QE新型起重机说明

1、NO:CYqz2012-4-29QB防爆变频起重机性能说明批准：审核：编制：许敏山东超越起重机械有限公司2012-5-2一、使用概况A、硅粉行车工作流程：B、十万吨硅粉行车月工作量：C、从以上工作流程可以看出，因生产任务紧，工作量大，LD起重机的工作级别根本满足不了生产任务，经常出现设备故障无法保证正常的安全生产需要。 因此建议更换其起重设备。二、起重机负载特点为了提高生产率以及适应各种工作的要求，起重机的工作速度应该是可控制的尤其是起重机起升机构，当轻载和空钩下降时，在大起升高度升降重物时，为节省时间，需较高的工作速度，当吊运危险物品、重载以及进行安装工作时，为了安全可靠和准确定位，则要求较

2、低的工作速度甚至微速。因此，起重机一般设有速度调节装置，且要求其工作平稳可靠、结构简单、操作方便、调速范围大等.对于门式起重机，其核心机构是起升机构，在起升机构上电气控制调速必须解决的关键技术为:1)低频时能保证恒转矩输出，以避免低频时满负载工况下发生带不动负载的现象;2)满负载时在空中制动停车或再提升时，不产生溜钩现象;3)电动机减速或重载下放时，再生制动能量必须迅速释放。对于门式起重机的行走机构，为了保证停车位置的准确，也必须将负载按照四象限运行来考虑。下面列举几种起重机常用的调速方案并进行比较。1.2.2 原LD单梁起重机电机启动缺点传统的LD单梁起重机多采用鼠笼式交流异步电动机，电机启

3、动时无缓冲启动电流大，当电动机负载转矩M相同时，转速随之增大，这种配置方法简单，成本低，方便维修，缺点是无调速，冲击大，下降及停车时难控制，低速时机械特性软，不易获得稳定的轻载低速，下降工况时调速困难，故一般与制动器配合使用，不利用频繁使用场所。三、新设计优点电气方案总述1、本设备电气系统为较早前设计技术不能适应设备的工作要求，元件老化，绝缘差，对人身和设备构成严重的安全隐患。采用先进的变频调速技术,升级旧的电控系统。本次升级所有机构电气系统改造为“PLC变频器传动+逻辑控制”的方式。对桥机的整车电气系统重新进行设计，变频器及低压组件选型将根据桥机的工况特点重新进行计算、选型，质量可靠、耐用，

4、并且电气设备故障率低。使改造后的设备，无论从性能上、还是从技术含量上，都达到国内先进水平。变频器采用日本安川全数字式矢量变频CIMR G7系列产品，PLC采用西门子S7-200产品，主要低压电气元件选用西门子或施耐德公司的产品，电阻器采用不锈钢电阻。起升及运行调速系统达到1：10的调速范围，主令操作采用无级有挡调速控制方式。变频器采用全数字式参数设定，能够对电动机参数自动识别，实现自适应矢量控制。由脉冲编码器作为速度检测组件构成速度闭环控制，在全速度范围内其静态精度达到0.1%。要求具有速度的附加给定功能，在全速度范围进行±5%范围内的微调修正；调速装置具有高转矩响应速度和零转速时能

5、够输出额定转矩以防止抱闸制动时的溜钩现象。抱闸的“松开”和“制动”应尽量设定在较低的频率定值（34Hz），以减少抱闸的磨损和机械冲击力矩。变频器内部的保护功能应设置完备（如短路保护、过流保护、过载保护、低电压保护、过电压保护、缺相保护、漏电流保护、过热保护、掉电保护等）。改造后桥机的电气控制系统应具有起动、制动平稳，对机械设备的冲击小，噪声和振动低等特性，且具有起重行业完备的各种保护功能，可靠性高。电气控制水平，达到目前国内起重机行业的先进水平。2、 配电系统进线处设进线隔离开关，然后分两路，一路为工作回路，另一路为照明辅助回路。配电控制回路中，要有整机电源的起动、停止、电锁、紧停、电源、安全

6、开关及紧急限位开关等环节，设有相序监测、缺相、短路、漏电（对检修插座部分）、过流、过负荷、过欠压、接地及失压保护。检修及照明回路，在主回路检修时检修电源可以正常供电。3、主、副起升机构主、副起升机构采用数字式的参数设定和带编码器的闭环控制变频调速系统；变频器采用Varispeed G7变频器并且带通讯功能。变频器的其它配套件包括带快熔保护的刀熔开关、制动单元、进线电抗器等；加装主起升上、下限旋转限位，更换重锤限位，并增设主、副起升超速保护。主、副起升机构设三级限位保护。制动器的控制要求实现三级控制，确保故障状态迅速抱闸。制动器要求状态监测，磨损检测，并参与系统控制。主令控制器采用无级有档给定（

