冶金工厂起重机电气设计.docx

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冶金工厂起重机电气设计

第一章电动机

电动机选型

1.类型

   起重机一般采用绕线型异步电动机、笼型异步电动机、自制动异步电动机、串励直流电动机、复励直流电动机和他励直流电动机。

2.选型要求

   除辅助机构外，起重机应采用起重冶金用系列电动机；

   起重冶金用异步电动机；

   起重冶金用直流电动机；

   锥形转子制动异步电动机；

   也可采用符合起重机要求的其他类型电动机。

   电动机外壳防护等级一般不低于GB1498—79《电机、低压电器外壳防护等级》规定的IP44。

电动机容量校验

   校验结果应符合以下要求：

在设计极限要求的情况下，电动机的最大力矩或堵转力矩应保证机构起动的需要。

在设计要求的情况下，电动机应不出现过热。

   校验公式、数据：

校验方法可相应参照电动机和饶线型异步电动机、电机系数（参考件）、机构的接电持续率。

第二章

制动器驱动元件

制动器驱动元件选型

1.制动器驱动元件，必须按电源电压和频率、环境条件及其对应机构的工况（接电持续串续率，每小时工作次数）来选定。

驱动元件的推力及行程等都应不小于制动器所要求的额定值。

2.对交流传动系统，运行机构—般采用液压推杆，在接电持续率低（JC值不大于25%）、每小时通电次数较少（不大于300次／h）、以及制动力矩小的情况下，先许采用单相短行程制动电磁铁。

起升机构宜采用液压推杆，若对停准有严格要求时，应有相应措施。

3.对直流传动系统，柴油机----发电机供电的系统应采用串联电磁铁；其他供电系统，起升机构应尽量采用串联电磁铁，也可用并联电磁铁，并联电磁铁应有放电电阻和加速激磁措施；运行机构采用并联电磁铁。

制动器驱动元件校验

直流串联电磁铁应校验起动第一挡电磁铁起始拉力和最小负载时电磁铁的吸持力。

第三章

电阻器

电阻器选择

1.电阻值

a.接电持续率不同的电动机，宜选用不同参数的起重机通用电阻器；接电持续率虽不同但又相近时，允许选用同一规格的电阻器。

b.起动用电阻器各级电阻选用值与计算值允差±5%；为了缩减电阻器箱数，个别级的电阻其选用值允差±10%，但各相总电阻选用允差不应越过±8%；常串级电阻允差可适当放宽，但其误差值不得超过电动机额定电阻的1.5%。

2.发热容量

a.一般按重复短时工作制选择，一循环周期时间为60s，接电持续率分别为：

100%、70%、50%、35%、25%、17.5%、12.5%、8.8%、6.25%和4.4%。

b.电阻器各级电阻的接电持续率，可按不同接人情况选用不同值。

同一电阻元件在不同接电持续率时有不同允许电流值，选用元件的允许电流值应不小于电动机额定电流。

为了减少电阻箱数，个别级选用元件的允许电流值可比电动机额定电流小5%。

常串级电阻应按长期工作制选择，选用元件允许电流应不小于电动机额定电流。

3.起升机构不应选用频敏变阻器。

电阻器安装

1.四箱及四箱以下的电阻器可以直接叠装；四箱以上叠装时，要求装在电阻器架上的各箱之间的间隔距离不小于80mm，中间可添加隔热板，间距过小时应降低容量使用或采取其他相应措施。

