大起160t96m造船门式起重机技术方案说明书(20070907)

1、2×75t+80/20t×96m造船门式起重机设计方案说明1、概述1.1 主要用途与特点2×60t+80/20t×96m造船门式起重机适用于造船厂制作场所(船坞、船台进行造船作业,具有单吊、双点抬吊、三点抬吊、空中翻转吊件和轻载(50%满载快速升降、低风速(8m/s快速运行等多种作业功能。1.2 主要性能参数(1起重机工作级别A5,利用等级U5,载荷状态Q2。(2起重能力上小车起重能力2×60t (两钩允许偏载25t;下小车起重能力80/20t上、下小车联合抬吊起重能力160t(钩距12m;上、下小车联合空中翻转吊件能力160t;电梯载重0.4

2、t。(3主要尺寸(其余详细见方案图跨度96m;(4起升高度2×60t吊钩起升高度45m;80/20t吊钩起升高度45m。(5机构工作速度起升速度:2×60t吊钩:满载时0.25.5m/min(变频调速;25t时0.210m/min(变频调速;80/20t吊钩:满载时0.25.5m/min /2-20m/min(变频调速;40%时0.28m/min /2-40m/min(变频调速;运行速度:大、小车:风速17m/s时0.625m/min(变频调速;风速8m/s时0.625m/min(变频调速;(6起重机轨道:QU120。(7电源:三相交流380V,50Hz。高压供电6000伏

3、。1.3 门架结构及机构(1门架结构门架结构主要由主梁、刚性支腿和柔性支腿、上横梁、下横梁等组成。主梁为倒梯形变截面双梁板结构,通过焊接与刚性支腿连接,通过氯丁橡胶铰座与挠性支腿连接。刚性支腿为变截面箱形单立柱板结构,腿内设有登机电梯和人行步梯,通过铰轴与大车连接。柔性支腿为A型管柱结构,通过下横梁铰轴与大车连接。(2上小车上小车由两组60t起升机构、门式小车架和小车运行机构构成。由扁电缆拖车供电。每组起升机构由电动机、制动器、减速器、联轴器、卷筒组、吊钩组和钢丝绳等组成。起升机构带有超速开关和编码器,具有超速保护与检测作用。卷筒末端装有限位开关和编码器,具有上下极限保护和高度检测功能。钢丝绳

4、采用单绳单层缠绕方式。小车运行机构是由四组主动车轮组构成。每组车轮组由变频电动机、制动器、减速器三合为一车轮组成,是4轮全驱动方式。小车靠刚腿侧的车轮处安有防风锚链,在工作完毕后,应将小车开至刚腿侧的端部,将锚链固定在主梁上。锚链与运行电机联锁,只有将锚链松开,放到开关架上时,小车才能运行。每组起升机构卷筒轴承座下都安有超载限制器。具有称重、自检、超载报警和超载停车等控制功能。小车轨道外侧设有安全保护钩,具有防止小车垂直于轨道方向倾翻功能。(3下小车下小车是由一组80t的主起升机构和一组20t的副起升机构以及小车架和小车运行机构构成。由扁电缆拖车供电。80t起升机构与上小车起升机构相似,只是钢

5、丝绳导绕方式采用双绳双层缠绕方式,并有排绳机构使钢丝绳缠绕同步进行。20t起升机构是由电动机、制动器、联轴器、减速器、卷筒组、定滑轮组、吊钩组及钢丝绳组成。在卷筒组轴承座下设置有超载限制器,起到超载报警与保护作用。钢丝绳是采用单绳双联单层缠绕方式。小车运行机构是四套分别传动的运行机构构成,是四轮全驱动方式。每套机构是由变频电动机、减速器、制动器三合为一的驱动装置与车轮组组成。小车两端安有缓冲器和锚定装置。(4大车运行机构大车运行机构为四角48轮1/2驱动方式。每个角上是由三组主动台车,三组被动台车组成。每角由三个小平衡梁二个中平衡梁一个大平衡梁与支腿连在一起。主动台车是由变频电动机、制动器、减

6、速器三合一驱动装置、开式齿轮组、车轮组组成。其中二组台车后拖带一组检测轮用来测量刚腿与柔腿侧的运行速度。反馈给控制系统,以保持两腿运行同步。(5刚腿侧防风装置刚腿侧防风装置设于支腿下部,共有二套自锁式防风夹轨器、二套手动地锚装置、一套纠偏轮装置、二组接地线装置。自锁式防风夹轨器主要由钳体、液压系统和动手泵液压系统等组成。工作原理如下:当起重机大车需要运行时,电动泵首先启动(较大车运行机构提前35秒,油缸上升推动连杆,并克服拉力弹簧的拉力,使偏心钳抓绕关节轴承摆动并松开夹钳,第一撞板离开限位开关动作,司机室显示信号,确认钳爪已与轨道松开,并由弹簧片推动使偏心钳爪绕轴心转回到原来位置。当油缸继续上

