【正文】 接口 20 Kd 大車凸輪控制器 KT1060J/5 大車控制指令及其電源通斷 21 Kx 小車凸輪控制器 KT1025J/1 大車控制指令及其電源通斷 22 CLP 磁力控制屏 PQR10A250 主副鉤控制及保護電氣總成 23 4LJ 主鉤過流繼電器 JL12200A 主鉤的過流繼保護 24 5LJ 副鉤過流繼電器 JL12100A 副鉤的過流繼保護 25 ZC 正轉(zhuǎn)接觸器 CJ12B100/3 主鉤或副鉤起升電源的通斷 26 FC 反轉(zhuǎn)接觸器 CJ12B100/3 主鉤或副鉤下降電源的通斷 27 1FCJ、 2FCJ 反接制動接觸器 CJ1280/3 主鉤或副鉤串不同電阻通斷 28 1JSC—4JSC 加速接觸器 CJ1280/3 主鉤或副鉤串不同電阻通斷 29 ZDC 制動接觸器 CJ1280/3 制動電磁鐵電源通斷 30 LYJ 零壓保護繼電器 CJ1010 主鉤或副鉤的失壓保護 31 ZXK 主鉤限位開關(guān) LX311 主鉤起升高度限位保護 32 FXK 副鉤限位開關(guān) LX311 副鉤起升高度限位保護 33 1XX、 2XX 小車限位開關(guān) LX1011 小車平移極限位保護 34 1DX、 2DX 大車限位開關(guān) LX1011 大車平移極限位保護 35 1AK4AK 門安全開關(guān) LX19111 防止人員誤入安全保護 36 JK 緊 急開關(guān) LX311H 危急情形下人控斷電指令 起重機電氣設(shè)備故障分析 結(jié)合電氣主回路 圖 1 和主鉤、副鉤控制回路及總電源保護控制回路圖 2 以及表，對 橋式起重機電氣 設(shè)備常見故障分析見表 。 昆 明 理 工 大 學 成 人 高 等 教 育 設(shè) 計 說 明 書 第 12 頁 B. 起重機操作工雖通過熟練操作技藝，克服設(shè)備性能上的不足，基本保障了生產(chǎn)起吊作業(yè)，但這加速了起重機電氣設(shè)備技術(shù)性能進一步惡化，同時也給起重機操作工帶來不小的安全生產(chǎn)壓力。 表 起重機大修技術(shù)路線方案一的設(shè)備選型 序號 設(shè)備名稱 型號規(guī)格 市場價（元） 備注 1 主鉤電機 YZR250M28 37KW 4040 電機利舊，送電機修理廠大修價。 4 小車電機 YZR160M16 1000 5 主鉤制動器 MZS145H 2400 6 副鉤制動器 MZD1300 1400 7 大車制動器 MZD1200 700 8 小車制動器 MZD1200 700 9 主鉤電阻器 RQ32YZR250M28 /6Y4 5700 10 副鉤電阻器 RT32YZR160M26/1B 3000 11 大車電阻器 RT32YZR160L6/2R1 1600 2 臺 12 小車電阻器 RT32YZR160M16/1B 700 13 保護配電柜 GQR5GCDD600*500*500 4000 14 總電源接觸器 LC1D245Q5C（施耐德） 3600 15 總過流繼電器 JL12300A 80 16 大車過流繼電器 JL1220A 120 2 臺 17 小車過流繼電器 JL1215A 114 2 臺 18 主鉤主令控制器 QTB2 12020 一體式起重控制臺 19 副鉤主令控制器 20 大車凸輪控制器 21 小車凸輪控制器 22 磁力控制屏 PQR10A250 1700*1100*450 5000 23 主鉤過流繼電器 JL12200A 146 2 臺 24 副鉤過流繼電器 JL12100A 134 2 臺 25 正轉(zhuǎn)接觸器 LC1D95Q7C（施耐德） 1802 2 臺 26 