畢業(yè)設計（論文）-輪胎式龍門起重機的電氣控制系統(tǒng)分析.doc

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1、?？飘厴I(yè)設計（論文）設計題目： 輪胎式龍門起重機的電氣控制系統(tǒng)分析 系 部： 電氣工程系 專 業(yè)： 電氣自動化（工業(yè)企業(yè)電氣） 班 級： 工企電氣091301 姓 名： 學 號：093905130105 指導教師： 職 稱 ： 副教授 2012年6月 南京摘 要輪胎式龍門起重機是一種空間運輸設備，主要作用是完成集裝箱的位移。輪胎式集裝箱起重機是現(xiàn)代化生產(chǎn)不可缺少的重要組成部分，使生產(chǎn)過程實現(xiàn)機械自動化和電氣自動化。傳統(tǒng)的龍門起重機使用油發(fā)電的方式已無法滿足平常作業(yè)，因此將動力源由油改為電力成為輪胎式龍門起重機的主要作業(yè)方式，由此可見電氣控制技術對輪胎式龍門起重機的發(fā)展極具現(xiàn)實意義與必要性。熟練

2、掌握輪胎式龍門起重機的技術操作規(guī)程的內容和要求，這對保證設備的安全操作具有較高的指導意義。關鍵詞 輪胎式龍門起重機 電氣自動化 操作規(guī)程 Abstract Tire type Longmen crane is a kind of space transportation equipment, main function is to complete the displacement container. Tyre type container crane is an important part of the modernization of production, the productio

3、n process to achieve the automation of mechanical and electrical automation. The traditional Longmen crane using oil generating means to already cannot satisfy normal operation, thus the power source from oil to electric power becomes tire type Longmen crane main mode of operation, thus the electric

4、al control technology to the tire type Longmen crane development has practical significance and necessity. Master of tyre crane Longmen regulations for technical operation of the content and requirements, to ensure the safe operation of this equipment has high significance.Keywords Rubber tyred cran

5、e Longmen Electrical automation Operation procedure目 錄1 引言12 龍?zhí)陡奂b箱輪胎式龍門起重機的分類和設備分析12.1 輪胎式龍門起重機分類12.2 輪胎式龍門起重機的電氣設備介紹33 輪胎式龍門機主要機構的功能及主要組成部件分析33.1大車機構分析33.2 小車機構分析44 接電傳輸紐帶安全滑觸線44.1安全滑觸線的重要性44.2 安全滑觸線的結構44.3 安全滑觸線的移動供電分析55 龍門起重機電氣控制系統(tǒng)55.1 電氣控制系統(tǒng)的設備55.2 電氣設備的連接與控制方式分析65.3 起升機構分析65.4 小車機構分析65.5 安全保護裝

6、置66 電場橋的技術操作規(guī)程76.1作業(yè)前76.2開機操作76.3作業(yè)中76.4轉場操作86.5作業(yè)后86.6其他97 注意事項9結 論10致 謝11參 考 文 獻12第13頁江蘇海事職業(yè)技術學院2012屆?？粕厴I(yè)設計1 引言南京港龍?zhí)都b箱有限公司是長江內河專業(yè)化程度最高的集裝箱裝卸碼頭，得天獨厚的區(qū)位優(yōu)勢為南京港龍?zhí)陡蹍^(qū)建設成長江流域現(xiàn)代化、多功能、江海型集裝箱主樞紐港和中轉港提供保證。在集裝箱堆場箱區(qū)邊，架設剛性滑觸線供電線路，電網(wǎng)電力通過滑觸線和移動供電裝置輸送到RTG，移動供電裝置隨RTG同步移動，從而實現(xiàn)對RTG的移動供電。當RTG需轉場到另一箱區(qū)作業(yè)時，改由柴油發(fā)電機組或發(fā)電車

