WD500固定式桅杆起重机设计说明

WD500 固定式桅杆起重机固定式桅杆起重机 说计说明书说计说明书 武桥重工集团股份有限公司武桥重工集团股份有限公司 2011 年年 9 月月 目 录 1 主要设计规范 1 1 1 设计规程和安装标准 1 1 2 材料标准 1 2 设计参数 1 2 2 主起升机构 2 2 3 变幅机构 2 3 主要系统 3 3 1 金属结构 3 3 1 1 吊臂和吊臂铰座 3 3 1 2 三角架 4 3 1 3 平台 通道 阶梯和直梯 4 3 2 机构 4 3 2 1 起升机构 5 3 2 2 变幅机构 6 3 2 3 起升机构及变幅机构安全装置 7 3 3 电气 7 3 3 1 概述 7 3 3 2 主要技术参数 9 3 3 3 电气供货范围及要求 9 3 3 4 主要设备选型 12 3 3 5 系统操作及要求 13 1 500 吨起重机用于南充化工园临时大件码头 该起重机的额定起重量为 500 吨 重载起升速度为 1m min 起升高度在码头面上为 16m 在码头面以下 为 15m 同时设有 50 吨副起升机构一套 起重机主要由吊臂 吊臂铰座 三角 架 主钩起升机构 变幅机构 电气系统及安全装置组成 1 主要设计规范主要设计规范 1 1 设计规程和安装标准 1 GB T 3811 起重机设计规范 2 GB T 6067 85 起重机械安全规程 4 GB T 5905 起重机试验规范和程序 5 JB T 4315 97 起重机电控设备 6 GB T 11345 89 钢焊缝和超声波探伤方法和探伤结果分级 7 GB8918 2006 重要用途钢丝绳 8 GB T10051 起重吊钩 9 JTJ280 2002 港口设备安装工程技术规范 10 JTJ244 2005 港口设备安装工程质量检验标准 1 2 材料标准 1 GB T 699 99 优质碳素结构钢 2 GB T 700 88 碳素结构钢 2 设计设计参数参数 2 1 整机参数 利用等级 U4 载荷状态 Q2 工作级别 A4 最大起重量 500t 最大起重力矩 500t 30m 工作幅度 10m 37m 2 起升高度 15 16m 以码头平面为基准 吊臂长度 42m 计算最大风速 工作状态 16m s 相对湿度 0 100 工作环境温度 25 35 整机电源 三相四线制 500kW 380V 50Hz 整机重量 400t 使用寿命 30 年 2 2 主起升机构 额定起重量 500t 钢丝绳倍率 28 钢丝绳型号 38NAT 8xK36WS IWRC 1870 卷扬机型号 M4PSF90 钢丝绳额定拉力 220kN 起升速度 1 0m min 重载 2 0m min 空载 容绳量 445m x2 电机型式 功率 YZP315M2 6 132kW 卷扬机重量 38t 利用等级 T4 载荷状态 L2 机构工作级别 M4 2 3 副起升机构 额定起重量 50t 钢丝绳倍率 6 钢丝绳型号 28NAT 8xK36WS IWRC 1870 卷扬机型号 M4PSF50 钢丝绳额定拉力 95kN 起升速度 10m min 重载 20m min 空载 3 容绳量 216m 电机型式 功率 YZP315S 6 90kW 卷扬机重量 15t 利用等级 T4 载荷状态 L2 机构工作级别 M4 2 4 变幅机构 钢丝绳倍率 40 钢丝绳号 38NAT 8xK36WS IWRC 1870 卷扬机型号 M4PSF90 钢丝绳额定拉力 220KN 容绳量 780mx2 电机型式 功率 YZP315M2 6 132Kw 2 卷扬机重量 45t 变幅速度 0 2m min 变幅角度 25 78 利用等级 T4 载荷状态 L2 机构工作级别 M4 3 主要系统主要系统 500t 三角桅杆起重机具有结构简单 