7、升至最高点,与碰头接触,第二撞板离开限位开关动作,司机室显示信号,表示夹钳已离开上顶平面,大车运行机构允许工作(限位开关与大车运行机构联锁。此时,电动泵停止工作,当油压下降时,电动泵自动恢复工作,保证钳爪始终处于上限位置。当起重机大车停止运行时,大车运行机构提前断电35秒后电动泵停电,夹钳在自重和拉力弹簧作用下下降,直至钳爪靠紧轨道,司机室显示信号,表示钳爪已处夹紧位置。此时,当风力(或其它推力推动起重机,使起重机滑行时,钳爪在与轨道侧面间的摩擦力的作用下绕其自身轴线转动,钳爪对轨道越夹越紧,直至自锁,迫使起重机停止滑行。当电动泵发生故障或断电时,利用手动泵快速接头与电动泵的快速接头相连,以保

8、证夹轨器平钳打开。手动地锚装置由一组插板、一个手柄和一个销轴组成。起重机工作时,操纵手俩将插板提离插板座,并用锁轴固定。当起重机不工作时,将起重机驶在停车位置,操纵手柄落下插板至插板座内,并插入销轴进行固定锚装置与大车运行机构联锁。纠偏轮装置由一组标准轮和编码器组成。与柔腿侧一组纠偏轮装置组成主从关系,检测刚、柔腿两侧行程,并通过PLC控制自动进行行程纠偏,确保刚、柔腿两侧大车行程在允许偏差范围内安全运行。接地线装置主要由拖板、固定架拉簧等组成。拖板在拉簧力作用下始终与轨道接触,确保起重机安全作业。(6柔腿侧防风装置柔腿侧防风装置通过支座悬挂于下横梁下方。共有二套自锁式防风夹轨器、二套手动锚装

9、置和二组接地线装置。装置用途和工作原理与刚腿侧相同。(7偏斜极限限制器除纠偏轮装置在大车行进中自动进行刚、柔腿两行程纠偏处,另外在柔腿上方氯丁橡胶支座平台上设有一组行程偏差极限限制器。确保在纠偏轮装置发生故障时的第二道偏斜保护。其偏斜极限控制值为5跨度,若超过该值起重机断电停车,调整后即可正常作。偏斜限制器主要由拨杆和两个限位开关组成。当偏八时角大于转角时,拨杆触动限位开关,使大车驱动电机断电,停车,停止工作。当偏斜角小于允许角时,限位开关复位,大车驱动电机通电,大车恢复工作。1.4 操纵室(司机室设置在一根主梁下方可自行移动,司机室四面均为透明玻璃。各机构的操纵均在操纵室的操纵台和现场控制站

10、进行。机构工作组合:(1大车行走+上小车行走;(2大车行走+下小车行走;(3上、下小车行走+上、下小车起升。2、起重机各机构的润滑2.1 起重机机构各润滑点的分布(1吊钩滑轮轴(2固定滑轮轴(3钢丝绳(4各减速机(5各联轴器(6各轴承箱(包括车轮组、卷筒座等(7各台车铰轴(8各开式齿轮(9制动器各铰点(10夹轨器各铰点(11电动机轴承2.2 润滑条件与滑润材料起重机必须采用合适的润滑油脂、定期润滑和及时更换。润滑装置和各润滑点必须保持清洁完整。各零部件的润滑详见“桥门式起重机通用零部件使用说明书”。3、电气部分:一、概述2×60t+80/20t×96m门吊的设计制造、安装和

11、调试,均参照中华人民共和国国家标准GB3811-83起重机设计规范等一系列标准。同时也相应满足国际标准委员会ISO,国际电工委员会IEC等国际相关标准。二、供电电源1.本机主要设备功率(初步选定为:1.1 上小车:1.1.1 起升机构2×90KW1.1.2 小车运行4×11KW1.2 下小车:1.2.1 起升机构:1×75KW;副起升机构:1×55KW1.2.2 小车运行:4×7.5KW1.3 门吊运行:12×18.5KW1.4 维修吊车15KW1.5 电梯、照明及其他设备:62KW整机总功率:683KW2.供电电源:3.供电容量为:

12、900KV A由10/0.4KV的高压变压器向本机供电,同时电梯、照明、通讯等设备一旦高压电源出现故障或掉电,还可通过岸电接线箱,由岸边AC380V电源供电。4.主要设备电源:主驱动交流电动机额定电压:三相AC380V 50Hz控制回路电压:单相AC220V 直流24V作业区域照明灯电压:单相AC220V 50Hz普通照明电压:单相AC220V 50Hz普通单相AC220V 50Hz。单相AC36V 50Hz动力插座电压:三相AC380V 50Hz5.供电设备电缆卷筒和高压电缆:高压电缆卷筒安装在本门机刚性腿侧,卷筒靠电力驱动。高压电缆采用耐压10KV的柔性圆形电缆。三、主要电气设备及功能1.