反轉(zhuǎn)接觸器 LC1D95Q7C（施 耐德） 1802 2 臺 27 反接制動接觸器 LC1D80Q7C（施耐德） 2798 4 臺 28 加速接觸器 LC1D80Q7C（施耐德） 5596 8 臺 29 制動接觸器 LC1D80Q7C（施耐德） 1399 2 臺 30 零壓保護繼電器 CJ1010 120 2 臺 31 主鉤限位開關(guān) LX311 270 32 副鉤限位開關(guān) LX311 270 33 小車限位開關(guān) LX1011 160 2 臺 34 大車限位開關(guān) LX1011 160 2 臺 35 門安全開關(guān) LX19111 28 36 緊急開關(guān) LX311H 30 昆 明 理 工 大 學 成 人 高 等 教 育 設(shè) 計 說 明 書 第 15 頁 續(xù)表 起重機大修技術(shù)路線方案二的設(shè)備選型 序號 設(shè)備名稱 型號規(guī)格 市場價（元） 備注 合計 66369 元 起重機電氣系統(tǒng)大修技術(shù)路線三 起重機電氣系統(tǒng)大修技術(shù)路線三：采用目前應(yīng)用已很成熟的 PLC+變頻器組合實現(xiàn)寬范圍調(diào)速的先進技術(shù)方案。技術(shù)路線三的投資較大，電氣系統(tǒng)需進行新的設(shè)計，但此方案技術(shù)水平有本質(zhì)的提升，體現(xiàn)在以下方面： A. 調(diào)速方案采用變頻調(diào)速，速度可根據(jù)需要自行設(shè)定（從 0 到最大速度之間），克服了繞線式電機起制動沖擊大，電機溫升高，電機易壞特點。 E. 變頻器有故障顯示、分析及參數(shù)臨控功能，便于使用和維修，也可實現(xiàn)自動及遠程控制。 I. 能精確實現(xiàn)起重機吊裝設(shè)備過程中的對位和定位精準度。 第二章 交流電機變頻調(diào)速和變頻器及 PLC 的原理和技術(shù) 交流異步電機變頻調(diào)速原理和技術(shù)發(fā)展 交流異步電動機結(jié)構(gòu)相當簡單，維護容易，運行可靠，價格便宜，具有較好的穩(wěn)態(tài)和動態(tài)特性，檢修成本低歉，在工業(yè)生產(chǎn)中得到廣范運用，但其調(diào)速機械 特性和性能遠不及直流電動機，使其在工業(yè)生產(chǎn)需要調(diào)速運行工藝中受限。這種控制方式比較簡單，只要求電動機定子繞組有多個抽頭，然后通過觸點的通斷來改變電動機的磁極對數(shù)。 定子調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)就是在恒定交流電源與交流電動機之間接入晶閘管作為交流電壓控制器，這種調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)僅適用于一些屬短時與重復(fù)短時作深調(diào)速運行的負載。鼠籠式電動機作為原動機以恒速帶動電磁離合器的電樞轉(zhuǎn)動，通過對電磁離合器勵磁電流的控制實現(xiàn)對其磁極的速度調(diào)節(jié)。 Ef 越大，電動機轉(zhuǎn)速越低。 在交流異步電動機中，從定子傳入轉(zhuǎn)子的電磁功率 PM 可以分成兩部分：一部分 P2=（ 1— s） PM 是拖動負載的有效功率，另一部分是轉(zhuǎn)差功率 PS=sPM，與轉(zhuǎn)差率 s 成正比，它的去向是調(diào)速系統(tǒng)效率高低的標志。