2.没有接线端子的电阻器，其外部连接线应有一段裸露，并应采用相应措施，以防短路。

电阻器除设于专用电气室内或使用人员不易接触的场合外，都应加防护措施。

在室外场合使用时电阻器应加外罩，外罩应利产散热及防雨。

第四章

保护装置

短路保护和过流保护

1.总电源回路应设置自动空气开关或熔断器作短路保护。

自动空气开关每相均应有瞬时动作的过流脱扣器，其整定值应大于起重机的尖峰电流，数值随空气开关型式而定。

熔断器熔片的额定电流应核起重机尖峰电流的1/2---1/1.6选取。

2.除柴油机----发电机供电系统或笼型异步电动机驱动的机构和辅助机构外，每套机构里的每个电机必须单独设置过流保护。

三相绕线型异步电动机允许只在两相中设置过流保护。

直流电动机允许用一个过流保护。

用保护箱保护的系统应装所有电动机第三相的总过流保护，动作时应使总接触器断开。

3.采用瞬时动作的过电流继电器保护绕线型异步电动机时，其动作电流约为电动机额定电流的250%，保护直流电动机时参照允许最大电流决定动作电流。

采用反时限动作的过电流继电器来保护电动机时，电动机正常起动时它应不动作，过流时有良好的保护特性。

失压保护

   起重视必须装有失压保护，当供电电源中断时必须自动断开总回路。

零位保护

   起重机必须装有零位保护。

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，该机构或所有机构的电动机才能起动。

限位保护和行程保护

1.起升和变幅机构至少装置一套上升限位开关。

吊运液体金属的起重机起升机构必须装置两套上升限位开关。

两套开关动作应有先后，并应尽量采用不同结构型式和控制不同的塔式或门座起重机的变幅机构、港口门座起重机的起升机构及其他有下限要求的机构应设置下降限位开关。

2.大、小车运行机构一般要求在两端装设限位开关，有的运行机构，如电动单梁起重机的小车运行机构可以不装；塔式起重机大车运行机构每个方向必须各装两个限位开关，并控制不同断路装置。

