【文章內容簡介】 的一種型式。普通橋式起重機主要采用電力驅動，一般是在司機室內操縱，也有遠距離橋式起重機控制的。起重量可達五百噸，跨度可達 60 米。 簡易梁橋式起重機又稱梁式起重機，其結構組成與普通橋式起重機類似，起重量、跨度和工作速度均較小。橋架主梁是由工 字鋼或其他型鋼和板鋼組成的簡單截面梁，用手拉葫蘆或電動葫蘆配上簡易小車作為起重小車，小車一般在工字梁的下翼緣上運行。橋架可以沿高架上的軌道運行，也可沿懸吊在高架下面的軌道運行，這種起重機稱為懸掛梁式起重機。 冶金專用橋式起重機在鋼鐵生產(chǎn)過程中可參與特定的工藝操作，其基本結構與普通橋式起重機相似，但在起重小車上還裝有特殊的工作機構或裝置。這種起重機的工作特點是使用頻繁、條件惡劣，工作級別較高。主要有五種類型： 基于 PLC 的 10t 橋式起重機的電氣控制系統(tǒng)設計 第 8 頁 共 60 頁 鑄造起重機 供吊運鐵水注入混鐵爐、煉鋼爐和吊運鋼水注入連續(xù)鑄錠設備或鋼錠模等用。主小車吊運盛桶，副小 車進行翻轉盛桶等輔助工作 ,為了擴大副鉤的使用范圍和更好地為煉鋼工藝服務，主、副鉤分別布置在各自有獨立小車運行機構的主、副小車上，并分別沿各自的軌道運行。 夾鉗起重機 利用夾鉗將高溫鋼錠垂直地吊運到深坑均熱爐中，或把它取出放到到運錠車上。 錠脫起重機 用以把鋼錠從鋼錠模中強制脫出。小車上有專門的脫錠裝置，脫錠方式根橋式起重機。據(jù)錠模的形狀而定：有的脫錠起重機用項桿壓住鋼錠，用大鉗提起錠模；有的用大鉗壓住錠模，用小鉗提起鋼錠。 加料起重機 用以將爐料加到平爐中。主小車的立柱下端裝有挑桿，用以挑動料箱并將它送入爐 內。主柱可繞垂直軸回轉，挑桿可上下擺動和回轉。副小車用于修爐等輔助作業(yè)。 鍛造起重機 用以與水壓機配合鍛造大型工件。主小車吊鉤上懸掛特殊翻料器，用以支持和翻轉工件；副小車用來抬起工件。 (3 ) 檢查項目 橋式起重機的安全檢查為了保證橋式起重機的安全運行，在起重機運行期間需進行一些安全常規(guī)檢查，檢查項目及要點如下： ① 起升高度限位器、行程限位開關及各聯(lián)鎖機構性能正 橋式起重機常，安全可靠。 ② 各主要零部件符合安全要求：開口增大小于原尺寸的 15%，扭轉變形小于 10%；板鉤襯套磨損小于原尺寸的 50%，板鉤心軸磨損小于 5%，無剝落、毛刺、焊補。吊鉤掛架及滑輪無明顯缺陷。鋼絲繩表面鋼絲磨損、腐蝕量小于鋼絲直徑的 40%，斷絲在一個捻距內小于總絲數(shù)的 10%，無斷頭，無明顯變細，無芯部脫出、死角扭擰、擠壓變形、退火、燒損現(xiàn)象。鋼絲繩端部連接及固定的卡子、壓板、鍥塊連接完好，無松動，壓板不少于 2 個，卡子數(shù)量不少于 3 個。卷筒無裂紋，連接、固定無松動；筒壁磨損小于原壁厚的 20%；安全卷不少于 2 圈，卷筒與鋼絲繩直徑比例符合要求。平衡輪固定完好，鋼絲繩應符合的要求。制動器無裂紋，無松動，無嚴重磨損，制動間隙兩側相等 尺寸合適，有足夠的制動力，華北科技學院畢業(yè)設計（論文） 第 9 頁 共 60 頁 制動帶磨損小于原厚度的 50%。通過對橋式起重機的安全常規(guī)檢查，對杜絕人身事故，減少設備事故，提高設備運轉率，降低檢修費用等均起到了顯著作用。 (4) 安全滑觸線 安全滑觸線是一種新型移動供電裝置，以其絕緣、安全、耐溫、抗振、節(jié)能等優(yōu)越性能逐步替代了舊式裸露角鐵及銅排滑觸線。安全滑觸線由填嵌在工程塑料型管或槽板中的光滑平整的 T2 銅排或嵌有耐磨導體的鋁型材作為載流體，組合成輸電導管，導管下有開口槽以利集電器運行，并由集電器的高耐磨銅基石墨電刷將電力導向工作電器。橋式起重機在使用中易斷 電，有時在輸電導管內產(chǎn)生火花，嚴重時滑觸線某放炮 ，造成集電器更換過于頻繁，影響生產(chǎn)。為此，進行了如下改進： ① 增大集電器電刷倒角，并打磨光滑； ② 增加集電器兩相對電刷間彈簧強度、彈性，保證彈簧恢復自如； ③ 加深。加固集電器中的彈簧座，保證電刷的恢復彈簧在工作中不易 串位 ； ④ 兩段安全滑觸線連接處連接塊要有倒角，保證集電器平滑過渡。同時，為保證安全滑觸線的正常使用，行車工的規(guī)范操作、維修工的定期保養(yǎng)、定期檢查也必不可少。 橋式起重機相關參數(shù)的介紹 本設計是以山東華起起重機械有 限公司生產(chǎn)的 QD型 10 噸吊鉤橋式起重機 為機械基礎的電氣控制系統(tǒng)的設計 QD 型吊鉤橋式起重機是采用國際先進標準制造的系列產(chǎn)品。整機結構新穎、造型美觀、工藝性好、操作靈活平穩(wěn)、安全可靠。主要特點： （ 1）橋架采用箱形主梁，自動埋弧焊焊接。 （ 2）小車導電采用工字鋼軌道電纜導電新裝置，安全可靠。 （ 3）起升機構根據(jù)要求還可設第二套安全裝置。增加可靠性。 （ 4）零部件標準化、系列化、通用化。 （ 5）操縱室視野開闊，全部機構均在操縱室內操縱，工作舒適操縱靈活。本產(chǎn)品廣泛適用于普通重物的裝卸與搬運 ，還可配以多種專用吊其進行特殊作業(yè)，當露天使用時帶有防雨設備。表中數(shù)據(jù)為室內起重機用，室外起重機總重和輪壓約增加 5％，起重機按使用繁忙程度分為中級（ A5）和重級（ A6）兩種工作制度。選用時應注明工作制度，工作環(huán)境的最高、最低氣溫及電源種類等技術要求。還可根據(jù)用戶要求的跨度設計制造。 本設計中設計中選擇 A6 工作級別， 基于 PLC 的 10t 橋式起重機的電氣控制系統(tǒng)設計 第 10 頁 共 60 頁 表 橋式起重機電氣設備相關參數(shù) 跨度 m 起重量 t 10 最高起升高度 m 16 起升機構速度 m/min 小車速度 43 大車速度 起升機構電機 型號/KW YZR200L6Z/22 小車電機 YZR132M6Z/ 大車電機 YZR160M26/2 電源 三相交流 380V 50Hz 本設計的控制方案 本設計的基本控制方案就是通過 PLC 的輸入端輸入控制信號從而使 PLC 發(fā)出控制信號去控制變頻器使變頻器啟動工作，同時斷電電磁制動器得電松開，同時相關指示燈亮。當 PLC 控制變頻器頻率端子輸入信號時或正反信號，控制變頻器的端子對變頻器發(fā)出改變頻率的信號正反轉的信號，從而使被控電動機的轉速發(fā)生改變或者 轉速方向發(fā)生改變。當起重機運動到期限位置或主電路發(fā)生短路、過流、斷相、過載、突然停電等時，會使行程開關動作或變頻器發(fā)出短路、過流等信號輸入到 PLC 輸入端，使 PLC 發(fā)出變頻器停止、電磁制動器制動等信號。從而達到控制的要求和目的。