7、供電，轉場完畢后，由所在箱區(qū)的滑觸線提供電力。南京港龍?zhí)都b箱公司目前共有18臺輪胎式龍門起重機投入班制工作，2臺日常工作。輪胎式集裝箱龍門起重機，簡稱RTG，是碼頭堆場裝卸集裝箱的一種專用設備，具有可靈活轉場作業(yè)、工程投資少等優(yōu)點。但是，由于RTG采用柴油發(fā)電機組提供動力，存在能耗高、運行成本高、污染重、空耗大等缺點。所以將原有柴油發(fā)電起重機改裝，改電后的起重機可以節(jié)約能源、減少排放、改善環(huán)境、提高效率、降低成本。2 龍?zhí)陡奂b箱輪胎式龍門起重機的分類和設備分析2.1 輪胎式龍門起重機分類2.1.1傳統(tǒng)式油場橋（場橋及輪胎式龍門起重機） 由于采用柴油發(fā)電機組提供動力，柴油發(fā)電機組的發(fā)電成本比

8、直接使用城市電網(wǎng)供電要高3倍以上。同時，柴油機工作時產(chǎn)生的廢氣、噪聲以及油、水等泄漏，使港口環(huán)境受到了較大的污染。對于這項技術難題，一直沒有得到很好的解決。直到2004年3月，青島港成立了RTG“油改電”技術攻關小組，圍繞RTG的電動化展開了研究工作，經(jīng)多種技術方案的論證與比較，最終于2006年7月采用剛性滑觸線供電方案完成了由城市電網(wǎng)直接供電的RTG電動化改造（簡稱ERTG），實現(xiàn)了將節(jié)能減排、節(jié)支增效和可靈活轉場作業(yè)集于一身的改造設想。 有了技術上的改進，原有的柴油發(fā)電機場橋全部改裝成可接電工作，改裝后的場橋只需要在轉場時拔電，用少量的油轉至另一場地接電繼續(xù)工作，大大的減少了能耗。 圖1傳

9、統(tǒng)式場橋2.1.2 油電兩用場橋 這類場橋在油向電發(fā)展時引進的過渡型的場橋，是當時兩種技術的共同產(chǎn)物。因為是過渡的產(chǎn)物，所以此類場橋在工作時有著很強的機動性，可以安排到許多類型的場地中，少了很多限制，可以更好的發(fā)揮。圖2油電兩用場橋2.1.3 全電場橋 在完成“油改電”后，公司引進的新一代場橋，全部電力為動力，柴油只能提供轉場甚至不需轉場固定在某一場地。圖3全電場橋2.2 輪胎式龍門起重機的電氣設備介紹2.2.1 輪胎式龍門起重機的電機電機的運行狀態(tài)分為電動和制動兩種狀態(tài)。在龍門起重機中，當電機引進電能時，電機開始運轉，將電能轉換為機械能，這種狀態(tài)就是電動狀態(tài)。當電機軸上加入機械能，除去電機本

10、身的損耗外在電機外轉換為電能，這種狀態(tài)就是制動狀態(tài)。2.2.2 輪胎式龍門起重機的司機室司機室是操作人員對龍門起重機進行具體使用的場合，其內又座椅、操作臺、控制屏和電氣箱組成。由于用電式輪胎式龍門起重機是裝卸集裝箱的重要起重設備，其運行好壞直接影響生產(chǎn)效率，因此，對操作人員有很嚴格的要求。3 輪胎式龍門機主要機構的功能及主要組成部件分析3.1大車機構分析3.1.1 大車行走機構的功能大車行走機構安裝在鞍梁下方。驅動形式為對角驅動，即在起重機的對角方向有兩臺電機，通過聯(lián)軸節(jié)與減速箱相連，通過驅動鏈帶動大車驅動輪運行，以實現(xiàn)起重機的 移動。此外，場橋還配有 4 個頂升油缸，用于更換輪胎及轉場時減小