力传递清晰 有足够的强度 刚度 整体稳定性 局部稳定性 有足够的抗倾覆稳定性 整机性能安全可靠 维修 保养方便等特点 本机由金属结构 工作机构 卷扬机房 司机室 维修支架等组成 结构 有吊臂 三角架和前后铰座 工作机构有起升和变幅机构 该机结构设计合理 机构运行平稳 操作方便准确 3 1 金属结构 该机金属结构安全 可靠 耐用 满足在各种工况下的强度 刚度 疲劳 4 局部稳定性 整体稳定性和抗倾覆稳定性要求 吊臂和三角架结构简单 受力 明确 传力直接 无应力集中 所有的钢板 型材在焊接前经过平整和表面喷丸除锈处理 板材的下料采 用自动切割机成形 3 1 1 吊臂和吊臂铰座 吊臂总长 42m 吊臂总重 107t 吊臂采用钢箱梁三角形臂架 臂架主肢截面尺寸 1800mm 820mm 其 中盖板厚 16mm 腹板厚 16mm 材质为 Q345B 横撑截面尺寸 1300mm 1000mm 板厚均为 16mm 材质为 Q345B 臂架底部铰座中心距 8m 在臂头安装有起升转向滑轮 起升定滑轮组 变幅滑轮组 吊臂铰座结构形式为钢板拼接成的底座 采用 Q345B 材料 吊臂与前铰座 之间采用大销轴连接 销轴材料采用 42CrMo 锻件 其轴套采用铜套 销轴中 心距码头面高 1360mm 1160mm 200mm 距码头边缘 23m 前铰座和预埋在 码头上的锚固件焊接成一个整体 3 1 2 三角架 三角架的前撑杆铰点设在距吊臂铰点 1 5m 处 与吊臂共用前铰座 使水平 力部份得以抵消 三角架前撑杆的铰点和后拉杆的铰点距离为 18 0m 后拉杆 通过后铰座锚固在码头平面上 后座横向距离为 8m 三角架由钢箱梁组成的三角形门架结构 横梁采用箱型结构 三角架后拉 杆与后铰座间采用销轴连接 销轴材料为 42CrMo 锻件 销轴中心距主甲板高 1044mm 844mm 200mm 三角架前撑杆与臂架共用前铰座 三角架顶部安装变幅 定滑轮组 主钩导向滑轮组 变幅平衡滑轮 三角架架总重为 105t 3 1 3 平台 通道 阶梯和直梯 1 平台 通道 阶梯和直梯设置在便于设备的检查与修理处 所有的梯子 踏步 平台和通道平面采用热浸锌的格栅防滑板 2 在平台的四周以及通道 梯子的适当位置设防护栏杆 上层栏杆的高度 不低于 1 05m 中间栏杆的高度不低于 0 6m 底部边缘设置不低于 70mm 的挡 板 5 3 阶梯坡度不大于 50 直梯仅用于不经常通行的地方 4 直梯的高度不大于 5m 超过 2 5m 高的梯子设置安全罩 3 2 机构 本机能做起升和变幅动作 起升和变幅机构不能同时进行作业 采用电气 互锁 起重机各机构起动 制动加速度完全能满足核电站重大件对运输状态的 水平 垂直加速度的安全要求 机构启动时 速度逐渐递增 最高速度为额定速度 加减速度时间由 PLC 控制 机构制动在速度几乎为零时 制动器制动 保证工作安全平稳 起升机构和变幅机构等主要驱动机构均采用交流变频电机 各相关的机构 设置必要的联锁及安全保护装置 吊臂在起升的最大角度时 重大件与吊臂之间保留安全距离 3 2 1 起升机构 起升机构包含主副两套起升机构 分别由起升卷扬机 滑轮组 吊钩等组 成 3 2 1 1 主起升机构 主卷扬机采用一台变频电机驱动一台双出轴减速机 减速机的两输出轴分 别驱动一个卷筒 一根钢丝绳通过平衡滑轮在起升机构定 动滑轮间作 14 2 倍的缠绕 钢丝绳的两端通过转向滑轮分别进入起升卷扬机的两个卷筒 钢丝 绳额定拉力为 22t 2 电机功率为 132kw 吊钩起升速度 1 0m min 卷筒容绳 量为 445m 2 采用标准绳槽 卷扬机技术参数 A 额定接力 22t 2 B 额定绳速 14m min C 钢丝绳类型 38NAT 8xK36WS IWRC 1870 D 卷筒名义直径 