港迪公司港口电气传动基础(2)

1、第二章港口机械电气控制第二章港口机械电气控制第一节：起重机的各运动机构第一节：起重机的各运动机构第二节：控制简介第二节：控制简介第一节：起重机的各运动机构（以门机为例）第一节：起重机的各运动机构（以门机为例）一一 .门座起重机各运动机构的运动特征与负载性质门座起重机各运动机构的运动特征与负载性质门座起重机的运动机构主要有起升机构、变幅机构、回转机构、运行机构。机构的基本工作类型均为重复短时工作制。(1) 起升机构起升机构起升机构是门座起重机中最主要、最基本的工作性机构。它的运动特征是起制动和正反转频繁，是一种重复短时工作制。起升机构负责装卸作业货物的垂直提升，它是典型的位能性负载。上升时拖动电

2、机作电动状态运行；非轻载下降时拖动电机处于制动或发电制动状态。 (2) 变幅机构变幅机构变幅机构（亦称俯仰机构）在门座起重机中根据工作性质不同分为工作性和非工作性（调整性、不带载运行）一般情况下均为工作性机构。和起升机构一样它的运动特征也是起制动频繁，是一种重复短时工作制。它的负载性质介与位能性负载和平移负载之间，在增幅或减幅过程中。 (3) 回转机构回转机构回转机构（亦称旋转机构）是门座起重机较为重要的工作性机构。回转机构负载受风阻力矩、货物偏摆的影响较大。回转机构的负载性质与平移机构相接近。(4) 运行机构运行机构运行机构在港口门座起重机中一般是作为非工作性机构，一般不带载运行，不和起升机

3、构、变幅机构、回转机构联动作业（船厂例外）。作为一种平移机构，其负载性质相对稳定，只是在起制动时惯性较大。它的拖动电机的运行状态也是变化的。起重机各运动机构要求电气控制系统对其拖动电动机进行各种综合保护；起重机各运动机构要求电气控制系统对其进行行程保护；起重机要求电气控制系统对带有位能性负载的机构，要防止电动机超速运行； 二，二， 起重机各运动机构电气传动的方案选择起重机各运动机构电气传动的方案选择门座起重机传动系统一般采用交流传动系统。有特殊要求和仅有直流电源的情况下，可采用直流传动系统。交流传动方案一般有转子串电阻调速、能耗制动调速、涡流制动器调速、定子调压调速、串级调速、变极调速、变频调

4、速等。 由于起升机构是门座起重机中最重要的工作性机构，因而其对传动方案的选择是有一定的要求的。采用控制柜（屏）控制的绕线式异步电动机传动的起升机构，下降时至少有一挡低速，下降减速过程应有电气制动（如能耗制动、涡流制动、反接制动、单相制动等）。但对抓斗等另有要求的起重机可例外。另外起升机构也不应选用转子串频敏变阻器。变幅机构为了保证变幅过程的平稳，防止制动时臂架“点头”的现象，往往采用转子串电阻加涡流制动或变频调速等。回转机构、运行机构可采用转子串电阻调速、变频调速等。有些较小吨位、要求不高的门座起重机回转机构、运行机构也可采用转子串频敏变阻器起动。 起重机对传动系统的调速要求主要指：速度调节的

5、平滑性，即从一个调节特性过渡到另一个相邻的调节特性时所发生的速度跃变；在调节特性上允许的最大工作负载；是否经常起制动，起制动是否必须平稳或满足一定的加速度要求；机械特性的硬度。在明确起重机的工艺特点与调速要求后，首先要清楚负载的性质及负载转矩和转速的函数关系，从而为方案的确定提供技术依据。当有几种方案都能满足起重机要求时，就要通过性价比、港口维护能力等因素进行选择。第二节第二节 门座起重机常规控制系统门座起重机常规控制系统 一一系统结构简介系统结构简介（交流绕线式异步电动机转子串电阻调速）（交流绕线式异步电动机转子串电阻调速） 90年代以前，交流绕线式异步电动机转子串电阻调速这一传方案是港口门

6、座起重机上应用最广泛的。由于其方案具有线路简单、成本低、投资省、易于维修等优点，加之一般起重机械对传动要求不高，因而广为采用。它的最大缺点是.调速性能差，无低速下降，不能长期低速运行。 门座起重机常规交流传动方案见下图。 交流绕线式异步电动机转子回路串电阻，调节外串电阻的大小，可以得到不同的运行速度及不同的运转状态，如电动、反接制动、再生制动等。因此转子外串电阻必须根据需要进行计算或选择。港口门座起重机起升机构常用的机械特性如下图。由于运行速度高，电动机机座号在355L1以下的，一般采用五段电阻四挡切除。电动机机座号在355L1及以上的，考虑起动的平滑，一般采用六段电阻五挡切除。 n21534

