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轨道式集装箱门式起重机电气系统设计⑴


轨道式集装箱门式起重机电气系统设计⑴
中铁工程机械研究设计院 容 毅

本讲座共分五部分:

⑴:

㈠ 设计总则 ㈡ 电气工程范围 ㈢ 技术规格

⑵: ⑶: ⑷: ⑸:

㈣ 方案介绍及关键技术 ㈤ 系统的保护功能设计 ㈥ 配套电气设施 ㈦ 起重机信息管理系统CMS<

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㈠ 设计总则 1.1 概述 轨道式集装箱门式起重机电气系统的设计选择和安装应适合起重机的使用要求,电 气设备技术先进、质量高、通用性强、低耗节能,操作、维修简便。所有电气设备按 本规格书中所述工作环境条件和防护等级要求进行选择。低压开关设备、大小车供电 设备及电缆、PLC、数字式调速控制器、变频器、编码器、接触器、行程开关等材料和 元器件均选用国内外著名厂家的产品。保证起重机传动性能和控制性能准确可靠,在 紧急情况下能切断控制和动力电源,以安全停机。 所有电气设备应考虑相应的保护和联锁。同时应考虑工作时机上的震动。起重机的 电气系统设计能适应供电电网的±10%的波动。 设计按照成熟可靠、实用经济的原则。采用了国内外流行的系统架构,同时也充分考 虑了电气系统的扩展兼容能力,系统配备了远程网(广域网)起重机监控系统TCMS

1

(telenet CraneMonitor System)和站区远端无线RCMS网络的功能接口。 1.2 供电电源 起重机供电为 交流电动机: AC380V、50HZ 380V 50Hz 三相四线。 三相

主机构动力回路:AC380V、50HZ、三相三线; 辅机动力及制动回路:AC380V、50HZ、三相四线; 控制及信号回路:AC220V、50HZ、单相; PLC 电源: AC 220V, 50Hz单相、DC 24V 220V AC 50Hz

照明、加热器:

安全照明、携带式检修灯:交流 36V AC 50Hz。 维修电源: 1.3 环境条件 气温:-10°C~+45 °C。 湿度:最大相对湿度100%。 风压:最大工作风速:14m/s 非工作状态最大风速:45m/s(2分钟值) 基本地震烈度:7级。 海域腐蚀度:10级 盐雾:有轻度盐雾 1.4 设计标准 《起重机设计规范》 :机构、结构、安全 《起重机安全规范》 :安全 《轨道式集装箱门式起重机技术条件》 GB/T3811-2008; GB6067-2010; GB/T19683-2005; AC 380V, 50Hz 三相四线

2

《桥式和门式起重机制造及轨道安装公差》 :安装 《起重机试验规范和程序》 《起重机安全标志和危险图形符号总则》 :标识 铁路门式起重机

GB/T10183-2010; GB/T5905-1986; GB15052-2010;

TB/Tl357-2007 GB50256—96

电气装置安装工程起重机电气装置施工及验收规范 起重机械超载保护装置安全技术规范 材料标准 焊接标准

GBl2602-1990

GB/T699,GB/T700,GB/T1591,GB/T3077 等最新版; GB/T985.1,GB/T985.2,GB/T12469 等最新版;

焊缝探伤标准 GB/T11345,GB/T3323,GB/T10559 最新版; 《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》 国际标准化组织:计量单位制,质量体系 国际电工技术委员会标准:电气 IEC; 远程控制设备和系统,第5部分:传输协议 第1篇:传输帧格式 电磁兼容通用标准 工业环境中的抗扰度试验 GB/T 17799.2 IEC 870-5-1 ISO; GB/T8923-1988;

湿热带型装有电子器件的电控设备 湿热带型低压电器电控设备 电工控制设备造型设计导则 电工成套设备中指示灯和按钮的颜色 ㈡ 电气工程范围 2.1 起重小车

JB4326-86 JB4374-86 GB10217 GB2682

⑴ 专用ABB变频电动机(配编码器、超速开关、温控开关,防护等级IP55) ⑵ 起升变频柜

⑶ 小车行走变频柜

3

⑷ 小车低压控制柜 ⑸ 变频器制动电阻柜 2.2 吊具系统 吊具电气控制站 2.3 主电气房 ⑴ 主配电柜 ⑵ 低压主控制柜 ⑶ CMS柜 ⑷ PLC控制柜 ⑸ 隔离变压器 ⑹ 柔腿行走变频柜 ⑺ 刚腿行走变频柜 ⑻ 柔腿变频电阻柜 ⑼ 刚腿变频电阻柜 2.4 司机室 ⑴ 联动台 ⑵ 触摸屏 ⑶ 司机室配电柜 ⑷ 工业电视监控 2.5 箱体 ⑴ 大车侧操作与控制箱 ??⑵ 接线箱 ⑶ 照明配电箱

4

⑷ 维修配电箱 2.6 辅助及外围设备 ⑴ 拖链装置 ⑵ 照明灯具 ⑶ 火灾报警/维修吊按钮盒 ⑷ 通讯系统 ⑸ 避雷装置 ⑹ 急停装置 ⑺ 风速仪 ⑻ 本机LCMS数据处理外部设备