1200mm E 卷筒长度 1500mm F 电机型号 YZP315M2 6 G 电机功率 132Kw H 减速机型号 M4PSF90 I 高速轴制动器型号 YWZ5400 125 J 安全制动器 SBD250 C 减速机型号为 M4PSF90 为单输入 输出轴设计 其一个输入轴通过鼓型 6 齿式联轴器接变频电机 两输入轴各接一个型号为 YWZ5400 125 制动器 每一 输出轴分别驱动一个卷筒 主起升机构设置三套常闭式制动器 减速机的输入轴上装设一个运行制动 器和一个紧急制动器 该制动器为电力液压块式制动器 低速轴的卷筒上装设 一套 两个 安全制动器 其型号为 SBD250 C 为液压钳盘式制动器 在正 常工作时 电动机运行前先将紧急制动器和卷筒安全制动器打开 当两套制动 器完全打开后给主电机发出指令 主电机开始运行 当电动机的扭矩建立并达 到要求时工作制动器打开 关闭时先电气制动后再由工作制动器机械制动 当 电动机完全停止运转后紧急制动器和安全制动器再关闭 电路中设有紧急停止 当发生故障或其它原因需要紧急停止时 按下急停按扭三套制动器同时动作 保证整过机构的安全 如系统检测发现非正常 超载 超速等 工作报警会自动 停止运行并紧急制动 制动器的安全系数 工作制动器 紧急制动器为电动机 额定扭矩 2 0 2 1 倍 安全制动器为卷筒最大扭矩 1 9 2 0 倍 系统中还设有过 欠缠绕保护装置 控制提升高度的上下报警和限位 在主起升机构中还设有各种安全保护的联锁开关 主起升机构在吊臂顶部 定滑轮组下加设重锤式高度限位 防止起升机构的高度限位出现故障造成吊钩 冲顶 3 2 1 2 副起升机构 副起升机构由起升卷扬机 滑轮组 吊钩等组成 最大起重量为 50 吨 副起升机构的卷扬机采用一台变频电机驱动一台减速机 带动一个卷筒 单绳额定拉力为 95kN 采用钢丝绳的型号为 28NAT 8xK36WS IWRC 1870 电机为 YZP315S 6 功率为 90kw 减速机为 M3PSF50 速比为 50 钢丝绳 倍率为 6 起升速度 10m min 卷筒容绳量为 240 米 采用标准绳槽 3 2 2 变幅机构 变幅机构由变幅卷扬机 三角架上的定滑轮组 吊臂头部的动滑轮组 钢 丝绳和平衡滑轮组成 变幅卷扬机采用两台变频电机驱动一台双出轴减速机 减速机的两输出轴 分别驱动一个卷筒 一根钢丝绳通过平衡滑轮在变幅机构定动滑轮间作 20 2 倍的缠绕 钢丝绳的两端通过转向滑轮分别进入变幅卷扬机的两个卷筒 钢丝 绳额定拉力为 22t 2 电机功率为 132kw 2 卷筒容绳量为 780m 2 采用标 准绳槽 7 卷扬机技术参数 A 额定接力 22 0t 2 B 额定绳速 36 78m min C 钢丝绳类型 38NAT 8xK36WS IWRC 1870 D 卷筒名义直径 1500mm E 卷筒长度 1500mm F 电机型号 YZP315M2 6 G 电机功率 132Kw 2 H 减速机型号 M4PSF90 I 高速轴制动器型号 YWZ5400 125 J 安全制动器 SBD250 C 减速机型号为 M4PSF90 为双输入 输出轴设计 其每一输入轴通过鼓型 齿式联轴器各接一变频电机 两输入轴各接一个型号为 YWZ5400 125 的制动器 每一输出轴分别驱动一个卷筒 变幅机构设置三套常闭式制动器 减速机的一输入轴上装设一个运行制动 器 另一个输入轴装有紧急制动器 该制动器为电力液压块式制动器 低速轴 的卷筒上装设一套 两个 安全制动器 其型号为 SBD250 C 为液压钳盘式 制动器 在正常工作时 电动机运行前先将紧急制动器和卷筒安全制动器打开 当两套制动器完全打开后给主电机发出指令 主电机开始运行 当电动机的扭 矩建立并达到要求时工作制动器打开 