T港口门吊电气设计之三解析.docx

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T港口门吊电气设计之三解析

2000港口门吊电气部分设计之三

中铁工程机械研究设计院

容毅

㈤系统的保护功能设计

5.1主要机构的联锁保护

凡与机械传动系统结合的开关均为全封闭的，各种行程开关灵活可靠，户外用限位开关和行程开关的防护等级为IP55，对经常冲击部位的限位采用接近限位开关，所有行程及联锁开关都安装在容易进行调整、维护和更换的地方，并能防风雨雪及防盐雾的锈蚀。

对于各机构的所有终点停止限位，均采用机械式限位，而非用编码器代替。

起升机构：

⑴上升终点前减速限位

⑵上升终点限位

⑶上升极限限位

⑷下降终点前减速限位

⑸下降终点限位

⑹超速限位，速度达115%最高工作转速时动作，切断主控制电源，并紧急制动

⑻绝对编码器

⑼PLC与速度驱动器故障联锁

⑽超负荷保护

⑾旁路

⑿其它一些必要的联锁保护等

小车运行机构：

⑴PLC与速度驱动器故障联锁

⑵小车前后行终点前减速限位

⑶小车前后行终点限位

⑷小车前后行极限限位

⑸小车锚定装置限位

⑹小车运行位置编码器

⑺当去司机室的通道的门未关时（设限位开关），整车不能运行

⑻旁路

⑼其它一些必要的联锁保护等

大车运行机构：

⑴PLC与速度驱动器故障联锁

⑵大车锚定、夹轨器、缓冲器及电缆卷盘应与大车运行有联锁

⑶大车运行至终端时的减速限位与两边停止限位联锁

⑸为方便大车锚定时的对位，在机侧操作屏（支腿中部距地面1.4米）设点动慢速运行按钮进行操作

⑹其它一些必要的联锁保护等。

5.2超速保护

超速保护共设置机械式和电子式双重保护。

任何一种保护在测量到最高转速达到125%时，将发生并锁定超速故障。

超速故障为1级故障，引起1级停车过程，进行机械抱闸停车，软件和硬件同时锁定该故障。

由于超速故障是十分严重的故障，联动台上的复位按钮不能复位该故障，必须使用位于保护控制柜面板上的超速复位按钮进行复位，以确保故障已经过特别的处理，而不是轻易地同其他故障同等处理。