3.用悬挂软电缆供电的回转机构，应装限制回转角度的限位开关。

4.采用电缆卷筒供电的港口门座起重机，应设置电缆放完的行程开关。

主隔离开关

   起重机宜装设能切断所有电源的主隔离开关。

开关要尽量靠近大车集电器，当起重机或其供电电源有较完善的隔离措施，而又不影响同一跨度的其他起重机运行时，则允许不装隔离开关。

例如有大车集电器断开装置，或同一跨度只有一台起重机，或同一跨度其他起重机允许同时停车的场合，可不装隔离开关。

其他

1.起重机应装设通道口开关（桥式起重机应设置舱口和端梁门开关），用于当通道打开时断开总电源。

2.铸造、淬火起重机的主起升机构，以及用可控硅定子调压，涡流制动器，能耗制动，可控硅供电，直流机组供电调速的起重机起升机构和变幅机构，应有超速保护措施。

3.直流他励电动机应有失磁保护。

4.直流发电机组供电系统，当控制器在零位时，应有防止电动机爬行的措施。

5.必须装有紧急情况下可迅速断开总电源的紧急开关或装置，并没置在司机操作方便的地方。

6.起重机上的电气设备中，可能触及的带电的裸露部分应设置防止触电的防护措施，但装于专门的部位的电气设备除外。

第五章

传动装置

传动方案选择

1.起重机传动系统一股采用交流传动系统。

有特殊要求和仅有直流电源情况下，可采用直流传动系统。

2.采用控制屏控制的绕线型异步电动机传动的起升机构，下降时至少有一挡减速，下降减速过程应有电气制动，但对抓斗等另有要求的起重机可例外。

3.桥式起重机运行机构一般要求能进行反接制动或其他电气制动，以保证在正常运行速度时也能迅速、平稳地制动。

4.交流调速系统

a.一般采用可控硅定子调压、能耗制动、涡流制动器、液压推杆制动器、多速电动机和双电机等方案。

b.调速系统的电动机、电阻器等主要部件的容量都应按实际工作条件选择和校核。

c.起升机构采用液压推杆制动器进行调速时，宜另备有支持制动器。

5.直流调速系统

   交流供电时，一般采用可控硅供电系统、硅整流供电系统、直流发电机---直流电动机系统。

直流供电时，—般采用串励、复励直流电动机系统。

控制方式选择

1.控制方式应按传动系统对操作性能和方法的要求、电动机类型及容最大小、接电持续率、通断次数、期望的控制器工作寿命、操纵装置形式和位置等来选择。

2.绕线型异步电动机传动的控制方式一般按表1的规定选择。

表1绕线型异步电动机传动的控制形式

150

300

600

>600

≤22

K

K

K（P）

P

>22

P（K）

P

P

P

注：

①此处电动机容量即为断续周期上作方式（S3）基准接电持续率时的电动机额定功率，kW。

   ②通断次数在600h-1以上的，宜用直流控制回路的单线圈接触器控制屏。

   ③K为凸轮控制器直接控制，P为用它令控制器、控制屏控制，括号外为一般采取形式，括号内可为采取形式。

3.直流系统一般用主令控制器、控制屏控制。

4.地面控制应满足以下要求：

a．地面控制的起重机除用户提出要求外，大小车运行机构空载速度不越过50m／min。

b.控制站上必须有能切断总电源的紧急断路装置。

5.采用无线电遥控方式的起重机，在失控时必须自行停止工作。

第六章

馈电装置

小车馈电装制

1.小车馈电线可用电缆、铜线、型钢或其他导电材料。

材质和规格的选择应使载流量和起重机内部电压损失都满足要求。

铜滑线的直径不小于6mm，角钢尺寸不小于40×40×4mm。

2.当传递低电压、低功率的信号或因集电器跳动引起瞬间电流中断可能造成严重后果时，均应采用移动式电缆作馈电线。

3.小车馈电装置应装设在便于维修之处，不宜装置在大梁之间。

如采用裸露的导电材料作小车电线时，应在该装置附近设有安全措施。

4.刚性滑线应安装在绝缘的滑线固定器上。

固定器支架间距不大于3m，滑线末端悬出支架的长度不大于0.8m，相邻滑线间距在垂直方向不小于130mm，在水平方向不小于270mm。

5.柔性滑线应设置中间支持器，中间支持绝缘应安装在刚性托架上，滑线两端应有拉紧装置。

6.用移动式电缆作小车馈电线时，在桥架与小车架上一般设有固定的接线盒，并用适当的方法将电缆编紧排列。

当小车运行时不得磨损电缆和使电缆过分受力，移动托架应动作灵活。

大车馈电装置

1.大车滑线一般由用户制备和安装。

与起重机结构相关联的细节按有关规定要求，并由用户与制造厂在合同中加以确认。

如有特殊需要由用户与制造厂共同商定。

2.当采用移动式电缆作大车馈电装置时（如悬挂电缆、电缆拖车或电缆卷筒等），参照小车此项规定。

集电器及集电滑环

1.刚性滑线的集电器采用自重或弹簧加压以保证运行过程中与滑线接触良好。

在运行时集电器应不歪斜与滑落。

起重电磁铁供电滑线应采用双集电器。

2.柔性滑线的集电器，小容量及一般通电环节可采用单滑轮式，大容量或电流短暂中断时可能引起故障的环节应采用双滑轮叉式支架等形式。

3.集电器及其软接线必须具有足够的电流容量，集电器软接线的连接位置应不影响集电器的灵活动作。

当集电器从滑线上滑落时，不应造成短路现象。

