卸船机工作原理讲课

1、廖方华 设备部电气2011年7月卸船机组图卸船机组图主主 要要 内内 容容分类分类及概述及概述卸船机主要机构卸船机主要机构 卸船机电气系统图卸船机电气系统图 变频器故障变频器故障 电缆卷筒故障电缆卷筒故障司机司机室系统室系统故障故障振动给料系统振动给料系统故障故障卸船机是码头卸船专用机械，它可把船舱内的散货物料卸到输料胶带机上，然后通过胶带机将物料送到堆场。卸船机主要有以下三项基本功能1、从船舱内抓取物料。2、将物料从船舱内提升至卸船机料斗中。3、将物料输送到码头上的输料胶带机上。目前，散货卸船机按作业方式和结构型式大致有以下几种类型抓斗式 桥式 小车自行式 牵引式 补偿小车式 贯穿牵引式 四

2、卷简牵引式 臂架式 固定回转式 门座行走式连续式 链斗式 张紧式 悬链式 螺旋式 斗轮式 桥式抓斗卸船机除金属结构外,本机设置抓斗起升及开闭机构、小车运行机构、大车行走机构、悬臂俯仰机构、悬臂固定装置、绕绳系统、抓斗、漏斗、振动给料机及供料皮带机系统、落料回收装置、自行式司机室、机器房、电气室、电气控制系统、监视及报警系统、供电、照明、防尘、计量以及机器房内的维修起重机、电梯、防火装置等组成，另外还应装设各种安全保护和指示装置，如超负荷限止器、航空信号灯、风速仪、夹轮器、锚定及防风系缆装置、电气保护装置。 整个卸料过程可通过手动操作、全自动控制、半自动控制或就地操作四种方式实现。卸船机漏斗和供

3、料皮带机头部等转卸处安装洒水除尘装置。整机可沿码头轨道运行至任意位置进行卸船作业。作业完毕后，整机行至锚定位置处锚定。需要时前臂梁可以仰起至固定位置，并用安全钩将其钩住固定。卸船机将设置防风系缆及锚定装置，具有抵抗55m/s风速的能力。还将具有不拆卸抓斗把清舱机械从码头上吊入船舱的能力，清舱机械采用3m3单斗装载机的尺度。 卸船机处于非工作状态时，海侧主梁可仰起80，以不妨碍船舶的靠岸、离港等作业。 卸船机采用AC6KV高压供电，供电及通讯控制电缆通过各自的电缆卷筒卷取上机。 生产能力额定1500t/h最大1800t/h额定起重量36.5t抓取比不小于1.3抓斗容量24.33m3轨距26m外伸

4、距(自海侧轨中心始)36m后伸距(自海侧轨中心始)22m起升高度轨上26m轨下20m联系横梁净空高度8.9m基距18m轮距1000mm总宽(大缓冲器放开时)32m门架净空高8.5m速度起升满载 130m/min 空载 150m/min小车220m/min大车25m/min悬臂仰起时间(单程)6 min（海侧/陆侧）每腿轮数10/10大车行走范围300m电源6000V，50HZ 项 目 驱动装置速度m/min电 动 机型式数量功率（KW）转速（RPM）控制工作制生产厂备注 大车运行25卧式20111000变频S2-60min 小车运行220卧式13101200变频S1 抓斗起升130卧式1500

5、1000/1200变频S1 抓斗开闭130卧式15001000/1200变频S1 悬臂俯仰35卧式11101200变频S1 动力电缆卷筒25立式41.51000直接启动S2-60min 司机室运行20立式21.11500变频S2-60min 振动给料器卧式115变频S1桥式抓斗卸船机的主要组成：1、电差动四卷筒机构（起升、开闭、小车运行机构三者合而为一，简称为四卷筒机构);2、大车行走机构3、物料系统 机械布置主起升机构包括两套机械装置（支持和开闭），每套装置有二个AC电机联接一个减速箱。在电机与减速箱之间的主轴上各安装有四个液压推杆盘式制动器。AC电机都为自冷却方式。电机非驱动侧安装有测速编

6、码器和超速开关。在减速箱的非传动侧的轴上经过一减速机构安装有一个凸轮限位开关。 驱动装置驱动装置由两套西门子AFE可回馈驱动装置组成，每套装置由一个整流单元，二个逆变器组成，一套驱动装置驱动一套起升装置（支持或开闭）。整流和逆变都是6脉冲4象限的数字式驱动装置。PLC为西门子的S7400系列，利用PROFIBUS总线联接支持和开闭斗驱动装置。每套装置的2个逆变器驱动方式为主/从跟随控制，支持1和开闭1装置为主（MASTER）, 支持2和开闭2装置为从（SLAVE）。同时，在作起升运动时，两套驱动装置之间也是主/从跟随控制，以支持驱动装置为主，开闭斗驱动装置为从，接收支持驱动装置的给定命令。 控