机械式保护

设置专门的超速开关，与编码器同轴安装于主电机非传动端。

超速开关为机械离心式，提供一组开关量信号作超速保护用。

超速开关的阈值可以整定。

电子式保护

电子式超速信号可有两种途径获得。

一种为数字式调速器超速保护设置。

超速保护的阈值可以在一定范围内设定。

当达到动作值时，可通过调速器的继电器输出，联锁到系统的硬线保护回路中去。

另一种途径是通过监测电机和卷筒的编码器信号，送入PLC高速计数模块后，经复杂的数学处理，可以监测起升机构的运行速度，同样达到电子式保护的作用。

5.3超负荷与超程保护

本机有完善的超负荷保护装置，起重机各运动机构均设有极限位置的行程和高度保护。

在司机室有下列负荷显示和超负荷保护：

⑴两台小车起升机构的负荷显示和超负荷保护；

⑵两台小车抬吊总负荷吊钩负荷显示和超负荷保护；

⑶两小车抬吊时最小距离保护。

⑷行程和高度的保护及显示装置

⑸起重机行走距离显示；

⑹1#车运行行程显示；

⑺2#小车运行行程显示；

⑻1#小车升降高度显示；

⑼2#小车主起升升降高度显示；

⑽故障显示

每个机构设置超程限位，正常情况下，超程限位不会动作。

如果超程限位动作，系统将置一类故障，引起一级停车过程。

5.4高压变压器温度保护

变压器二次侧三相绕组预埋PT100或PTC热探头。

变压器外壳带温度显示装置，实时显示变压器三相温度。

温控装置自带两副干节点作超温保护。

如果达到报警温度，一般为150℃，作三类故障处理，停止所有运行机构，并在触摸屏上作故障显示。

如果达到跳闸脱扣温度，一般为160℃，PLC发送一个脱扣信号到相应的变压器保护高压开关柜，引起高压主断路器跳闸。

5.5载荷称重

每个起升机构都有负荷传感器。

它提供4~20mA/0-10V的模拟量信号，该信号正比例于起升的负荷。

它用于：

⑴最大运行速度的计算，用于弱磁升速的判据

⑵单钩过载测定与报警

⑶吊钩联动过载测定和报警

⑷在监控屏幕上显示负载数值

该负荷信号在PLC内部经过滤波处理，以避免负荷的振荡。

在用于计算最大运行速度时，该信号还经过较大的滞后处理，以避免最大速度的计算值出现振荡。

在负荷达到额定负荷的95%时，司机室联动台上的满载指示灯闪烁；

在负荷达到额定负荷的100%时，司机室联动台上的满载指示灯亮；

在负荷达到105%时，“过载”灯亮，引发2级停车请求，起升机构停止上升运动，但下降运行仍允许，并只能低速下降。

负载传感系统发生故障时（如PLCAI模块故障，传感器故障，传感器电源开关跳脱等），系统仍可工作。

监控屏幕的显示值为0，同时报告“称重系统故障”信息，并禁止弱磁升速功能。

5.6故障保护

起升机构：

起升机构在上、下起升两个方向设置了减速、停止、紧急停止三极限位保护和报警。

起升机构均设置了可靠的电气，机械双重超速保护。

在终点限位时，司机室内会有声、光和信号提示，以便于司机操作。

两个小车运行机构：

两小车运行机构的下列重故障采取了硬线保护及PLC程序保护。

当下列任何故障出现时，首先通过PLC程序发出信号使变频器停止工作，经0.5s-1s延时之后，再通过硬线切断动力回路电源。

以保证小车在重故障发生时能够安全可靠停车。

重故障包括1.变频器故障。

2.锚定故障。

3.过载等。

过运行既为二级限位保护，当一级限位失灵后，该保护为最后一级行程保护。

此故障被视为重故障。

当过运行发生时，须把小车电控柜内的过运行强制运行选择开关打到强制位置，才可使主回路送电。

并可操作使小车退出过运行状态，然后将选择开关打到正常位置，使故障复位，小车便可正常运行。

在两个小车上，各设置了紧急停止按钮，运行过程中如遇到异常情况发生时，可就近按下任何一个紧急停止按钮，使龙门吊停车。

两个小车各机构均设置了减速、停止、过运行三道终点限位保护。

当小车运行至终点时，司机室内会有声、光和信号提示，以便于司机掌握行走状态。

在小车行程的中点位置设置了小车位置校准开关，每次小车从此位置经过时，都会对小车的位置信号进行校准。

大车运行机构：

大车运行机构的下列重故障采取了硬线保护及PLC程序保护。

当下列任何故障出现时，首先通过PLC程序发出信号使变频器停止工作，经3.5-5s延时之后，再通过硬线切断动力回路电源。

以保证大车在重故障发生时能够安全可靠停车。

重故障包括：

1.变频器故障。

2.夹轨器故障。

3.锚定故障。

4.过运行。

5.柔性腿转角偏转角度超差。

6.刚性腿与柔性腿同步超差。

7.风速超过设定值等。

在大车左右两侧门腿各设置了2个紧急停止按钮，运行过程中如遇到异常情况发生时，可就近按下任何一个紧急停止按钮，切断大车运行机构电源，使大车停止运行。

同时在刚、柔腿的左、右两个台车上都设置了一个声光报警器，大车行走时提示地面人员注意。