关闭时先电气制动后再由工作制动器机 械制动 当电动机完全停止运转后紧急制动器和安全制动器再关闭 电路中设 有紧急停止 当发生故障或其它原因需要紧急停止时 按下急停按扭三套制动 器同时动作 保证整过机构的安全 如系统检测发现非正常 超载 超速等 工 作报警会自动停止运行并紧急制动 制动器的安全系数 工作制动器 紧急制 动器为电动机额定扭矩 2 0 2 1 倍 安全制动器为卷筒最大扭矩 1 9 2 0 倍 系统中还设有过 欠缠绕保护装置 控制变幅角度的报警和限位 3 2 3 起升机构及变幅机构安全装置 A 最大起升高度前的减速限位器 B 最大起升高度时的自动停止限位开关 C 极限起重高度重锤限位器 D 最低位置前的减速限位器 E 最低位置时的自动停止限位开关 8 F 超负荷报警装置 1 起升负荷达 90 额定值时 司机室内灯光显示 提示操作司机不要超 载 2 起升负荷达 100 额定值时 灯光显示和声音报警 提示操作司机不 要超载 3 起升负荷达到额定负荷的 110 时 灯光显示和声音报警 延时断 停止起升 但允许向安全方向运行 延时断电后一次性锁定 当载荷信号降至 95 额定起重量极限位以下 才恢复各机构正常运行 G 起升和下降超速保护装置 H 超速保护装置 I 防桅杆臂架后倾装置 3 3 电气 3 3 1 概述 500T 人字桅杆起重机的电气设计和设备选择 遵循安全性 可靠性 科学 性及高效节能 维修使用方便等原则 电器设备的选择和安装适用于使用环境 条件及满足起重机安全有效运行的需要 整个电气系统及电气设备符合起重机 械的标准要求 3 3 1 1 机构基本组成 500T 人字桅杆起重机主钩额定起重量为 500T 副钩 50T 配置 500T 吊钩 1 只 50T 吊钩一只 配置一组双联变幅卷扬机 一组双联主钩卷扬机 均采用 起重变频带强迫风冷电动机驱动 3 3 1 2 电气系统主要组成 起重机的主电源由配电房提供 电制为 AC380V 5P 50Hz 卷扬电机的驱动全部采用变频调速装置 机构在由高速转为低速或吊重下 降的过程中产生的能量通过外部能耗电阻释放 能耗电阻单独放置在电阻柜内 每个变频器输入端加装输入交流电抗器 以减小谐波影响和提高功率因素 控 制部分采用 SIEMENS 公司的 S7 400 系列 PLC 实施整机控制 安全保护与联锁 以及故障诊断和状态监视等 变频调速装置与 PLC 及监控装置之间采用 Profibus DP 总线通讯 能快速 控制和监视设备运行状态 9 低压电器采用西门子等公司产品 还设有力矩保护装置 安全保护装置 紧急停止保护 视频监控系统 起 重机司机室操纵台及照明系统等 臂架根部应使用电线与起重机结构连接 以 达到整机可靠接地的要求 3 3 1 3 起重机工况 主钩 Q1 1 132KW 载荷 500T 空载时可两倍额定速度 变幅 B1 2 132KW 刚性连接 副钩 90KW 载荷 50T 空载时可两倍额定速度 3 3 1 4 电源 动力电源 AC 380V 50 Hz 三相五线制 电机额定电压 AC380V 3P 50Hz 正常照明电源 AC220V 2P 50Hz 其他 AC220V 2P 50Hz 或 DC24V 3 3 1 5 引用标准 本项目的设计 制造 安装 调试 检测等将严格按照以下相关标准和规 范执行 GB3811 2008 起重机设计规范 GB T232 82 电气装置安装工程施工及验收规范 起重机电气装置 篇 GB6067 85 起重机械安全规程 JB T 4315 1997 起重机电控设备 GB12602 起重机械超载保护装置安全技术规范 GB5905 86 起重机试验规范和程序 3 3 2 主要技术参数 3 3 2 1 主起升卷扬机 电机型号 起重变频带强制风冷电动机 电机功率 132KW 