7、4档连续有感）。变频器的速度给定范围为5%至100%之间，实现四象限运行。与电动机构成闭环控制系统。在下降运行时，负载的位能全部转换为热能。 零速时确保输出额定转矩，保证不会出现溜钩现象。系统设有以下保护：上下限位保护、超速保护、零位保护、电源电压断相保护、失压保护、装置过热保护、装置过流保护、接地故障保护、测速传感器故障保护、电动机缺相保护、电机过载保护、瞬时掉电保护等。另外，设置变频装置的故障指示能够存储在记忆单元，即使在电源出问题时，也能保存故障信号。本次升级更换为变频专用电动机。选用上海南洋优质变频电动机，电动机带强迫散热、温度检测、速度检测、超速保护。电动机安装调试完成后应在底座上加

8、装定位块进行定位。由于新旧标准电动机差异，须同时更换或改造电动机底座，电动机联轴器等。起升机构设置载荷实时显示和超载限制保护，荷重传感器信号进系统参与控制，故障时起升机构不能上升，只能下降。4、大、小车运行机构方案大、小车运行机构采用数字式的参数设定，开环控制变频调速。变频器采用Varispeed G7变频器并且带通讯板。变频器的其它配套件， 包括带快熔保护的刀熔开关、制动单元、进线电抗器等；主令控制器采用无级有档给定。变频器的速度给定范围为5%至100%之间,对应频率为3Hz至50Hz， 变频器对电动机进行开环控制，构成开环控制系统。系统设有以下保护：前后限位保护、零位保护、电源电压断相保护

9、、失压保护、装置过热保护、装置过流保护、接地故障保护、电动机缺相保护、电机过载保护、瞬时掉电保护等。另外，变频装置故障信号存储在记忆单元中，即使在电源出问题时，也能保存故障信号。更换为变频专用电动机。选用国产优质变频电动机，变频电动机带强迫风冷、温度检测。电动机安装调试完成后应在底座上加装定位块进行定位。由于新旧标准电动机差异，需要同时更换或改造电动机底座，电动机联轴器。5、司机室内设备5.1 联动控制台：控制台更换为新式QT104系列联动控制台，由左右两个控制箱及中间一把航空座椅组成，视野开阔，占地面积小，结构紧凑，安全可靠，操作灵活。台上台内元件与系统按照BUS通讯的方式进行控制。5.2联

10、动台主令控制器采用有档有感给定，在1、2、3、4档的速度分别设定位10、30、50、100，实现10：1调速，运行机构制动的能量通过斩波器消耗在制动电阻器上。合理选择制动器斩波器的容量和制动电阻器的容量，保证在正常运行速度时也能迅速、平稳地制动停车。5.3所有电缆及导线保持原设计，信号线采用屏蔽电缆，通讯电缆采用专用通讯电缆，接地电缆采用黄绿接地线。6、安全保护6.1系统设有以下保护：上下限位保护、上下预限位保护、超速保护、超载保护、零位保护、电源电压断相保护、电动机缺相保护、失压保护、装置过流保护、接地保护等，同时变频装置本身还应具有的状态和故障指示，其故障信号存储在记忆单元中，即使在电源出

11、问题时，也能保存故障信号：保护在动作后，要确保起吊物件安全，不发溜钩等危险状况。6.2 紧急断电开关，在起重机的配电保护柜和司机室联动台上均设有紧急断电按钮，在紧急情况下可方便地切断起重机总动力及控制电源。此控制按钮信号应送到PLC装置实现监视及动作纪录。6.3零位保护，在起重机的司机室控制台上的手柄设有零位触点，通过它和PLC内部的联锁关系，达到零位保护的目的。当机构开始运转和失压后恢复供电时必须先将控制器手柄置于零位后，机构的电动机才能起动：6.4 行程开关，在起重机的大车运行机构，小车运行机构，起升机构均设有行程开关；由行程开关通过PLC控制各机构；在起升机构中还设有上、下预限位开关，当