11、輪胎與地面間的摩擦阻力。 3.1.2 大車行走機構的主要組成部件輪胎式龍門起重機大車行走機構主要組成部件： 1) 車架 2) 車輪機構：由輪胎、輪轂、車輪軸、軸承座組成 3) 轉向機構：由轉向油缸、鎖銷裝置、拉桿組成4) 傳動機構：由電機、減速箱、鏈輪、鏈條組成 3.1.3 大車行走機構保護裝置 長桿搖臂限位（或紅外線傳感器） 大車保護裝置用于防止大車兩側與集裝箱拖車相撞，大車輪胎行走區(qū)域有門架，當大車行走太偏，超過限定區(qū)域范圍時大車報警系統(tǒng)會響起，控制開關會自動跳斷，以保護兩邊集裝箱和滑觸架。3.2 小車機構分析3.2.1起升機構：主、副起升機構分別由一臺電動機、一臺減速器、一臺輪胎制動器、

12、一套卷筒裝置和上滑輪機構組成3.2.2小車架3.2.3小車運行機構：減速器、主動輪組、從動輪組、傳動軸、連接器件3.2.4吊具4 接電傳輸紐帶安全滑觸線4.1安全滑觸線的重要性：安全滑觸線是借鑒國外先進經(jīng)驗結合國情研制的節(jié)能型滑觸線，它具有安全可靠及優(yōu)良的機械電氣性能，便于安裝維護。相間距為80mm，防護外殼為工程塑料和鋁塑合金型兩種材料，導體為鋁合金(內鑲不銹鋼條)或純銅。不受雨雪霜凍影響，適用于露天、水霧、酸霧、導電粉塵等較差環(huán)境。300A以下規(guī)格可根據(jù)用戶需要制作各種半徑的圓、弧線。4.2安全滑觸線的結構：4.2.1導軌及護套：導軌由導電性能好、對環(huán)境適應能力強的鋁合金型材制成，導軌下部

13、嵌入“V”形不銹鋼槽，保證集電器電刷沿槽滑行時，耐磨、穩(wěn)定及良好接觸。導軌一般定尺為6米。 護套由有韌性、耐磨、抗老化及阻燃性能的工程塑料組成，對導軌有良好的絕緣保護作用，保證人身安全。4.2.2集電器：集電器為支撐式結構，是向移動設備供電的主要部件。由特制碳刷、接線柱或端子、塑料護罩、支撐臂等組成。施加適當?shù)慕佑|壓力，沿導軌平穩(wěn)滑動，向設備供電。設備如需檢修時，可將集電器碳刷拉離導軌斷電，保證安全，方便作業(yè)。4.2.3連接器：連接器是專供導軌之間的端部連接，由壓板及螺栓可靠連接，外殼由工程塑料作防護罩。兼做供電器用的防護套，端口可引入電源進線，與連接器壓板及螺栓緊固在一起。4.2.4吊掛器、

14、固定器及端蓋：吊掛器是吊裝、固定滑觸線導軌的專用件。 固定器是將導軌限位在支架處的裝置，當導軌因溫度變化伸縮時，引導其向固定器兩側延伸。 端蓋安裝于導軌的兩端起絕緣防護作用。吊掛器及端蓋均由工程塑料制成。4.3 安全滑觸線的移動供電分析在集裝箱箱區(qū)邊埋設滑觸線支撐立柱，立柱上安裝有滑觸線、集電車及其軌道，集電車可沿軌道跟隨輪胎吊移動，這樣既滿足了剛性滑觸線使用的精度要求，又克服了輪胎吊行走偏移和作業(yè)中晃動、搖擺對集電器的影響，從而突破剛性滑觸線不能應用于輪胎式起重機械的限制，實現(xiàn)對輪胎吊的移動供電。圖4 安全滑觸架5 電氣控制系統(tǒng)：5.1 電氣控制系統(tǒng)的設備：龍門起重機的電氣控制系統(tǒng)由一臺以上