电机极数 6 极 10 电机数量 1 台 高速轴设运行制动器 紧急制动器和增量型编码器 低速端设安全制动 器 制动器均含打开闭合确认限位开关 并设有过欠缠绕保护装置 3 3 2 2 变幅卷扬机 电机型号 起重变频带强制风冷电动机 电机功率 132KW 电机极数 6 极 电机数量 2 台 高速轴设运行制动器 紧急制动器和增量型编码器 低速端设安全制动 器 制动器均含打开闭合确认限位开关 并设有过欠缠绕保护装置 3 3 3 电气供货范围及要求 配置以下安装于机舱内的变频传动柜 PLC 控制柜 制动电阻箱和操纵台 等控制装置和其他辅助装置 3 3 3 1 电控系统供货范围 名称数量备注 起重机控制系统起重机控制系统 低压配电保护柜 1 套 西门子低压电器 PLC 控制柜 1 套 SIEMENS S7 400 主起升变频传动柜1 套变频器 输入交流电抗器 主起升变频器制动电阻柜1 套不锈钢电阻 变幅变频传动柜2 套变频器 输入交流电抗器 变幅变频器制动电阻柜2 套不锈钢电阻 司机室 含操作台 控制 柜等 1 套主令控制器 双轴无级手柄 零位保护 ET200 触摸屏等 力矩限制器1 套 大风报警仪1 套 照明系统1 套 11 整机电缆1 套 整机限位装置1 套 避雷装置2 套 视频监视系统1 套进口彩色一体机 摄像头数量为 4 台 防 护等级为 IP55 一个 9 液晶显示屏 画 面分割器切换 安装用材料钢管 桥架 槽钢 软管等 辅助接线箱等辅助设施含维修箱 接线箱 3 3 3 2 供货技术要求 3 3 3 2 1 配电保护柜 起重机配电设备主要包括 380V 设备 380V 电源进线总开关采用框架式开 关 各动力 照明 控制回路的分开关采用塑壳式开关 这些设备应装于金属 封闭式结构的柜子中 柜子应有可开闭的门 配电保护柜设有各种低压电器用于控制电源的接通 断开和电气设备的保 护 对整机电源进行配电可实现对电源的控制 馈电及测量 操作人员可在操作台使用开关控制总断路器以接通或切断总电源 当传动 机构电源被切断后 照明等辅助电源仍应保留 电源进线回路 所有的动力 照明及控制回路设有符合规范或标准要求的 电气保护及联锁装置 全机的电气设备及线路装设如下的电气保护及联锁装置 a 短路 b 过负荷 c 欠电压 d 缺相 e 超速 f 过热 g 防止零位爬行 h 漏电 i 过流 j 其它 12 电源进线屏还应装设必要的电源信号灯及测量仪表 主要有电流表 电压 表 3 3 3 2 2 力矩限制器 吊钩有一个称重信号传感器 臂架有一个角度信号传感器 专用控制器 独立显示仪表 1 起升负荷达 90 额定值时 司机室内灯光显示 提示操作司机不要超 载 2 起升负荷达 100 额定值时 灯光显示和声音报警 提示操作司机不 要超载 3 起升负荷达到额定负荷的 110 时 灯光显示和声音报警 延时断 停止起升 但允许向安全方向运行 延时断电后一次性锁定 当载荷信号降至 95 额定起重量极限位以下 才恢复各机构正常运行 3 3 3 2 3 工业视频监视系统 配备完善的 高清晰度工业电视监控系统 整个系统共设 4 部摄像头 摄 像头为彩色 司机室内设一台 9 彩色平板监视器 画面可分割切换 可通过设在各处 的摄像头观察运行情况 4 个摄像头用于监视起升和变幅卷扬机 3 3 3 2 4 照明系统及电源插座 a 起重机设置合适的照明装置 以保证昼夜能进行安全作业 在司机室 电气室 机房 阶梯 走道 平台应有合适的照明 同时还应设置作业的工作 照明 司机室 电气室 控制屏和机房采用日光灯照明 其它室外照明采用高压 钠灯 b 机上各部位及作业面的平均照度值不低于如下数值 司机室 150LX 电气室及机房 150LX 13 通道 平台 阶梯 25LX 机下码头面 50LX 作业面 50LX