13、高压变压器绝缘等级为H级,环氧树脂浇注干式变压器,带防护罩,自冷式,带热敏电阻温控式,/Y。高压变压器:10/0.46KV.50Hz.900KV A2.高压开关柜:用金属外壳、防尘、密封的立式柜子组成,内部装有照明灯、高压断路器为SF6断路器,主断路器和接地开关连锁。主断路器手动全闸。带电压、电流指示灯及仪表。高压设置过压、过流、短路保护等。包括:2.1 主高压开关柜(进线柜。2.2 高压开关柜(控制及保护高压变压器。3.低压配电柜:用金属外壳、防尘、密封的立式柜子组成,内设照明灯。其中包括:3.1 主机构低压配电柜:用于对主要运行机构的主电路、控制电路进行配电,只有短路、欠压、过流、过热等保

14、护装置。并带有电压、电流指示仪表。3.2 附助低压配电柜:用于对照明及辅助机构(如维修吊车、电梯、照明、通讯等进行配电,具有短路、欠压、过压、漏电、过热等保护装置。4.控制柜:用金属外壳、防尘、密封的立式柜子组成,内设照明灯。其中包括:4.1 上小车起升控制柜:柜内设置PLC远程模块,变频器、接触器、断电器等,对上小车起升机构进行控制和保护。4.2 上小车起升控制柜:柜内设置PLC远程模块,变频器、接触器、断电器等,对上小车起升机构进行控制和保护。4.3 下小车起升控制柜:柜内设置PLC远程模块,变频器、接触器、断电器等,对下小车起升机构进行控制和保护。4.4 上小车运行控制柜:柜内设置PLC

15、远程模块,变频器、接触器、断电器等,对上小车运行机构进行控制和保护。4.5 下小车运行控制柜:柜内设置PLC远程模块,变频器、接触器、断电器等,对下小车运行机构进行控制和保护。4.6 大车刚性腿运行控制柜:柜内设置PLC远程模块,变频器、接触器、继电器等。4.7 大车柔性腿运行控制柜:柜内设置变频器、接触器、断电器等,对大车柔性腿运行机构进行控制和保护。4.8 下小车副起升控制柜:柜内设置PLC远程模块,接触器、断电器等,对下小车副起升机构进行控制和保护。4.9 PLC控制柜:柜内设置总PLC及扩展接接模块,用于对整机进行控制。监视各机构各种运行状态及故障。5.控制装置5.1 联动台设置于司机

16、室内。内部设有远程从站,操纵主令控制器和I.O.P 控制显示装置,同时联动台可以旋转。联动控制台是全车的控制指令中心,可实现各机构的单独或联动操作及无级调速给定,可显示各种数据(如高度、负荷、偏斜、风速等和各种故障内容(包括变频器内部故障及故障部位等信息,同时可入工操作在I.O.P上显示各种控制信息画面,实现人机对话。5.2 现场控制盒本机设现场控制盒,用于对本部位各运行机构实现现场操作。其中包括:5.2.1 上小车主起升1现场控制盒5.2.2 上小车主起升2现场控制盒5.2.3 下小车主起升现场控制盒5.2.4 维修吊车现场控制盒5.3 远程控制站装置:本机设远程控制站,通过一芯的屏蔽电缆和

17、中央PLC交换信息。可减少布线,减少故障。其中包括:5.3.1 上小车远程I/0站。5.3.2 下小车远程I/0站。5.3.3 大车刚性腿远程I/0站。5.3.4 大车挠性腿远程I/0站。5.3.5 司机室远程I/0站。6.电动机6.1 上小车起升电动机:上小车两个60t吊钩起升机构电动机均为YZP315M210MC变频调速专用电机,电机带有脉冲编码器、通风机。6.2 下小车起升电动机:YZP315M210MC变频调速专用电机,电机带有脉冲编码器、通风机。6.3 下小车副起升电动机:YZP280M8MC。6.4 上小车运行电动机:YZPSEJ160M4共4台,每台电机带有通风机,内置制动器。6

18、.5 下小车运行电机:YZPSEJ132M4共4台,每台电动机带有通风机和内置制动器。6.6 大车运行电机:YZPSEJ180L4共12台。7.其他设备7.1 照明:本机应在各个通道及各个电控室,机器房内设有足够的内部照明,在刚性腿、柔性腿主梁设置对地面的照明,在上下小车下方设置对作业面的照明,同时应设置航空标志灯,应急灯及相应设备。7.2.1 本机应设置一台8门程控电话交换机,可满足本机各部位之间的通讯联系。7.2.2 本机应设置一对对讲机,用于司机与地面指挥人员进行联系。7.2.3本机在门腿上还应设置4个闪光报警器。7.3 本机除以上设备外,还应设置维修吊车、电梯、夹轨器、风速测量装置,负