⑼ 同步和纠偏装置 ⑽ 行程限位 ⑾ 相关各类传感器 ⑿ 广域网TCMS远程接口 ⒀ 无线RCMS远端接口 ⒁ 警示装置 ㈢ 技术规格 3.1 电机功率

序号 1

名称 起升电机

规格 75KW

数量 2台

5

2 3 4 5 6

大车行走电机 小车行走电机 减摇电动机 回转电动机
起升高速端盘式制动器油 泵电机 维修吊起升电机+走行电机

15KW 15KW 2.6KW 3KW 0.55KW
4.5KW+0.4W

刚腿6台、柔腿6台 4台 4台 4台 4台

7 8 9 10

各1个 1台 2台 1台

吊具油泵电机 轮边制动器油泵电机
起升安全制动器油泵电机

7.5KW 4KW 7.5KW

3.2 驱动系统 3.2.1 变频驱动性能参数 性能主参数 起升机构 满载速度(m/min) 满载加减速时间 (s) 空载速度(m/min) 空载加减速时间 (s) 小车运行机构 满载速度(m/min) 满载加减速时间 (s) 空载速度(m/min) 空载加减速时间 (s) 大车运行机构 空满载最大速度(m/min) 满载加减速时间 (s) 指标 ≥12 3 ≥24 3 ≥80 5 ≥120 5 ≥90 ≤8 变频调速 变频调速 备注 变频调速

6

回转机构

满载速度(r/min) 回转角度(°) 供电电源

≥1.0 275 AC 380V,50Hz

变频调速

3.2.2 小车起升机构 起升变频柜 1 套 含变频器、提升软件、编码器卡、通讯卡、操作面板等 变频器型号:CIMR-HB4A0180 厂家:日本安川

3.2.3 小车行走机构 ? 行走变频柜 1 套 含变频器、编码器卡、通讯卡、操作面板等 变频器型号:CIMR-AB4A0165 厂家:日本安川 3.2.4 大车刚腿行走机构 刚腿行走变频柜 1 套 含变频器、编码器卡、通讯卡、操作面板等 变频器型号:CIMR-HB4A0180 厂家:日本安川 3.2.5 大车柔腿行走机构 柔腿行走变频柜 1 套 含变频器、编码器卡、通讯卡、操作面板等 变频器型号:CIMR-HB4A0180

7

厂家:日本安川 3.2.6 变频器制动电阻柜 ? 变频器制动电阻柜 5 套 3.3 控制和监控设备 3.3.1 PLC控制系统 采用西门子公司 S7-400 系列高性能 PLC,控制网络由主控室 PLC 与门吊各机构I/O 分站之间采用 Profibus-DP 现场总线进行高速通讯。上位 CMS 系统与 PLC 之间采用工 业以太网通讯。本机LCMS系统与港区其它设备之间采用开放的TCP/IP协议,港区现场数 据信息流通过无线RCMS网络进行传输, 主PLC系统 1套 ? 含 CPU 、内存卡、I/O模块、通讯模块等 ? 司机室 / 小车 / 刚柔腿/吊具等处设有远程分站 ? 含I/O模块、通讯模块、接口模块、光电模块等 ? PLC系统I/O 点数有余量
CPU 机架 电源模块 通讯处理器 光电转换模块 高速计数模块 前连接器 存储卡 备用电池 机架 Profibus DP 模块 电源模块 数字输入模块 数字输出模块 6ES7416-2XN05-0AB0 6ES7400-1JA01-0AA0 6ES7407-0KA02-0AA0 6GK7443-1EX11-0XE0 6GK1503-2CB00 6ES7450-1AP00-0AE0 6ES7492-1AL00-0AA0 6ES7952-1KK00-0AA0 6ES7971-0BA00 6ES7390-1AE80-0AA0 6ES7153-1AA03-0XB0 6ES7307-1KA01-0AA0 6ES7321-1BH02-0AA0 6ES7322-1BH01-0AA0

8

模拟输入模块 前连接器 Profibus Profibus 总线连接器 总线连接器

6ES7331-7KF02-0AB0 6ES7392-1AJ00-0AA0 6ES7972-0BA41-0XA0 6ES7972-0BB41-0XA0 6XV1830-0EH10 step7v5.4

Profibus 电缆 软件

3.3.2 起重机监控管理系统 一台工控机:研华IPC-610 配备打印机和UPS(60分钟) ? 与PLC通过以太网通讯 ? 组态软件采用HITE NETSCADA
以太网交换机 以太网光纤转换器 无线射频调制解调器 光缆 6 芯多模 工控机 触摸屏 不间断电源 打印机 组态软件 IPC-610 10.4" 5KVA 1 小时 激光彩色打印机 NETSCADA RS2-5TX/FX

3.3.3 司机室的人机操作界面 ? HITE触摸屏 ? 简体中文操作系统 ? 门式起重机状态和故障显示 3.4 操作设备 3.4.1司机室操作台 1) 联动台设置在司机室内,分布在座椅两侧,连成为一刚性的整体。联动台上的 主令操纵杆为编码器主令控制器控制, 带有自动零位联锁。 左操纵杆纵向控制小车控制器, 横向控制小车回转,右操纵杆纵向控制起升、横向控制大车行走,结合切换开关可实现吊
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钩、全自动集装箱伸缩式吊具的操作。 2) 联动台操作面板的信号指示装置、开关、按钮及紧停按钮等均依据操作司机的 使用习惯的要求进行设置。联动台为密闭型,防护等级为 IP44。联动台选用性能可靠的厂 商,主令操作手柄为德国 Gessmann 产品。按钮,选择开关,信号指示灯等为施耐德产品。 3.4.2 就地操作站 大车刚/柔腿远程控制箱

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