7、m6起升机构变幅机构回转机构行走机构卷筒驱动电机防爬电话空调机房风机380V/220V380V/220V380V 50Hz动力电源照明电源控制电源电源司机室扶梯航空灯机房门架投光灯柜照明备用起升变幅回转行走投光灯 I I1R11FA11FA2KMY21M11KMR11KMF11MBT2Q2Q11MBT1KMY11R21M21KMR21KMF21FA3 I I1FA4Q31NZ3 涡流制动器的安装位置(如图3所示)可根据需要选择安装在电动机前面a)、减速箱外侧b)、或电动机与减速箱之间c)。安装方式a)和b)拆装比较方便，但需双头出轴外加一个端盖或支承；对于小容量的涡流制动器，如按a)所示安装，

8、通常把感应器固定在电机端盖上，电枢在感应器外部旋转，这种安装方式最理想。 c)所示的安装方式，因涡流制动器与联轴器结合在一起，故安装比较紧凑，材料消耗也少，但装拆稍为麻烦一些，因安装好后很少再拆，故国内这种安装方式采用不少。应特别注意气隙加工误差不能太大，电枢同心度要高，安装前最好做动平衡，装定后感应器与基座要牢牢固定，以免松动后发生与电枢碰壳。图32-24是带转子电流负反馈无中间放大环节的涡流制动器调速原理图，它用于起升机构。闭环系统，但无中间放大环节，故反应快、工作稳定、线路简单，它的调速特性比开环稍硬。图32-24中的欠电流继电器3GLJ是保证下降第1档涡流制动器先有激磁，然后松闸的安全

9、装置；反馈电阻R一般取为涡流制动器励磁线圈直流电阻的2650%，R过小会影响电动机转子回路电阻值，R太大时无反馈作用。 涡流制动器调速系统的优缺点： 1）与一般控制系统相比，只需增加一个涡流制动器及其直流控制部分。涡流制动器结构简单，除励磁线圈采用铜外，其余都是低碳钢，制作较方便，坚固耐用；其直流控制部分只控激磁，功率很小。 2）一般开环调速，可得1：510有级调速，如改进涡流制动器结构，提高其机械特性硬度，并设计成速度闭环系统，可获得更高调速比(如1：2040)、较硬特性和无级调速。 3）当负载快速下降时，控制器手柄退回下降1(或2)档，可得到相当大的电制动转矩，这对重载下降，特别有利，可以

10、减少溜钩，达到准确停车。 4）如涡流制动器系统发生故障，也只影响调速，仍可快速提升或下放重物，并不影响起重机作。门座起重机在作业时，货物经常在半空中继续起吊，根据港口门座起重机技术条件（GB/T 17495-1998）3.9.1.3要求“额定载荷在空中停止后，起升机构慢速或快速启动时，载荷不得出现瞬时下滑现象”，为了安全起见，第一档的起动转矩必须大于额定转矩。可取在（1.2-1.4）MH，运行速度在（0.15-0.30）nH。这样一方面起动冲击不大，另一方面运转速度也较低，扩大了调速范围。第二档的起动转矩取为2.0MH，其余各档的最大切换转矩也都小于2.0MH，第六档有少量常接电阻串入转子回路

11、，使机械特性得到适当的软化。这对起升机构是十分必要的，尤其是对单独驱动的抓斗提升传动更加需要，有利于两台电动机的速度均衡与负荷均衡。下图是平移机构的常用机械特性。这种机构驱动电动机的单机容量因此采用五档操作即可满足使用要求。 5）低速效率低，不论负载是轻还是重，电动机转差损耗都较大，还有涡流 制动器的制动损耗。如下降第1档，采取不接入电动机这一缺点可以克服一些。 6）增加一个转动部件，转动惯量GD2要比其他方案稍大一些。这种传动的主要负载是摩擦阻力和风阻力，而且风阻力的变化范围很大，所占电动机负载的比例也大。为适应负载的大幅度变化以及防止冲击，第一档的起动转矩可取（0.6-0.8）MH，第二档

12、的起动转矩取为2.0MH，这样，其余三档的最大切换转矩都在2.0MH左右。遇到特大风逆行的情况，第一档无法起动，可立即转入第二档操作。下图是变幅机构常用机械特性。同样用五档操作即能满足使用要求。由于具有位能负载的性质，电动机负载的方向与大小又是位置、货重的随机函数，故而第一档的起动转矩同样也不能低于MH，通常取1.2 MH。第二档的起动转矩取2.0MH，其余三档的最大切换转矩也在2.0MH左右。 电动机自然机械特性，是根据电动机样本查出的no、nH做出的。MH通过计算求得。调节电阻的的一般有按计算和根据样本两种方式选取。 转子接电持续率可参考下表。1206档变 幅提 升机10010050353