圖 是電氣控制方案的控制框圖，華北科技學院畢業(yè)設計（論文） 第 11 頁 共 60 頁 圖中 YB YB YB3 是電機 M M M3 的斷電電磁抱閘制動器，圖中的箭頭方向表示控制控制信號流動的方向。 圖 控制方案簡圖 基于 PLC 的 10t 橋式起重機的電氣控制系統(tǒng)設計 第 12 頁 共 60 頁 3 變頻調速系統(tǒng)的設計 變頻器的選擇和參數(shù)設定 變頻器的基本原理及接線端子的介紹 變頻器是利用電力半導體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置，能實現(xiàn)對交流異步電機的軟起動、變頻調速、提高運轉精度、改變功率因數(shù)、過流、過壓、過載保護等功能。變頻器按變換環(huán)節(jié)分為兩大類：交 — 直 — 交變頻器，交 — 交變頻器。 交 — 交變頻器是把固定頻率的交流電直接變換成頻率連續(xù)可調的交流電。其主要有點是沒有中間環(huán)節(jié)。但連續(xù) 可調的頻率范圍窄，一般在額定頻率的 1/2 以下，故它主要用于低速大容量的拖動系統(tǒng)。 交 — 直 — 交變頻器是先把交流電變換成直流電，然后再把直流電變換成頻率連續(xù)可調的交流電。交 — 直 — 交變換是常見變頻器采用的變換方式。 交 — 直 — 交變頻器是由整流器、中間濾波器和逆變器三部分組成。整流器是三相橋式整流電路，其作用為將特定的電壓和頻率的交流電變換為直流電，然后作為逆變器的直流供電電源；中間濾波器由電抗器或電容組成，其作用是對整流后的電壓或電流進行濾波；逆變器也是三相電橋式整流電路，但它的作用與整流器相反，是將直流電變換為可 調的交流電，它是變頻器的主要組成部分。圖 是變頻器的構成簡圖，其中 DC 框為濾波器。 圖 變頻器的構成簡圖 V/F 通用變頻器的控制方式及其原理 在異步電動機中，當給定子繞組通上三相交流電定子三相繞組就會產(chǎn)生旋轉磁場，其磁感線通過定子和轉子的鐵心而閉合，旋轉磁場不僅在轉子的每項繞組中會感應出電動勢華北科技學院畢業(yè)設計（論文） 第 13 頁 共 60 頁 E2，而且在定子的每項繞組中也感應出了感應電動勢 E1。設定子和轉子的每項繞組的匝數(shù)為 N1和 N2，定子每項繞組的感應電動勢 E1的幅值為 mN NfKE ?? 111 () 式中： 1f 為電網(wǎng)的頻率；1NK為定子繞組的系數(shù)； m? 為通過每項繞組的刺痛量最大值，在數(shù)值上等于旋轉磁場的每極磁通 ? 。即 m??? 。 在異步電動機調速時，一個重要的因素是希望保持每極磁通Φ為額定值，因為在式 ()中，1NK和 N1是不變的，而 E 1f 和 m? 是可變的。 如果不是保持沒極磁通Φ為額定值，而使欲保持每相繞組感應電動勢 E1不變時， f1和Φ之間有什么關系呢？如果 f1變大，大于電動機的額定頻率，定子內阻抗變大，定子電流變小，導致氣隙磁通最大值變小Φ m小于額定氣隙磁通。這樣電動機鐵芯的效能沒有得到充分利用，而且磁通減小也會使電動機的輸出轉矩下降。如果 f1變小，小于電動機的額定頻率， 定子內阻抗變小，定子電流變大，導致氣隙磁通最大值Φ m變大，大于額定氣隙磁通。