20t橋抓技術(shù)方案

金山店鐵礦1#橋式抓斗吊電氣改造投標(biāo)技術(shù)規(guī)格書?1?金山店鐵礦1#20t橋式抓斗吊電氣改造技術(shù)方案設(shè)計(jì)依據(jù)及遵循標(biāo)準(zhǔn)1.1本方案根據(jù)武漢鋼鐵集團(tuán)礦業(yè)有限責(zé)任公司金山店鐵礦招（議）標(biāo)邀請(qǐng)函編寫。1.2本方案引用的各機(jī)構(gòu)電機(jī)參數(shù)、工況要求采自抓斗橋吊機(jī)電氣改造招標(biāo)書，作為本機(jī)電氣改造設(shè)計(jì)和選型依據(jù)，具體數(shù)據(jù)如下：金山店鐵礦1#20t橋式抓斗吊機(jī)構(gòu)電機(jī)參數(shù)整機(jī)機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定電壓定子額定電流轉(zhuǎn)子額定電流支持機(jī)構(gòu)90KWYZR355M-10380V180A166.6A開閉機(jī)構(gòu)90KWYZR355M-10380V180A166.6A小車機(jī)構(gòu)7.5KWYZR160M2-6380V18A26.5A大車機(jī)構(gòu)2X15KW2XYZR200L-8380V33.5A53.5A1.3按本方案進(jìn)行的抓斗橋吊電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)及電器設(shè)備成套供貨符合GB3811《起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范》、JB4315《起重機(jī)電控設(shè)備》、GBJ232《電氣裝置安裝工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》、GB50171《電氣裝置安裝工程盤、柜及二次回路接線施工及驗(yàn)收規(guī)范》等國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，力求滿足業(yè)主對(duì)抓斗橋吊電氣傳動(dòng)、控制與操作、安全保護(hù)等方面的要求。設(shè)備概況武鋼礦業(yè)金山店鐵礦運(yùn)行車間1#抓斗吊自1980年投入使用，年限已久，該橋式抓斗采用繞線式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻的方法起動(dòng)和調(diào)速，抓斗提升、開閉過(guò)程中重復(fù)多次的正反轉(zhuǎn)操作，工作級(jí)別為A8級(jí)，電動(dòng)機(jī)經(jīng)常承受強(qiáng)電流、大力矩沖擊，對(duì)電動(dòng)機(jī)和機(jī)械部件的損傷都較為嚴(yán)重，且造成交流接觸器、電阻箱、滑環(huán)碳刷使用壽命短，故障頻繁，嚴(yán)重影響正常的生產(chǎn)。本項(xiàng)目將遵循該吊車工況要求對(duì)其電氣系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造，提高設(shè)備運(yùn)行可靠性和安全性。?2?改造設(shè)計(jì)方案金山店1#20t橋式抓斗新控制系統(tǒng)采用變頻調(diào)速方案，采用主令有檔控制方式，電氣系統(tǒng)采用PLC控制，使用觸摸屏作為系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)控。本改造方案是針對(duì)金山店1#20t橋式抓斗的具體情況和現(xiàn)場(chǎng)工況環(huán)境以及其它一些要求來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)的，均考慮到新系統(tǒng)在現(xiàn)場(chǎng)時(shí)的安裝、調(diào)試、維護(hù)以及和原系統(tǒng)的接口等問(wèn)題。本方案的設(shè)計(jì)原則：保證系統(tǒng)的可靠性，安裝、調(diào)試、使用、維護(hù)簡(jiǎn)單、方便、快捷。具體方案及主要控制器件功能概述如下：＞新系統(tǒng)采用西門子S7系列PLC作為控制邏輯主處理器；＞聯(lián)動(dòng)臺(tái)全部采用主令開關(guān)四檔給定操縱方式；＞所有的操縱動(dòng)作均集中在聯(lián)動(dòng)臺(tái)上，在駕駛室對(duì)整機(jī)進(jìn)行操作和控制，操作安全、方便、舒適、快捷；＞采用5.7寸觸摸屏作為系統(tǒng)監(jiān)視設(shè)備，可以在觸摸屏對(duì)抓斗橋吊運(yùn)行的過(guò)程數(shù)據(jù)、設(shè)備狀態(tài)、位置及各機(jī)構(gòu)的電壓、電流等以曲線或動(dòng)畫、棒圖等形式顯示。為安全可靠起見，在觸摸屏上不對(duì)整機(jī)進(jìn)行操控。＞所有機(jī)構(gòu)的主要低壓電氣元件，均采用西門子或者法國(guó)施耐德產(chǎn)品；＞針對(duì)各機(jī)構(gòu)均采用繞線式異步電動(dòng)機(jī)，采用在轉(zhuǎn)子回路串入部分起動(dòng)電阻，增大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，以實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速；＞抓斗橋吊上設(shè)置控制、照明專用隔離變壓器，控制、照明變壓器裝設(shè)在電源總斷路器之前，變壓器選用十式自冷型，其絕緣等級(jí)不低于F級(jí)。