13、5（%）机 构453构21位50100100机 构（%）35平移或50100100旋转机构（%）35二，二， 继电器、接触器控制系统的设计与选型继电器、接触器控制系统的设计与选型无任是继电-接触器控制系统还是PLC控制系统门座起重机控制系统的设计与选型均应满足和遵循起重机设计规范（GB3822-83）、起重机安全规程（GB6067-85）及港口门座起重机技术条件（GB/T 17495-1998）中的有关款。继电-接触器控制系统也称为开关控制系统，由于其控制过程较为直观、维修人员易于掌握、初期投资相对较小，目前在国内一些中、小型港口的起重设备仍在采用。它的缺点是设备体积大、元件种类多、元件之间联

14、线多、时间继电器整定值整定困难或不精确、更改控制逻辑困难，在大型控制系统上目前已很少采用下图是起升机构主电路图。电动机采用转子串电阻启动调速方式，下降时采用能耗制动。能耗制动变压器1T1采用三角形双反星形接法，1FA1-4是起升电机过电流保护继电器，1FA5能耗制动欠电流保护继电器，1L1-2电流平衡电抗器，1R1-2是启动调速电阻器。1M1-2为起升电动机，1MBT1-2为液压制动器电动机。无任是主电路图还是控制电路图，电路设计时其元件符号及元件代号必须遵循GB5728及GB5094（电气制图及图形符号国家标准）。下图中各电气设备和元件应根据起升电动机的容量及工作级别来进行选配。 图2.1.

15、2-7是门座起重机起升机构控制电路。它包含括了起升机构实现预定作业的控制逻辑和各种安全联锁保护。1）1) 1SA4是控制电路电源开关，作控制电路短路保护。2）2)1KC0是零压继电器，当电路重新恢复供电是，如主令控制器没有置于零位机器也不会运行。3）3)1CZK是超载限制器的输出常闭触点，当发生超负荷时，1CZK断开，经过时间继电器1SJ1，延时2秒切断上升控制回路。 4)1FA1-4是起升电机过电流保护继电器，其整定值为电动机额定电流的2.5倍。 5)1XK1-2分别为上升及下降行程开关，确保机构运行到终点时能自动停车，机构只能向相反方向运行。 6) 1ZC1-2，1FC1-2为起升机构换相

16、接触器，1NC1-2为能耗制动直流侧接触器。1NC3为能耗制动交流侧接触器。它们之间均有电气联锁，有的换相接触器之间还有机械联锁。 7） 1K1为吊钩、抓斗选择开关。当置于抓斗工作位时，线路保证抓斗在抓取货物时支持电机制动器是打开的 ，使抓斗能充分抓取物料，提高工作效率。 8） 1K2为支持电机、开闭电机选择开关。 9） 9）1NTK为下降能耗制动脚踏开关。 座起重机其它机构的设计与选型思想与起升机构相似。 3， PLC控制系统的各种硬件保护控制系统的各种硬件保护对于采用了PLC的控制系统，其各种保护逻辑关系由PLC软件完成，但紧急保护功能仍应由硬件完成；行程终点等各种保护由软件、硬件共同完成

17、。对于门座起重机，PLC控制系统一般处理继电器、接触器控制系统相同的下列各种保护：1）零位（压）保护：起重机各机构主令开关的零位触点独立或串联进入PLC的输入点，当电路重新恢复供电是，即使联动台上主令控制器没有置于零位起重机也不会自行运行。2）过流保护：门座起重机常规控制系统各机构电动机的过流保护一般采用过电流继电器，相同机构的过流继电器的辅助触点可串联进入PLC的输入点，完成对电动机的过流保护及对其状态的监控。但过流继电器的电流整定值由硬件完成。3）能耗制动欠电流保护：欠电流继电器的辅助触点进入PLC的输入点，防止起升机构下降失速，同时可通过PLC的终端设备如触摸屏、数码管、文本显示器等对其状态的监控。但欠流继电器的电流整定值由硬件完成。4）涡流制动欠电流保护：欠电流继电器的辅助触点进入PLC的输入点，防止起升机构下降或变幅机构运动时失速，同时可通过PLC的终端设备如触摸屏、数码管、文本显示器等对其状态的监控。但欠流继电器的电流整定值由硬件完成。5）超负荷保护：机械式保护装置行程开关的常闭触点或电子式保护装置继电器输出常闭触点进入PLC的输入点，当起升机构发生超负荷时，PLC发出切断上升电路的指令，当有力矩保护要求时，还应发出切断变幅机构增幅控制电路的指令。