插件接触情况。9) 上述检查无疑异，通过面板频率设置，方能通电试转。7. 起升、俯仰、小车机构的制动器，其性能好坏直接影响桥吊工作的安全性，如何检查其性能和效果是否达到设计要求，是一个棘手问题，需和用户、制造方质检人员一起商讨试验方案，通常做法是在空卷筒状态下进行制动器调试，给以设定的力矩电流值（），通过测量电流换算出制动力矩，来进行模拟试验。监理应全过程参与试验，记录电流数据，旁站检查制动器动作情况。8. 对于电控系统，监理至少了解PLC 的编程语言、编程器操作方法、离机-联机状态下程序、数据修改调试等。速度控制器主要结构及各主要环节元器件的分布位置, 各跨接线、接口、联线定义以及内部各种参数设置、计算、调试方法。CCMS的功能和软件应用。9. 各种安全联锁保护装置，在系统调试前，首先检查限位开关、传感器的型号、规格、安装质量、防护等级及进线情况，起升、俯仰卷筒的超速继电器在安装前应检查其型号、规格、量程，监理旁站检查超速试验，确认达到技术规格书要求，保证试车安全进行。 在系统调试过程中，对电器的功能、运转、联锁保护、报警紧停要做到旁站检查，同时关注各种报警及PLC程序控制系统对整机的保护、变频器的参数设定、与PLC通信（人为制造通信中断故障，电控主回路应切断。）、数据故障诊断及显示正确性能否达到技术规格书的要求。10. 试验过程中对高压柜、电控柜、机构电机、电缆、仪表指示等工作情况均做详细检查，无异常噪声、震动和过热等异常现象产生，制动器动作正常，无发热现象，机构焊缝无裂纹，紧固件和活动件无松动现象，电机温升正常。11. 在功能试车前认真审查试车大纲，结合技术规格书、审图会议纪要和电气说明书内容，补充试验项目，确认各项联锁保护装置和本机特有的功能是否均已列入试验大纲中。同时，监理应认真检查起升、俯仰、小车机构的主要机械部件的安装质量，并做好记录，凡测量数值与有关要求不符合的均要求承包方重新进行调整，直至合格为止。12. 试车中按照试车大纲所规定项目逐一进行试验，监理做好相关的数据记录，实质性的工作是对机械性能和参数的检查，根据试车过程中暴露的问题以及用户反馈的意见，及时提出整改，试验结果尽可能数量化，使业主能得到一套完整的、有价值的资料，便于今后追溯。四、重大事故处理在监理工作中发现重大问题时，诸如重大质量问题、进度严重受阻威胁竣工日期，项目总监除在日常报表中及协调会上反映外，应编写重大事故报告向总监理师书面汇报。重大事故报告应写明事故情况、事故原因、可能解决的方案等，由总监理师审批后报顾客承包方，并协商处理意见。例如，某项目在吊装桥吊的电控柜时，由于不可抗力的外界因素，导致ABB电气控制柜EHS.1.4、EHS.1.5、EHS.1.6（直流电源柜）、EHS.2（起升1/俯仰）、EHS.3（起升2）、EHS.4（小车1）、EHS.5（小车2）、EHS.6（大车1）、EHS.7（大车2）损坏，监理在第一时间内电话向业主、用户汇报，并现场取证，以书面报告、照片形式，在24小时之内向业主、用户、公司汇报了事情经过，使之有足够的时间来应付突发的事故，采取相应的措施争取主动，有效地保护了业主、用户的利益。并且跟踪追溯电控柜的处理情况和修复进度，签发监理通知单，表明监理对处理事故的立场。及时召开电控柜损坏事后处理的三方会议，就本机的生产进度、电控柜安装、制造过程中的安全问