4.集电滑环应满足相应电压等级和电流容量的要求。

每个滑环至少备有一对炭刷。

整个装置应有一个易于打开的护罩，在室内能防油，室外能防雨。

第七章

导线及其敷设

导线选型

1.必须采用铜芯多股导线，导线型式按敷设方式、环境温度、电压等级来选定。

2.导线一般采用橡皮绝缘电线、电缆和塑料绝缘电缆，小截面导线可用塑料绝缘电线。

3.港口起重机导线宜选用船用电缆。

4.大小车采用电缆馈电时，宜采用重型橡套电缆（轻小型起重机可用中型橡套电缆）或船用软电缆。

导线截面选择

1.起重机上布线必须采用截面不小于1.5mm2的多股单芯导线及1mm2的多股多芯导线。

对电子装置、油压伺服机构、传感元件等连接线的截面不作规定。

2.导线截面根据导线的载流量Iz，不小于导线负载电流Ie来决定。

线路还应校核电压损失。

a．导线的载流量按式计算

Iz=Kf*Kt*Kj*Ij

式中：

Kf----导线或穿管导线多根并列敷设校正系数；

     Kt----环境温度校正系数；

     Ki----重复短时工作制的接电持续率校正系数；

     Ig----电线电缆载流量的基准值，A。

     载流量计算系数（参考件）。

b.导线负载电流Ie

   对于供电给单机构的电动机（包括其他受电器）导线电流为该机构的额定电流。

   对于供电给多机构的电动机（包括其他受电器）导线电流为可能同时工作机构的额定电流之和或计算电流。

导线敷设

l.电线应敷设于线槽或金属管中，在线槽、金属管不便敷设或有相对移动的场合，电线可穿软管敷设，电缆可直接敷设，在有机械损伤、化学腐蚀、油污浸蚀的地方，应有防护措施。

2.不同机构的、交流的和直流的、不同电压等级的导线穿管时应尽量分开。

照明线宜单独敷设。

3.交流载流25A以上的单芯导线，不允许单独穿金属管。

4.导线的联结及分支点处应设置接线盒，室外接线盒须防雨，线孔应有护套。

5.导线两端应有与原理图一致的永久性标志和供连接用的电线接头。

6.电缆固定敷设弯曲半径不得小于5倍电缆外径。

移动敷设电缆的弯曲半径不小于8倍电缆外径。

第八章电压损失

总电压损失

   对于交流电源供电，在尖峰电流时，自供电变压器的低压母线至起重机任何一台电动机端子的电压损失不应超过额定电压的15%。

起重机内部电压损失

1.起重机内部电压损失

   一般用途桥式起重机（吊钩式、抓斗式）额定起重量为32t及32t以下的，其内部电压损失为5%，额定起重量为32t以上至160t的，其内部电压损失为4%；造船用门座起重机其内部电压损失为3%；港口用门座起重机额定起重量为10t及10t以下的，其内部电压损失为2.5%，额定起重量为10t以上的，其内部电压损失为3%。

用电缆卷筒供电时，电缆卷筒电缆的电压损失不属于起重机内部电压损失。

2.特殊规格、特殊类型起重机内部电压损失，可由起重机设计制造单位和使用单位共同协商确定。

尖峰电流和功率因数

1.起重机上单个机构的尖峰电流，按式计算：

Ip=K*In

式中：

Ip——尖峰电流，A；

     K-----电动机起动电流倍数，应按设计值取用。

如无确切数值时，则绕线型

           电动机取2，笼型电动机取产品样本所列数据；

     In-----该机构所有电动机实际工作接电持续率的额定电流之和，A。

2.整台起重机或多个机构的尖峰电流

Ip=K1I1+K2I2

式中:

K1——电动机起动电流倍数；

    I1----整台起重机中电动机总容量最大的机构里所有电动机在实际工作接电持续率时的额定电流之和，A，

    K2----系数，室内起重机取0.8，室外起重机取0.6—0.7；

    I2----可能同时使用的其他机构所有电动机实际工作接电持续率的额定电流之和，A。

3.计算起重机内部电压损失时，电动机起动时的功率因数cosφ一般选用下列值：

         绕线型电动机cosφ＝0.65；

        笼型电动机cosφ＝0.5；

第九章起重电磁铁

起重电磁铁型式

   起重电磁铁分电磁式和电控永磁式。

起重电磁电源

l.交流起重机上起重电磁铁及其控制用直流电源严禁接入其他直流设备。

2.电磁式超重电磁铁的电源在交流侧的接线，应保证起重机内部各种事故断电时起重电磁铁供电不被切断。

在必要场合可设备用电源（例如蓄电池），该电源允许接人起升机构制动电磁铁。

电控永磁式起重电磁铁可以不考虑上述情况。

起重电磁馈电装置

1.起重电磁铁馈电装置应符合馈电装置的规定。

2.起重电磁铁的馈电移动式电缆应卷在专门的电缆卷筒上，以保证升降时电缆不致拉断或紊乱。

对电缆卷筒的要求：

a．起重电磁铁电缆应不碰起升钢绳，在升降过程中，电缆不应过度拉紧或松驰；

b．卷简内集电滑环应符合要求。

起重电磁保护

1.起重电磁铁一般按接电持续率JC50%设计制造。

当使用JC值大于50%时，为使线圈不过热，电磁铁直流供电电压应降至式确定的值。

U=（Un/21/2）/（JC）1/2

式中：

U------使用JC值大于50%时，直流供电电压的控制值，V;