15、起升變頻器、一臺小車變頻器、二臺以上大車變頻器，一個中央處理器CPU框架、數(shù)個擴展框架和遠程控制模塊的可編程序控制器PLC,數(shù)個電氣控制屏，一個小車架控制屏、一個司機室控制臺組成。5.2 電氣設備的連接與控制方式分析：龍門起重機的控制方式是采用公共直流母線的控制方式，主電源經(jīng)空氣開關提供給起升變頻器，由起升變頻器整流后供給大車變頻器和小車變頻器作為直流電源，在公共直流母線上配有制動單元，采用獨立的控制方式，主電源向所有變頻器提供電源,經(jīng)各自獨立整流逆變控制。每個變頻器各自連接一個電機，電機上都帶有編碼器，作為速度反饋信號反饋給變頻器，組成矢量控制系統(tǒng),在非公共母線系統(tǒng)中,每個變頻器有各自獨立的

16、制動單元和制動電阻。變頻器和可編程序控制器PLC通過通訊模塊T-LINK進行通訊，并通過通訊接口進行配置。各元件之間的相互連接及外部設備的接線采用端子連接,每個端子分別標有端子排名稱及端子號。5.3 起升機構分析：起升器件分別用兩個電動機驅動，同時啟動運行，采用Y-啟動方式，由接觸器進行控制。起升過程中，如果兩邊起升高度出現(xiàn)誤差超過給定范圍，需要同步時，則由PLC進行判斷，控制其中一臺電機，改變?yōu)閅型連接，微調起升速度，達到自動同步。需安裝編碼器檢測兩邊起升高度。5.4 小車機構分析：小車機構使用雙電機同步運行，無機械連接，由兩個帶制動器的三相鼠籠型電機驅動。使用變頻器進行交流變頻調速，兩個變

17、頻器分別驅動兩個電機，軸上安裝編碼器，PLC檢測輛小車的運行偏差，根據(jù)偏差值進行速度調整。5.5 安全保護裝置：5.5.1 限位開關：當大小車、主副鉤運行到接近給定的范圍的邊緣時，限位開關閉合，以限制機構繼續(xù)運行，也是機構停止前降低速度的控制元件。5.5.2起重量限制器：輪胎式龍門起重器采用的是電阻應變式傳感器電子起重量限制器。傳感器采用軸承座式雙剪切梁橋式應變傳感器，既做傳感器，也做軸承器。當?shù)跗鹬匚飼r，應變片電阻受壓，產(chǎn)生與載荷成比例的阻值變化，把重力轉化為電壓信號，然后將電壓信號轉化為420mA的標準電流信號，將轉化后的值送到PLC進行數(shù)字化處理，若超過允許值則報警，禁止運行。6 電場橋

18、的技術操作規(guī)程6.1作業(yè)前：1) 司機必須按公司場橋技術操作規(guī)程“日檢、運行交接班”的要求，進行檢查，并作好記錄；2) 對轉場用發(fā)動機進行運行前的常規(guī)檢查并作好記錄。3) 對供電滑觸線系統(tǒng)進行外觀檢查。（供電插頭插座有無異常，動力電纜有無損壞，滑觸線小車牽引系統(tǒng)有無異常）4) 司機登機前須察看周圍作業(yè)環(huán)境，檢查大車運行劃線區(qū)域及劃線兩側距離0.5米范圍內不得有集裝箱及障礙物，確認作業(yè)環(huán)境安全；5) 操作前必須將輪胎前后的防爬楔塊撤除，并放到楔塊固定架上；6) 清楚扶梯、走道、平臺的雜物、油污、冰塊，以利安全。6.2開機操作：1) 在地面滑觸線控制箱送ERTG電源（此時供電插頭已連接好）2) 登