繞線式異步電動機轉(zhuǎn)子昆 明 理 工 大 學 成 人 高 等 教 育 設(shè) 計 說 明 書 第 20 頁 串級調(diào)速即屬于這一類，它將轉(zhuǎn)差功率通過整流和逆變作用，經(jīng)變壓器回饋到交流電網(wǎng)，但沒有以發(fā)熱形式消耗能量，即使在低速時，串級調(diào)速系統(tǒng)的效率也是很高的。 交流異步電動機恒轉(zhuǎn)矩變頻調(diào)速主要是通過降低供電電源的頻率 f1來實現(xiàn)降低鼠籠異步電動機的同步轉(zhuǎn)速 n0，從而使電動機獲得平滑的速度變化。 圖 3 中曲線 1 為 U f1 為額定參數(shù)下固有機械特性；曲線 2 為降低頻率，即恒壓頻比不變的人為機械特性；曲線 3 為頻率更低時的人為機械特性。 基于普通異步電動機運用變頻調(diào)速時發(fā)熱、電磁干擾明顯，電動機的最大轉(zhuǎn)矩會隨電源頻率改有所下的情況，電機廠家開發(fā)出不同類型的變頻異步電動機，以適應(yīng)不同的工業(yè)生產(chǎn)特點。 3）變頻異步電動機的主磁路設(shè)計成不飽和狀態(tài)，一是考慮高次諧波會加深磁路飽和，二是考慮在低頻時，為了提高輸出轉(zhuǎn)矩而適當提高變頻器的輸出電壓（電壓補嘗）。 7）過載能力系數(shù)λ T 可達 ，不僅可以滿足平滑寬廣調(diào)速范圍的要求，而且可以滿足重載頻繁啟動的要求。 2）逆變器 ， 負載側(cè)面的 輸出部分 為逆變器。無論電動機處于電動或發(fā)電制動狀態(tài)，其功率因數(shù)總不會為 1。 昆 明 理 工 大 學 成 人 高 等 教 育 設(shè) 計 說 明 書 第 23 頁 4）控制電路 ， 控制電路常由運算電路、檢測電路、控制信號的輸入、輸出電路和驅(qū)動電路等構(gòu)成。由于軟件的 靈活性，數(shù)字控制方式常可以完成模擬控制方式難以完成的功能 。目前，外資品牌在中國中、低壓變頻器市場占主導地位，主要是 ABB、西門子、富士電動機、三菱電動機、安川電動機、臺達、施耐德、艾默生等。在這時期， PLC 在處理模擬量能力、數(shù)字運算能力、人機接口能力和網(wǎng)絡(luò)能力得到大幅度提 高， PLC 逐漸進入過程控制領(lǐng)域，其在工業(yè)自動化控制特別是順序控制中的 占有絕對優(yōu)勢 ，在可預(yù)見的將來，是無法取代的。中央處理單元 CPU 是 PLC 的核心部件，由運算器和控制器組成 ， 主昆 明 理 工 大 學 成 人 高 等 教 育 設(shè) 計 說 明 書 第 24 頁 要用于接收并存儲從編程器輸入的用戶程序 ， 檢查編程過程是否出錯 ， 進行系統(tǒng)診斷 ，解釋并執(zhí)行用戶程序 ， 完成通信及外設(shè)的某些功能。副鉤額定載重 Q=5t，副鉤吊鉤自重 Gf=,減速機型號 ZQ50,速比 40.17,額定起吊速度 V=，卷筒直徑 D=380mm，配用電動機 YZR160L6 11KW，動滑輪組速比 m=2。 異步電動機功率計算及選型 A. 主鉤電 動 機 功率 1） 主鉤 電動機初選功率 額定 載 重 :Q=30t=30000kg 吊鉤自重 :Gz==810kg 額定起吊速度 :V=η取 ， g=根據(jù)公式： Pj=1000 η)gVG(Q q0?計算得 Pj= 0 . 9 51 0 0 0 0 . 1 )8 1 0( 3 0 0 0 0 ? ??? = 昆 明 理 工 大 學 成 人 高 等 教 育 設(shè) 計 說 明 書 第 26 頁 根據(jù) 文獻 [4]，電動機選型為 YZBF250M28，當 S3， JC=25%時，電動機允許功率42KW、電流 86A，當 S3， JC=40%時，電動機允許功率 37KW、電流 80A。 