7、制模式控制模式 1、抓料时的主/从控制主驱动器（支持）作为转矩控制器，跟随驱动器（开闭斗）作为速度控制器。此功能用于料斗抓料，以控制料斗中抓料的数量。工作次序：抓斗由转矩控制的支持电机慢速下放到物料里面，同时由速度控制的开闭斗电机闭合抓斗。 2、 闭斗时的主/从控制跟随驱动器接收主驱动器的转矩给定值。此功能用于起升闭合的抓斗，以保证抓斗闭合，共享负荷，通常开闭斗驱动器负荷比支持驱动器大5-10%。工作次序：当抓斗在物料中闭合时开闭斗驱动器处于速度控制模式，支持处于转矩控制模式。当抓斗接近闭合时起升驱动器（支持和开闭）开始提升抓斗，同时切换到负荷共享模式。 3、开斗时的主/从控制 跟随驱动器接收

8、来自主驱动器的速度给定值，并与两个驱动器的位置差相整合。主/从驱动器都处于速度控制模式。此功能用于下放打开的料斗，以保证起升和开闭斗驱动器位置的差值。 机械布置小车机构包括一个AC电机联接一个减速箱。在电机与减速箱之间的主轴上各安装有两个液压推杆盘式制动器。AC电机都为自冷却方式，电机非驱动侧安装有测速编码器。 驱动装置驱动装置由一套西门子AFE可回馈装置组成，包括一个整流器和一个逆变器。整流器和逆变器都是6脉冲4象限的数字式驱动装置。PLC为西门子S7-400系列，利用PROFIBUS总线联接小车驱动装置。脉冲编码器接到小车变频器，用于速度反馈和位置控制。驱动装置控制小车机构的运行和制动等功

9、能。 注意：注意： 小车电机和俯仰电机共用一套驱动装置。电气上使用了转换接触器进行电机的联接转换。此接触器由逆变器和PLC共同控制。 机械布置俯仰起升机构包括一个AC电机联接一个减速箱。在电机与减速箱之间的主轴上安装有一个液压推杆盘式制动器。AC电机都为自冷却方式。机构还包括一套盘式卷筒液压制动器，安装在卷筒旁边。电机非驱动侧安装有测速编码器和超速开关。在减速箱的非传动侧的轴上经过一减速机构安装有一个凸轮限位开关。 驱动装置驱动装置由一套西门子AFE可回馈装置组成，包括一个整流器和一个逆变器。整流器和逆变器都是6脉冲4象限的数字式驱动装置。PLC为西门子S7-400系列，利用PROFIBUS总

10、线联接小车驱动装置。脉冲编码器接到俯仰逆变器，用于速度反馈和位置控制。驱动装置控制俯仰机构的运行和制动等功能。注意：注意： 小车电机和俯仰电机共用一套驱动装置。电气上使用了转换接触器进行电机的联接转换。此接触器由逆变器和PLC共同控制 俯仰应急驱动装置俯仰机构配备有应急驱动装置，由一个电机、减速箱和联轴节组成。应急驱动装置可通过手动操作联轴节，连接到俯仰机构上。只要联轴节不在正常的驱动装置位置上，俯仰的正常驱动装置就被联锁不能动作。应急驱动装置的运行也由联轴节的位置联锁。只要联轴节不在应急的驱动装置位置上，俯仰的应急驱动装置就被联锁不能动作。应急驱动装置能够独立于PLC和驱动器而工作。应急驱动

11、装置的操作开关分布在机器房独立的操作站上。在应急驱动装置运行时，紧停按钮、超速开关仍然有效。注意：必须慎重使用俯仰应急装置，因为除了硬件上的基本联锁，由PLC处理的众多软件保护在应急装置运行时都无效。大车机构包括二十个AC电机，并联联接。每个电机联接一个减速箱。在电机与减速箱之间的主轴上各安装有一个制动器。AC电机都为自冷方式。驱动装置由一套西门子AFE可回馈装置组成，包括一个整流器和一个逆变器。整流器和逆变器都是6脉冲4象限的数字式驱动装置。PLC为西门子S7-400系列，利用PROFIBUS总线联接大车驱动装置。注意：注意： 大车逆变器与小车/俯仰逆变器为公用直流母线方式，即一个整流器下面

12、并联连接大车逆变器与小车/俯仰逆变器 。电缆卷筒用于联接卸船机和码头高压电力系统。高压电缆绕在电缆卷筒卷盘上，当大车离开高压电缆坑时，高压电缆将释放到大车轨道边的电缆槽里。高压电缆传输三相高压电和地线。当大车运行到两端高压电缆终点（一般留2-3圈备用），凸轮限位动作，大车停止运行。当大车处于静止状态时，电缆卷筒电机不运转，制动器制动。A、当大车向电缆坑行走时，电缆卷盘转动，收取电缆: 大车行走机构启动时略滞后电缆卷盘装置启动。大车行走停止运行后，电缆卷盘应延迟一段时间再停。大车在收取电缆时, 保持足够力矩来卷取电缆，电缆卷筒由储缆电机驱动，制动器打开，电机为绕线式电机，力矩可用多级电阻来切换。