19、機時司機注意保持與供電滑觸線間的安全距離，嚴禁用手觸摸。3) 檢查各操作開關是否在正常位置，各操作手柄是否在“零”位；4) ERTG送電后，司機不得擅自離機，控制電源接通后，司機不得離開操縱室，并禁止未經(jīng)允許的無關人員上機；5) 空載試車，檢查起升、小車、大車、吊具及各機構保護裝置有無異?，F(xiàn)象。6) 帶箱試車，檢查起升、小車、大車、吊具及各動作有無異?，F(xiàn)象，集裝箱提起0.5米高度時，檢查制動是否有效。6.3作業(yè)中：1) 集中思想，認真操作，看清旋鎖開閉狀態(tài)，眼隨吊具、箱位，余光了望，落吊輕準，起吊平穩(wěn)，堆箱整齊；2) 作業(yè)時必須保持與中控室的通訊聯(lián)系，必須待掛車旋鎖全部打開后，方可起吊；在吊運

20、中運行要平穩(wěn)，堆箱、裝車、著箱時速度要放慢，中間過程逐步加速；3) 堆垛集裝箱，在集裝箱拖掛車進入車道位置停妥后，將吊具移至拖掛車的上方，離集裝箱頂約0.3米高度處暫停，對準位置后降下吊具，旋鎖鎖緊后吊運堆箱箱位，吊具回妥轉入下個循環(huán)，拆垛裝車按堆垛的逆順序進行；4) 禁止吊具或帶箱在人員或車輛的上空越過，吊具或帶箱越過集裝箱或貨物時應保持中間至少有0.5米的距離。謹防碰撞；5) 在正常裝卸作業(yè)情況下，不準使用強制旋鎖功能；6) 嚴禁超負荷作業(yè)和吊具斜拉起升，如遇到超過起重機額定負荷的起重箱或起重物件時，應按公司的有關規(guī)定上報，在采取安全措施后才準起吊；7) 小車運行前，在小車運行范圍內，不得

21、有任何障礙物，運行必須平穩(wěn)，起動和停車時要逐級加、減速。大車運行時，小車行至集卡通道處；8) 在相鄰跨間同時有兩臺場橋作業(yè)時，應注意防止碰撞，轉跨須在規(guī)定的轉向點進行；大車行駛時，嚴禁扶梯上站人和上下起重機；9) 作業(yè)中不得依靠限位開關來代替主令手柄進行各機構的動作控制；10) 工作中發(fā)生異常情況，應立即停車檢查，停機后將操作開關放在正常位置，操作手柄放在“零”位，待檢修恢復正常后，方可繼續(xù)作業(yè)；11) 作業(yè)中隨時注意各儀表、信號燈的指示情況，不得帶故作業(yè)和在運轉中進行修理、調整和注油；12) 夜間作業(yè)必須開大燈，保證有足夠的亮度；13) 當風力17Ms時立即停止作業(yè)，起重機行至錨固點進行系固

22、，小車停在小車錨定裝置處固定，吊具放在20位置，升至最高點處，各操作手柄放在“零”位，各操作開關放在正常位置，切斷電源，將輪胎前后的防爬楔塊塞好；14) 吊箱后，大車移動距離不準超過30米。15) 因該設備為滑觸線供電。司機動大車時必須集中精力正常操作。（1.當ERTG大車行駛到比較接近滑觸線側時，設備程序會讓大車自動慢速運行并給出聲音報警，司機要通過適當糾偏調整回正常運行軌道；2.當ERTG大車行駛到滑觸線側警戒位置時，設備程序會停止大車該方向的運行，此時司機必須反方向慢速糾偏，使設備回到正常運行軌道；3.因ERTG為地面滑觸線供電，嚴禁未拆除供電連接裝置駛出各作業(yè)箱區(qū)。）6.4轉場操作：1

23、) 司機將ERTG開至各ERTG箱區(qū)指定轉場作業(yè)位置并停ERTG控制電源，將速度切換開關切換到20%轉場模式。（此時大車防撞保護取消）2) 通知專業(yè)拔插人員到現(xiàn)場進行市電插頭的拔插（夜間打開照明開關）6.5作業(yè)后（關機操作）：1) 將場橋停在指定安全地點，小車停在錨定裝置處，吊具放在20位置，升至上升減速區(qū)內；2) 各操作開關放在正常位置，各操作手柄放到“零”位，關閉控制電源，關閉空調電源，關閉市電電源，關閉輔柴啟動電源。司機離機時關好門窗，做好清潔工作；3) 從防爬楔塊架上取下楔塊，將場橋輪胎前后塞好；4) 工作完畢司機必須認真填寫運行記錄，做好清潔交接工作。臺風季節(jié)的特殊措施：1) 遇大風