12、吊钩运行到达极限位前的一定距离时，预限位开关动作，吊钩的运行速度自动减速，减小终点限位时的冲击；6.5 上升极限位置限制保护，配有起升机构设置上升极限位置限制器，以保证当吊具起升到极限位置时，自动切断起升的动力电源，并通过PLC发出报警信号；6.6 下降极限位置限制保护，配有起升机构设置下降极限位置限制器，以保证当吊具下降到极限位置时，自动切断起升的动力电源，使钢丝绳在卷筒上的缠绕不少于设计所规定的圈数，并通过PLC发出报警信号；6.7 运行极限位置限制保护，桥机的大、小车运行机构应设有限位开关，当机构到达其运动的极限位置时，能自动停车；6.8 联锁保护装置，进入桥机的门和由司机室等登上桥架的

13、舱口门都设有联锁保护装置，当门打开时，起重机的总电源被切断，各机构不能开动。6.9 起升重量通过负荷限制器来限制超载重量，从而保护门机，延长桥机使用寿命，起到安全作用。设计参数 起重量QB5t A5 级防爆2、 跨度S=7.5m3、 起升高度H=9m4、 起升速度主钩0.1-9.6m/min ,副钩0.1-18m/min5、 大车速度(双速度)20m/min6、 小车速度(双速度)30m/min7、 操作方式司机室电气配置变频器：日本安川CIMR G7系列PLC：西门子S7-200电气元件：施耐德电机：保持原设计联动控制台：浙江三门阳光QT104系列制动电阻器：管型及不锈钢组件零星配件：国内知

14、名品牌四、设计依据及技术标准: 本机基本参数与技术要求满足吊钩桥式起重机设备招标文件的有关条款,整 机的设计符合 GB3811-83起重机设计规范中的有关规定,制造、安装、试验 符合 GB/T14405-93通用桥式起重机 、GB6067-85起重机械安全规程及 GB5905-86起重机试验规范和程序等有关国家标准中的相关规定。 防爆变频器起重机的构成防爆变频器起重机有三部分构成：（1）起重机的结构部分，这是起重机承载重物的主体结构，有钢梁，小车和卷扬等，这里不赘述。（2）起重机的驱动部分，由电动机，减速器和运行在钢轨上的车轮组成。减速器和车轮按照防爆的相关国家标准制作；防爆变频器起重机能够在

15、三维空间内运行，因此有提升机构的电动机，有小车左右运行的电动机和两台前后运行的大车用电动机。起重机采用防爆电动机技术已经非常成熟，在国内市场上有许多相关产品供选购。（3）防爆变频器起重机的控制系统，控制系统是此次开发的主要内容。对于产品的需求越来越精细的今天，大量用户对起重机这个以前只能完成产品吊装和搬运等粗放作业的设备，提出更高的要求：完成定点装配和精确定位。以前对于此类问题只能采用伺服系统等昂贵的方案或采用价格较高并且难以维护的直流调速系统完成。现在只要有变频器一切问题都迎刃而解了，满足了用户定点装配和精确定位的要求，减少了启动时，停车时所调运物品的冲击、斜拉等限制条件，是起重机产品在应用

16、方面有了更大的扩展。五、本机主要特点: 1、本机设计将性能优越和安全可靠放在首位,同时结合考虑经济合理性，造型 美观等因素，根据使用车间的特殊情况，将小车部分设计成，卧入主梁内侧形式。更适用于低矮厂房环境（见图）2、本机的工作机构由主、副起升机构,大、小车运行机构组成。 3、各机构均采用变频调速方式。4、大车电源导电装置安装在起重机端梁下方,在维修平台上可安全方便地维 修。 5、在桥架内侧设有电缆滑线支架及导轨与小车同行,小车采用电缆供电，小车上设有导电 架。 6、主梁为h偏轨箱型梁结构。 7、司机室操作方式。8、滑轮倍率：2倍率 4绳，卷筒装有吊装物品斜拉时防脱绳装置。9、结构紧凑、故障率低

17、等优点。六、变频调速优点 工艺要求及变频控制要点 1调速范围 大型吊车多采用有级调速，速度档位选择主令控制器，调速比一般小于10；CIMR-G7高性能矢量变频器具有16段速设定功能，在闭环矢量控制模式下，其调速范围高达1：1000，可轻松满足需求； 2制动定位 大车、小车及起升机构都要求有定位功能，较重负载制动定位时，拖动电机常处于再生制动状态；变频调速时，需加装制动电阻，采用电制动与机械制动相结合的制动方式，以确保准确停车； 3吊钩启动 吊钩从地面拖动重物启动时，为避免机械冲击，启动档的速度不能过快；CIMR-G7变频器具有丰富的加减速预设曲线，吊钩启动可选择“S”型加速曲线，保证加速过程平