19、荷测定装置,司机室内应配备空调器,各部位应设置AC220V,AC36V维修插座等。同时还应设置两车防撞的激光防碰撞装置、应急按钮及警铃。四、控制、保护、联锁1.配电部分本机各配电柜内各种开关信号均经过PLC进行处理,控制保护联锁可靠,当故障发生时,相关部位会自动进行保护,并会有故障声光报警及故障内容和部位显示。岸电供电与本机供电联锁。为了保证本机安全,在本机的各个关键部位(如电气室,上下小车,机房,刚柔性腿,偏斜检测装置旁等均设置紧急停车按钮及报警按钮。紧急停车按钮能可靠和分断整机电源,进行紧急停车,同时在司机室内及电控室内均有信号显示。2.起升机构本机共设三套主起升机构,每套主起升机构由一台

20、变频器控制一台电动机组成闭环失量控制变频调速系统,其线路的特点应:对称控制,闭环失量控制,最大起动转矩1.5Me。三相主频交流电源分三路分别向变频器、制动器、风机供电。安装在电机轴上的脉冲编码器做为变频器闭环控制的速度反馈元件,从而进行速度控制。在控制回路中,只采用一个起升控制手柄,通过转换开关做为三个起升机构的PLC给定。由PLC来实现零位保护,主回路断路器联锁保护等逻辑控制。当主令控制器手柄离开零位时风机运转,主接触器得电,制动器打开,变频器对外部电路的缺相、欠压等判别后才能正常工作。当主令控制器回零时,变频器首先通过制动单元进行电制动,同时检测电动机转速,当电机速度接近零速时,制动器抱闸

21、,从而实现平稳停车,此时风机延时断电,即保证电机可靠冷却,又避免风机反复起动,在线路中还应将变频器故障、制动器单元过热、超速、过载、限位等信号输入到PLC进行转换、运算、显示、控制。其中对起重量和高度测检概述如下:起升机构负荷检测保护装置1、在司机室的人机界面上可及时显示每台吊钩的起重量。2、每台吊钩重量达1/2额定载荷时,发出开关量信号,作为PLC 的升速联锁,当吊重量大于1/2额定载荷时,禁止升速。3、控制上小车的两起升机构的吊重差不大于25t。4、当吊钩吊重量达95%额定载荷时,发声光预警信号,105%额定载荷时,发出开关信号,作起升机构联锁,断开上升工作,只能下放重物,同时发出报警信号

22、。起升机构的高度检测由于三个起升机构(或两个想升机构同时工作时的载荷不均或其它电参数差异等因素的存在,起动、制动、升降时会造成三台吊钩位置上的不一致,应在三个起升机构的卷筒上分别装有绝对值编码器,作为起升高度的检测信号,由PLC进行垆或高度的闭环同步控制。起升机构在上下起升两个方向应设置减速、停止、紧急停止三道限位保护和报警。起升机构均应设置可靠的电气,机械双重超速保护。在终点限位时,司机室内应有声、光和信号提示,以便于司机操作。本系统主要运行指标为:2.1 速度控制范围:1:302.2 速度控制精度:±0.2%2.3 频率精度:±0.1%3.上、下小车运行机构3.1 上小

23、车运行机构采用二台变频器控制四台电动机组成闭环V/f控制变频调速系统,下小车运行机构采用二台变频器控制四台电动机组成闭环V/f控制变频调速系统,变频器的运行指令及速度给定由PLC 分别以数字量信号和模拟量信号给出,变频器的速度反馈信号来自与造 船 门 机 技 术 说 明 电动机同轴连接的脉冲编码器。 3.2 上、下小车运行机构应分别设置电动锚定装置，锚定装置由电磁 铁驱动。锚定位置设置在小车向前运行极限位置处，只有小车撞到向 前停止限位开关后，才可以进行锚定。并且小车锚定同机构动力电源 进行了电气联锁。当小车锚定没有打开时，机构动力电源禁止送电。 3.3 上、 下小车运行机构的下列重故障应采取硬线保护及 PLC 程序保 护。当下列任何故障出现时，首先通过 PLC 程序发出信号使变频器 停止工作，经 0.5s-1s 延时之后，再通过硬线切断动力回路电源。以 保证小车在重故障发生时能够安全可靠停车。 重故障包括：1.制动电阻过热。2.变频器故障。3.锚定故障。4. 过运行等。 3.4 过运行既为二级限位保护，当一级限位失灵后，该保护为最后一 级行程保护。此故障被视为重故障。当过运行发生时，须把小车电控 柜内的过运行强制运行选择开关打到强制位置，才可使主回路送电。 并可操作使小车退出过