24、警報時，及時將場橋行至錨固點進行系固，小車停在小車錨定裝置處固定，吊具放在20位置，升至最高點處，各操作手柄放在“零”位，切斷電源，將輪胎前后的防爬楔塊塞好；2) 每年臺風季節(jié)前，對地面錨固拉攀、楔塊等進行檢查，確認其齊全和完好；3) 每年臺風季節(jié)，各級人員要加強防臺風裝置的檢查，司機交接班應做到班班交接防風裝置措施落實到位情況，作好記錄。6.6 其他：1) 司機在嚴格執(zhí)行本操作規(guī)程時，必須同時執(zhí)行其他有關規(guī)定；2) 在冬季應執(zhí)行裝卸機械防凍保暖的有關技術要求；7 注意事項： 做危險品、重大件、特資、貴重品、超高集裝箱、變形集裝箱時，應嚴格按相關工藝要求，聽從指揮，謹慎操作。做到萬無一失。 結

25、 論隨著港口集裝箱吞吐量的增加，對裝卸效率、經(jīng)濟效益要求的提高，以及現(xiàn)代科技技術的發(fā)展，輪胎集裝箱龍門起重機不斷發(fā)展。同時輪胎式集裝箱起重機正朝著大型化、高速化、現(xiàn)代化的方向發(fā)展，然而也為了提高港口裝卸效率，減少起重機作業(yè)時的時間浪費，是與龍門起重機的電控制系統(tǒng)與操作熟練度緊密相關。 集裝箱輪胎龍門起重機由用油改為用電，是一次質的飛躍，也是一次港口行業(yè)的革命，減輕了能源的消耗，減少了污染。降低了成本，與之一起改變的是保護了環(huán)境，提高了效率，產(chǎn)業(yè)的效益上升。在未來的港口發(fā)展中，起重機用電將逐步取代用油，一步步的向更高的方向發(fā)展，技術的革新永遠是第一步的。致 謝大學三年學習時光已經(jīng)接近尾聲，在論文

26、即將完成之際，我的心情無法平靜，在此我想對我的母校，我的父母、親人們，我的老師和同學們表達我由衷的謝意。 感謝我的家人對我大學三年學習的默默支持；感謝我的母校江蘇海事職業(yè)技術學院給了我在大學三年深造的機會，讓我能繼續(xù)學習和提高；感謝工企電氣091301班的老師和同學們三年來的關心和鼓勵。 老師們課堂上的激情洋溢，課堂下的諄諄教誨；同學們在學習中的認真熱情，生活上的熱心主動，所有這些都讓我的三年充滿了感動。老師平日里工作繁多，但我做畢業(yè)設計的每個階段，從選題到查閱資料，論文提綱的確定，中期論文的修改，后期論文格式調整等各個環(huán)節(jié)中都給予了我悉心的指導，在此謹向老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。同時，本篇畢業(yè)論文的寫作也得到了許多同學的熱情幫助。 感謝在整個畢業(yè)設計期間和我密切合作的同學，和曾經(jīng)在各個方面給予過我?guī)椭幕锇閭?，在此，我再一次真誠地向幫助過我的老師和同學表示感謝，在以后的工作中我將用我所學的所有知識為企業(yè)盡我所能盡的力量，并不斷吸取新的能量！ 參 考 文 獻1 李谷音.港口起重機械（第二版）.北京.人民交通出版社2 黃立偉.輪胎式龍門集裝箱起重機供電系統(tǒng).天津.港口科技動態(tài)編輯部3龍?zhí)陡鄄僮饕?guī)程4http:/