在大车在终点位置设置了减速、停止、过运行三道终点限位保护。

当大车运行至终点时，司机室内会有声、光和信号提示，以便于司机操作。

故障蜂鸣器（位于联动台上）

在有新的故障出现时，蜂鸣器报警。

在按下“故障确认”按钮后，蜂鸣器停止报警（但故障仍未复位，故障指示灯仍亮）。

联动台上有两个蜂鸣器，一只备用。

故障确认/故障复位/故障指示灯

当有新的故障出现时，故障指示灯闪烁，且蜂鸣器报警。

按下“故障复位”按钮后，如故障消除，则故障指示灯与蜂鸣器报警停止，如果故障仍存在，指示灯将持续闪烁，且蜂鸣器继续报警；

对于非停车故障，有时仍可继续工作，则此时按下“故障确认”按钮后，蜂鸣器报停止警，但故障仍在，等待排除，故障指示灯亮

5.7高度测量编码器

高度测量采用编码器，安装在卷筒上，用于同步运行纠偏以及高度和高差的显示。

在发生下列任一情况时，即检测到编码器故障：

⑴速度斜坡已输出到额定速度的20%还未接收到计数脉冲；

⑵到达减速开关/编码器校验开关时,计数值与预设值超过预定的误差；

⑶脉冲编码器电源故障；

⑷计数模块故障。

⑸编码器故障的后果：

如果机构不是运动在同步状态，则不影响其运动。

故障仅显示。

如机构在同步状态工作，则两个机构都将发生1级故障和1级停车请求。

这时按下“复位”按钮，再按“合闸”按钮，机构又可运动，但只能限速运动，所有同步运行机构的速度给定相同，不进行同步调节。

5.8警告信号

⑴起重机的支腿近地面处各装一个防风雨的旋转式发光音响发光二极管警报器，共4个，在运行电机启动前两秒钟自动开始工作，声、光装置自动发出音响、闪光警告，以疏避行人和车辆。

⑵机上安装一个电笛，以供司机在作业时提醒附近地面上的人们注意。

由装在司机室前侧的脚踏开关控制

警报能够准确传输到司机室中，同时还能对设备外其他人员发出警告。

5.9防撞

⑴两小车之间设置防撞报警装置，用于检测与小车的接近度。

此装置应能避免两小车全速相向移动的相撞。

该装置在起重机移动时被启动。

有两级设置，一级可为司机发出音频警报信号并减速，另一级可使小车紧急停止。

⑵两龙门吊之间也须设置防撞报警装置,有两级设置，一级可为司机发出音频警报信号并减速，另一级可使大车停止。

⑶起重机与货场端挡的防撞要求是：

当起重机前方缓冲器距端挡10米时限制速度为15米/分。

当前方缓冲器距端挡3米时自动停车制动，但可以点动前进到端挡。

在上述限制过程中司机室应有警报提示。

5.10风速指示器和警报器

在起重机最高处安装风速仪，并安装于不受外物阻碍处。

司机室设风速声、光报警装置；司机室和电气房设风速指示装置。

当风速>20米/秒时，音响报警器将发出信号，此时起重机仍可工作。

风速超过23米/秒自动切断驱动回路，大车停车制动，夹轨器自动抱轨，此时能在司机室或大车地面操作台手动解除联锁。

5.11紧急停车

急停按钮设置在：

⑴电气控制室主配电保护柜面板一个

⑵司机室联动台右面板一个

⑶刚性腿接近地面1.4ｍ前后各一只

⑷柔性腿接近地面1.4ｍ前后各一只

⑸主电气房主配电柜门上设一个

⑹主电气房高压开关控制柜门上设高压急停按钮

⑺1#小车机房内一个

⑻2#小车机房内一个

所有急停开关有两付常闭触点，一付切断控制电源，一付进PLC报告急停发生位置。

急停事件为一级故障处理，进行机械制动。

5.12电气设备的电气保护

起重机所有的电气保护、安全联锁、限位、信号指示、报警、故障检测装置均符合GB3811-83的设计要求。

5.12.1起重机接地、防雷安装

⑴起重机接地、防雷安装、施工、验收均符合GB-232及IEC的各项要求

⑵所有电气设备，正常不带电的金属外壳、支架、管槽、电缆金属外皮等均采用足够截面的铜导线可靠接地。

金属结构除通过大车行走车轮与钢轨接触外，还安装了铜刷将钢结构与钢轨可靠接触，保证起重机整机接地电阻不大于10Ω，大车轨道接地电阻不大于4Ω。

⑶开关柜、操作台的接地铜绞线最小截面为2.5mm2

⑷箱、柜的门用铜绞线与接地金属结构件可靠连接，其截面不小于2.5mm2

⑸高压电气设备接地铜绞线截面视容量选用，最小为6mm2

⑹电动机、变压器外壳可靠接地。

接地铜导体截面积Q与相关载流导体截面积S的关系满足如下条件：

①当S≤2.5mm2时，Q=S，但不小于1.5mm2

②当2.5mm2＜S≤120mm2时，Q=S/2，但不小于4mm2

③当S＞120mm2时，Q=70mm2

⑺严禁用接地线作载流零线

⑻直击雷防护措施方案

①避雷针

根据门吊的特殊情况，并考虑保护范围以及设备的安全，在门吊顶端左右各安装一支高度为6米的法国进口的ESE6000型提前放电避雷针，其保护范围大于40米。

避雷针支持杆采用304不锈钢加工制作与门吊可靠