主 鉤副鉤變頻器選型 起重機升降機構(gòu)運行特點分析 昆 明 理 工 大 學 成 人 高 等 教 育 設(shè) 計 說 明 書 第 27 頁 A. 轉(zhuǎn)矩 特點分析 1）原動 機轉(zhuǎn)矩是 來自 電 動 機產(chǎn)生的 電磁 轉(zhuǎn)矩 TM，屬主動轉(zhuǎn)矩，其方向可正可負； 2） 重力轉(zhuǎn)矩 TG 是重物及吊鉤、吊具等作用于卷筒的轉(zhuǎn)矩，其大小等于重物 吊鉤、吊具的重 量 G 與卷筒半徑 r 的乘積，即： TG=Gr ，它的方向永遠向下； 3） 摩擦轉(zhuǎn)矩 T0 是由于減速機構(gòu)的傳動比較大產(chǎn)生的，最大 λ=50 ，因此，減速機構(gòu)的摩擦轉(zhuǎn)矩（包括其它損失轉(zhuǎn)矩）不可小視。重物上升時，是電動機克服各種阻力，包括重物的重力、摩擦阻力等而做功，屬阻力負載；重物下降時，由于重物本身具有按重力加速度下降的能力（位能），因此，當重物的重力大于傳動機構(gòu)的摩擦阻力時，重物本身的重力（位能）將成為下降的動力，電動機變成能量的接受者，故屬于動 力負載。 主鉤副鉤變頻器選型 A. 變頻器選型一般要求 昆 明 理 工 大 學 成 人 高 等 教 育 設(shè) 計 說 明 書 第 28 頁 1）變頻器與機械類無關(guān)可實現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩負載驅(qū)動 ,即使負載有很大波動也能夠保證連續(xù)運行 ,這要求變頻器本身必須具有電流控制功能； 2）變頻器本身應(yīng)易與機械特性相適應(yīng)、相配合，即具有容易適合機械特性的可選功能； 3）變頻器具有與電氣控制系統(tǒng)之間信息傳遞的輸入輸出功能。 C. 變頻器型號確定 通過技術(shù)及性價比的綜 合考查，確定選用 三菱 品牌變頻器。 變頻器 FRA540 的技術(shù)參數(shù)見表 ,電氣端子定義見圖 4。 根據(jù)文獻 [4]， YZBF250M28 37KW 電動機的額定電流：當 JC=100%時為 60A， JC=25%時為 86A； 按電動機 JC=25%時的工作電流選擇變頻器的額定電流，根據(jù)文獻 [10]，型號為 “ FRA54045KW” 型變頻的額定電流為 86A，能滿足 主鉤 電動機 FC=25%啟動電流的需要。對起重機類負載變頻器容量應(yīng)加大到電動機額定功率的 倍左右。 綜上所述，起重機提升機構(gòu) 采 用變頻調(diào)速控制，要求不但要有寬廣的調(diào)速范圍和較高過載能力， 降速過程中的 轉(zhuǎn)矩 不能有較大減小 。 B. 電氣參數(shù)特點分析 1） 速度調(diào)節(jié)范圍通常 an 取 3， 但 考慮 用戶生產(chǎn)工藝實情，橋式起重機主要用于起吊發(fā)電機定子、發(fā)電機轉(zhuǎn)子、汽輪機缸體、汽輪機轉(zhuǎn)子、風機轉(zhuǎn)子等等大型的精密設(shè)備，在作業(yè)過程中必須要做到慢、穩(wěn)、準， 吊鉤垂直速度調(diào)節(jié)范圍要求更寬些，一般an要 保證 在 5— 10 之間， 空載或輕載時速度應(yīng)加快一些 ，重載時則較慢些； 2） 具有點動功能 ， 橋式起重機常常需要調(diào)整被吊物體在空中的位置，因此，點動功能是必須的； 3） 要有較強的過載能力，起重機起升機構(gòu)常要在重載情況下啟動，并且要 在 重物停在半空中再啟動，所以，對 電氣 過載能力要求較高。 B. 副 鉤電 動 機 功率 1） 副 鉤 電機初選功率 額定 載 重 :Q=5t=5000kg 吊鉤自重 : Gf==120kg