c 在司机室 机房 电气室 阶梯等处应设应急照明装置 以保证突然断 电时 人身及设备的安全 d 照明灯具应采用耐腐蚀 防震 防潮的产品 室外灯具有防水 防尘的 功能 照明灯具应采用光效高 发热低 显色指数高的产品 照明灯具的功率 因数应在 0 9 以上 e 司机室外的照明灯具在司机室控制 起重机在适当的位置设置若干电源插座 以供正常维修使用 电源插座应 设在有漏电保护的电路中 起重机顶部应装有红色航空障碍灯 其控制方式为自动 即使正常供电中 断时 障碍灯也能通过应急电源或自备电源正常工作 3 3 4 主要设备选型 3 3 4 1 变频器选型 电控系统的变频器采用 ABB 或西门子变频器 适用于起重工况 采用带 PG 的矢量闭环控制方式 支持 Profibus DP 通讯协议 并配备输入电抗器 3 3 4 2 PLC 选型 本系统的 PLC 采用 SIEMENS 公司的 S7 400 系列 ET200 分布站 3 3 4 3 触摸屏 采用 14 真彩触摸屏 适用于现场控制终端和人机对话终端 用于工业环 境中 抗干扰能力强 操作系统和监控软件为中文界面 显示如下内容 起重机总的运行时间 过负荷显示报警及记录 诊断故障原因 起重机运行声光报警显示 各机构电机工作时间统计及记录 各种装置的报警信息 以闪烁文字和报警声方式 各机构设备运行及故障信息 14 各机构运行时间统计 其它必须显示的信息 同时具备主要故障 凡是能造成整机停止和机构停止的故障 历史记录的 自动保存 故障查询 操作帮助和故障打印 不同操作权限设定及其它具备的 智能化功能 司机室内装有一个数字时钟 3 3 4 4 其他设备选型 包括断路器 接触器等重要设备为西门子等国际知名品牌产品 按钮指示 灯 转换开关等采用国内知名品牌的产品 3 3 5 系统操作及要求 3 3 5 1 系统操作 起重机司机室室内设置起重机操纵台 起重机作业由司机室统一操作 操 作人员可以在司机室内操作起重机的运行 起重机操纵台分为左右两个联动台 每个联动台上有一个主令手柄 左联 动台上的操作手柄控制吊钩机构 前推控制吊钩下降 后退控制吊钩上升 右 联动台上的操作手柄控制变幅机构 前推控制变幅下降 增幅 后退控制变 幅上升 减幅 操作手柄选用双轴无级手柄 是弹簧复位的 可锁定在零位 并且可以用 安装在其手柄上的按钮开关释放 起重机操纵台上还设置触摸屏及其他与系统运行相关的指示灯 和按钮等 起重机操纵台上设置选择开关 用于选择满载工作速度和轻载快速 当选 择为轻载快速状态时 且称重显示吊钩吊重量低于 50 吨时 机构最高可以以两 倍的满载额定速度运行 以提高工作效率 联动台上各设置一个报警指示灯和报警蜂鸣器 当发生故障报警时 报警 指示灯点亮 报警蜂鸣器发出响声 通知操作人员 在触摸屏上显示出具体报 警内容 如超负荷报警 限位开关动作 联锁装置报警等 联动台上设强制钥匙钮 用于当不满足工作要求时 但又要求强行工作的 15 情况下使用 但是使用强制功能时 报警蜂鸣器发出报警声 警示操作人员注 意 并启用该功能时 只能低速运行设备 当总断路器闭合时 司机室电笛有 10 秒的警告声 如果在一定时间内无作 业 15 至 60 分钟 可调 PLC 自动进入休眠状态 停止工作 3 3 5 2 制动器管理 每个机构的制动器都受到 PLC 的安全逻辑和变频器进行双重管理 保证起 吊安全 在开启制动器前 先检验制动器的抱闸力矩 通过检验后再开启制动 器 并且在开启前先给电机施加向上的提升力 是重物在开闸瞬间不会下滑 闭闸时 电机先减速到零速 3 3 5 3 急停保护 急停按钮设置在司机室操纵台上 当发生紧急情况时 拍下该急停开关切 断总电源 以免发生事故 在电气柜门和户外也分别设置有紧急停止按钮盒 用于在紧急情况下切断总电源 3 3 5 4