13、B、当大车向终点行走时，电缆卷盘放缆:电缆卷盘放出电缆时，保持一定力矩来张紧大车电缆，电缆卷筒由储缆电机驱动，制动器打开，电机为绕线式电机，力矩可用多级电阻来切换。C、电缆坑附近:大车行走运行到电缆坑附近，凸轮限位断开信号，可以旁路大车松缆信号，过了电缆坑后，凸轮限位又发出信号，大车继续以正常速度运行。松缆、电缆坑、电缆拉力过大的判别:松缆：导缆架内的两个方向限位均不触发。报警，大车停止行走。电缆坑：导缆架内的两个方向限位均不触发，凸轮限位“电缆坑”触点触发。电缆拉力过大： 导缆架内的两个过紧限位中的任何一个触发且延时1-2秒，则报警，大车停止行走。震动给料机构为无级变速驱动，电机由一个变频器

14、驱动。其控制方式为启动和停止，并能用增加/减少按钮来控制其震动速度。漏斗中物料流量的控制通过调节漏斗门的开闭来调节。 电气主接线中采用了3套SIEMENS公司的6SE71调速柜；分别为支持、开闭和大小车/俯仰；其中支持、开闭调速柜是同型号，同功率；由进线柜、滤波柜、整流/回馈AFE柜和逆变INV柜组成。整流/回馈AFE柜的型号为6SE7041-1EK80；3AC400V；630KW；CKD； 逆变柜INVERTER的型号为6SE7041-1TK60；DC520V；630KW；SKD；变频变频器型号器型号说说明明 本型号卸船机采用S7 400 -2DP PLC 通过PROFIBUS-DP总线与卸

15、船机上的3套6SE71调速柜进行通讯；通讯配置图如图2： 支持和开闭调速柜的工艺板T300之间的通讯通过硬接线连接。 自2008年8月后，上位机就经常同时报出“PROFIBUS-DP SLAVE（起升1变频器）通讯故障”和“起升编码器故障”。如图3；同时开闭调速柜的逆变柜控制面板 OP1S报“F119”。故障报出后，急停后停止工作，但是在卸船机和变频器的故障复位后，变频器都能够正常工作一段时间； 热控维护人员更换了支持电机上的增量式编码器和S7-400 PLC 的CPU模块；故障变成偶尔发出； 在ZPMC两名工程师的帮助下，对整套工控系统进行了检测；并在SIEMENS A&D的服务热线

16、支持下，更换了该套逆变柜中的主控板CUVC；同时按照SIEMENS公司的技术要求，对PROFIBUS总线的各个通讯DP终端头的的接地重新压接。设备运行正常一周时间后，上位机于2008年10月22日再次报出相同故障；更换闭环控制板CUVC及重新制作 PROFIBUS通讯终端头后，故障依然如故。 直到2008年10月30日凌晨，卸船机停止了运行，甚至发生调速柜一送控制电，上位机就报通讯故障；至此，#1卸船机彻底地瘫痪。 2008年10月30日下午，SIEMENS A&D华东区服务人员和ZPMC技术服务人员一同到达公司现场。 按照SIEMENS公司的检测规范，首先对电子箱中的选件板CUVC、

17、ADB、工艺板T300和通讯板CBP2进行了检测；发现ADB适配板、T300工艺板和CBP2通讯板都已经烧坏，不再可以正常工作。但由于电子箱中的CUVC主控板未烧坏，A &D服务人员认为PSU控制电源板不存在问题；仅仅按照SIEMENS公司的服务规范中EMC电磁屏蔽规约中的要求重新敷设及压接PROFIBUS DP通讯终端头。 在以上工作完成后，对调速系统送电，发现上位机仍然报出同类故障。向其服务中心请求支援后。回复仍然是按照规范重新检查一遍。 在我们的一再要求下，该A &D服务人员开始对该逆变柜进行解体检查（需要注意的是在保修期内，仅SIEMENS公司的服务人员才有资格进行变频

18、器的解体检查，否则不予以质保）。经过不懈努力，在拆卸下电源板PSU及安全停车模块SSB后，发现了其+5V电源端子（第6针脚）已经过热烧坏；如图： 逆变柜内的电源板PSU和SSB安全停车板的+5V端子烧坏，导致PSU电源板输出电压、电流不稳定，造成各电路板瞬间断电，导致工艺板T300、通讯板CBP2、适配板ADB等电子板卡工作不正常，故障扎堆乱报，无法按照设备说明手册查询故障。且容易烧毁各个板卡，严重威胁卸船机的正常作业安全稳定，给用户造成重大经济损失，。 2009年，#1卸船机支持调速柜”逆变柜“经常报报F006”直流母线过电压故障；但在复位后调速柜可以正常运行。经过一段时间后，无法再通过复位再投入运行。 经检查发现逆变柜未发现部件异常；后经过查找变频器手册，怀疑是AFE存在问题；通过用手电查找，最终发现了AFE柜内的一个电容端子被烧焦、烧断。处理措施： 因为当时没有备件，而经咨询SIE