這樣，電動機鐵芯產(chǎn)生過飽和，這就意味著勵磁電流過大，導致繞組過分發(fā)熱，造成系統(tǒng)的功率因數(shù)下降，電動機的效率也隨之下降，嚴重時會使定子繞組過熱而燒壞。因此要實現(xiàn)交流電動機的變頻調速，應保持氣隙磁通Φ m不變，即 E1/ 1f =常數(shù)，這就就是 V/F 控制。 1. 變頻器的主電路 變頻器的主電路主要由整流電路、中間直流濾波電路、制動電路和逆變電路三部分組成。主電路的基本結構如圖 所示。 基于 PLC 的 10t 橋式起重機的電氣控制系統(tǒng)設計 第 14 頁 共 60 頁 圖 主電路的基本機構 （ 1）變頻器的整流電路 從圖 VD1~VD6或整流二極管模塊組成不可控全波整流橋，其作用是采用全波整流將三相交流電變成直流電。當三相交流電線電壓 U為 380V 時，整流后的峰值為 =537V,平均電壓 513V. (2)濾波電路 整流電路輸出的整流電壓時脈動的直流電壓，必須經(jīng)過濾波，圖 電路中濾波元件是電容器 CF， 電容器濾波的基本原理是 利用電容器的充放電功能，讓它在電壓高的時候充電，在 電壓低的時候放電，從而得到一個相對穩(wěn)定的直流電壓。 由于收到點解電容的容量和耐壓能力的影響，濾波電容器通常由若干個電容器并聯(lián)成一組，再由兩組CF1和 CF2串聯(lián)而成。因為電解電容器容量的離散性很大，因而 CF1和 CF2電容組的電容量不完全相等；從而造成電容器組 CF1和 CF2承受的電壓值不完全相等，使承受電壓較高的一側電容器組容易損害，而另一側也會相繼損壞。為了解決這個問題，在電容器組 CF1和 CF2旁個并聯(lián)一個電阻 RC1 和 RC2，兩者的阻值相等，起均壓作用。 電容器器組的作用除了濾波以外，還有另外的作用：在整流電 路和逆變電路之間起去耦作用，消除兩電路之間的相互干擾；為整個電路的感性負載（電動機）提供容性無功功率；電容器組還有儲能的作用。 （ 3）限流電路 變頻器接通電路的瞬間，濾波電容的充電電流很大，此充電電流可能損壞整流橋。 圖 限流電路圖，當電路中串入限流電阻 RL 后，就限制了電容充電電流，對整流橋起保護作用。但當電容器組 CF1和 CF2沖電到一定程度時，限流電阻 RL 就起反作用了，會妨礙電容器組 CF1和 CF2進一步充電。為此，在 RL 旁并了一個短路開關，當電容器組 CF1和 CF2充電到一定程度時，讓其接通 ，將 RL 短路。但在很多變頻器中已由晶閘管 SL 所代替。 （ 4）制動電路 如圖 中變頻器的制動電路由制動電阻 RB和晶閘管 VB組成。電動機在工作頻率下降的過程中，其轉子的轉速會超過此時的同步轉速，處于再生制動狀態(tài)，拖動系統(tǒng)的動能反饋到直流電路中，但直流電路能量無法回饋給交流電網(wǎng)，只能由電容器組 CF1和 CF2吸收，使直流電壓不斷上升（程為泵升電壓），升高到一定程度，就會對變流器件造成損害。為此，在電容器組 CF1和 CF1旁并聯(lián)了制動電阻 RB和制動單元（功率開關管）相串聯(lián)的的電路。當再生電能經(jīng)過逆變器的續(xù) 流二極管反饋到直流電路時，將電容器的電壓升高，觸華北科技學院畢業(yè)設計（論文） 第 15 頁 共 60 頁 發(fā)導通與制動電阻 RB相串聯(lián)的功率開關管 VB, 讓電容放電電流流過制動電阻 RB，