     Un------起重电磁铁额定电压，V。

2.起重电磁铁可用过电流继电器或熔断器保护。

用熔断器保护时，其电流容量应是电磁铁工作电流的150%。

3.由交流电网直接整流供电的起重电磁铁，其外壳应通过电缆卷筒用专一滑环进行接地。

起重电磁控制

1.对于采用反向电流去磁卸载的起重电磁铁，其去磁电流一般按其线圈冷态时工作电流的15--20%选取。

2.起重电磁铁释放磁能的放电电阻，其阻值一般按其线圈冷态阻值的3—4倍选择。

第十章照明信号通讯

照明

1.起重机机房、电气室、走道和司机室都应有合适的照明。

起重机上应设置对作业面的照明，并应尽量考虑防震措施。

2.固定式照明装置的电源电压不应超过220V，除单一蓄电池供电的电压不超过24V的系统外，严禁用金属结构做照明线路的回路。

3.可携式照明装置的电源电压不应超过36V，交流供电应使用隔离变压器，禁止用自耦变压器直接供电。

隔离变压器初级线圈应由双极开关或自动空气开关控制。

信号

1.起重机总电源开合状态在司机室内应有明显的信号指示。

根据需要应设置故障信号或报警信号。

信号装置应设置司机室或有关人员视力、听力可及的地方。

2.室外总高在30m以上有相碰可能的起重机，在最高点应设置红色障碍灯。

塔式起重机臂端、港口用起重机臂端和港口用装卸桥桥架端也应设置障碍灯。

要保证障碍灯电源线路不受起重机停机的影响。

3.浮式起重机的信号灯应符合船舶检验部门的有关规定。

通讯

  起重机可选用无线电对讲机、载波电话、声力电话及扩音机等通信工具作为调度及作业的通讯设施。

第十一章

接地

1.起重机所有电气设备，正常不带电的金属外壳、金属线管、电缆金属外皮、安全照明变压器低压侧一端等均须可靠接地。

当电气设备直接固定在金属结构上，并有可靠电气接触时，可不必另装电气联接线。

但电压大于1000V的供电场合必须有接到金属结构上的地线。

2.一般情况下，可认为起重机车轮与轨道有可靠的电气联接，不导电灰尘沉积等原因造成车轮与轨道有不可靠的电气联接时，起重机应备有专用接地线或其他使之接触良好的措施。

钢结构非焊接处较多的场合宜设接地干线。

3.大车轨道接地由用户负责。

接地应符合有关规程的要求。

4.单个低压电气设备的接地支线用钢导线，最小截面为：

   明设的裸导体4mm2

   绝缘导线1.5mm2

5.接地线及用作接地设施的电导，一般不小于本线路中最大的相电导的1/2，但接地线截面不大于下列数值：

   钢800mm2

   铜50mm2

6.司机室与起重机本体用螺栓联接时，二者间接地线采用不小于40x40mm的扁钢或不小于12.5mm2的铜线。

接地点应不少于两处。

7.接地线与设备的连接，可用螺栓连接或焊接。

用螺栓连接时应采用防松及防锈措施，以使接地可靠。

8.严禁用接地线作载流零线。

第十二章

其他

降温

1.长期在高温环境下工作的起重机，其司机室应采取隔热措施。

电控设备需要采取降温措施，司机室和电气室内装设降温设备可由制造厂配备。

2.超重机司机室内应装设风扇电源插座。

取暖

   根据环境条件和用户的要求而设置取暖设备时，应采用固定的防护式不发光的发热器，电热器应尽量采用三相供电。

特殊要求

   对在特珠环境和工况下使用的起重机电气设备，设计和选用应满足相应要求。