18、稳顺畅； 溜钩处理 吊钩拖动重物起停时，电动机与抱闸装置配合不当，容易造成重物滑落，即所谓“溜钩”问题；CIMR-G7变频器在闭环矢量控制模式下，0Hz运行时最大可输出180%的额定转矩，能很好解决吊车溜钩问题。 节能分析 右图为异步电动机主回路串接变频器后的机械特性图。 图中曲线为电机调速前的机械特性，曲线为电机变频调速后的机械特性。对比可知，变频器调速的一个显著优点就是在调速的同时能够调整供电电压，使电机的机械硬性基本保持不变。相比绕线式异步电机的转差调速，在负载转矩TL不变的情况下，变频调速具有较好的节能效果。其电磁输入功率分配情况如下： 1电磁输入功率为： Pin = TL·

19、n0 2电机输出功率为（曲线）： Pout = TL·n2 3电机损失功率为（曲线）： P = TL·( n0 - n2 ) D、电控方案说明：（只限于本台吊车）1、起升电机的变频器需选配PG卡，采用有PG矢量控制；其余变频器均采用无PG矢量控制； 2、原绕线式电机可不必更换，但需把电机转子上的电刷举起，且转子的出线头要短接，如左图所示： 3、所有变频器均需选配制动电阻或制动单元（15KW以上变频器制动单元外置）； 以提升电机为例，其主电路示意图如下： 用变频器运行信号控制电磁抱闸；变频器在有PG矢量控制模式下，0Hz运行时可输出180%额定转矩，转矩响应时间在20ms以内

20、，完全可满足吊车的应用要求，有效避免溜钩问题及起停抖动问题； 当然，对于一些高档提升机械，还会应用到PLC来进行对提升机构、行走机构、横动机构进行集中控制，实现多种功能，控制简易示图如下： 变频器的外围接线配置图如下： 变频调速性能 本设备起升及小车运行采用矢量型变频器，闭环控制，加配制动单元和制动电阻，可以实现180制动转矩。静态指标恒转矩调速比 1：1000（0.05HZ-50HZ）调速精度 ±0.02转矩响应 40ms零速转矩 180动态指标恒转矩调速比 1：20（2.5HZ-50HZ）调速精度 ±0.5转矩响应速度 100ms转矩 1HZ提供180转矩（1HZ开机闸

21、）7、小车由一台变频器独立驱动左右小车电机。开环矢量控制使大车具有很好同步调速性能静态指标恒转矩调速比 1：1000（0.05HZ-50HZ）调速精度 ±0.02转矩响应 100ms启动转矩 1HZ/150%动态指标恒转矩调速比 1：20（2.5HZ-50HZ）调速精度 ±0.5转矩响应 150ms转矩 1HZ提供150转矩8、大车与小车相同，改造时并入新系统 （略）9、控制信号由驾驶室的主令发出，直接送入大车控制柜的PLC输入点，PLC接受主令信号后，检测变频器备好信号确认变频器正常，并以准备好，则发出相应的速度指令给变频器，变频器接受到运行、速度指令后，先给电机发出相应

22、励磁电流0.3s待电机充分励磁，并以建立100零转矩后通过变频发出开闸信号，电机运行。停电时，电机减速，变频器频率指令低于电机旋转频率，电机正转差运行，相当于子切割磁力线，定子产生电流通过变频器的续流二级管，直流母线，进入制动单元，回馈能量由制动单元斩波控制以热能形式释放在制动电阻上。当电机速度降为0.5HZ变频器发出抱闸信号，同时向电机输出直流制动信号1.0S待命。防爆型变频起重机主回路图防爆型变频起重机控制回路图七、结构部分 1、结构用材料选择: 主要承载构件如主梁、端梁、小车架等选用 Q235-B 碳素结构钢制造。非受 力构件如平台、栏杆等采用 Q235-A 碳素结构钢制造。 2、桥架结构组成及特点: 2.1 桥架:桥架由主梁、端梁、走台栏杆、端梁栏杆、电缆滑架及栏杆、梯子、 平台、大车导电维修平台、大车导电线挡架等组成。大车运行机构及电气设备装 在桥架上,走台侧铺有花纹板供人员通行。 桥架采用偏轨箱型梁结构,具有足够的 强度、刚度和整体稳定性。 主梁是起重机的重要受力构件,结构选用优质 Q235-B 钢板,在设计上除了满 足强度,稳定性要求外,还须满足刚度要求。尺寸符合整体的要求,同时考虑