金山店鐵礦1#橋式抓斗吊電氣改誥投標(biāo)技術(shù)規(guī)格書-3-（1）總電源控制部分控制部分。電源進(jìn)線處設(shè)置進(jìn)線隔離開關(guān)，以便于系統(tǒng)維修，保障檢修安全。刀閘下面設(shè)總電源斷路器在總電源斷路器設(shè)總電源接觸器，主回路電源的分?jǐn)嗯c合閘主要通過(guò)它完成。保護(hù)部分。對(duì)于總電源的保護(hù)，設(shè)計(jì)有過(guò)流保護(hù)、短路保護(hù)、過(guò)載保護(hù)。（2）起升機(jī)構(gòu)起升機(jī)構(gòu)（又稱支持機(jī)構(gòu)）的作用是：當(dāng)抓斗在閉合或打開時(shí)用于支持抓斗，而當(dāng)抓斗升降時(shí)則與開閉機(jī)構(gòu)同步運(yùn)行，共同承載。根據(jù)起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范，起升電機(jī)和開閉電機(jī)均按額定起重量的60%來(lái)選取，但在短時(shí)間內(nèi)，起升電機(jī)和開閉電機(jī)均有可能承受全部起重量。根據(jù)起升機(jī)構(gòu)的負(fù)載特點(diǎn)，考慮到短時(shí)過(guò)載和重載空中再起動(dòng)工況，起升變頻器功率應(yīng)按電機(jī)功率大兩檔選取，本方案選用提升機(jī)用變頻器ACS800-04，功率132KW，工作模式設(shè)定為不帶脈沖編碼器的DTC控制，輸出頻率范圍0?60Hz，其中0?50Hz為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，用于提升和正常下降，50?60Hz為弱磁恒功率調(diào)速，用于抓取物料時(shí)的高速下降。起升變頻系統(tǒng)采用制動(dòng)斬波器和制動(dòng)電阻實(shí)現(xiàn)四像限運(yùn)行，根據(jù)起升機(jī)構(gòu)的工作級(jí)別，制動(dòng)單元、制動(dòng)電阻均選擇制動(dòng)功率P20=220KW。為減少操作疲勞，在抓斗抓取物料閉斗過(guò)程中，系統(tǒng)自動(dòng)將起升電機(jī)剎車打開，使抓斗下沉，保證抓斗抓到足夠物料，提高工作效率。（3）開閉機(jī)構(gòu)開閉機(jī)構(gòu)的作用是：當(dāng)支持繩靜止不動(dòng)時(shí)，通過(guò)開閉繩的升降控制抓斗的閉合與打開，從而實(shí)現(xiàn)物料的挖掘與卸放，而當(dāng)抓斗升降時(shí)則與起升機(jī)構(gòu)同步運(yùn)行，共同承載。根據(jù)開閉機(jī)構(gòu)的作用與特點(diǎn)，開閉機(jī)構(gòu)變頻器、制動(dòng)單元、制動(dòng)電阻的選擇及參數(shù)設(shè)置仍與起升機(jī)構(gòu)相同，此處不再贅述。?4?(4)大車機(jī)構(gòu)起重機(jī)大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)采用兩臺(tái)電機(jī)分別驅(qū)動(dòng)，通過(guò)橋架的剛性使兩端電機(jī)強(qiáng)迫同步，負(fù)載特點(diǎn)為大慣量負(fù)載，因此大車變頻器采用一拖二方式，變頻器選用ACS550-01，功率為30KW。為保證低速時(shí)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，大車變頻器設(shè)定為無(wú)反饋的磁通矢量控制，輸出頻率范圍0?50Hz，為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。大車變頻器采用制動(dòng)斬波器和制動(dòng)電阻吸收減速時(shí)的再生能量，根據(jù)大車運(yùn)行的負(fù)載特點(diǎn)，制動(dòng)單元、制動(dòng)電阻均選擇制動(dòng)功率P20=30KW。(5)小車機(jī)構(gòu)起重機(jī)小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)采用一臺(tái)電機(jī)集中驅(qū)動(dòng)，負(fù)載特點(diǎn)為大慣量負(fù)載，起制動(dòng)頻繁，常有點(diǎn)動(dòng)工況，因此小車變頻器選用ACS550-01，功率7.5KW。為保證低速時(shí)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，小車變頻器設(shè)定為無(wú)反饋的磁通矢量控制，輸出頻率范圍0?50Hz，為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。小車變頻器采用制動(dòng)斬波器和制動(dòng)電阻吸收減速時(shí)的再生能量，根據(jù)小車運(yùn)行的負(fù)載特點(diǎn)，制動(dòng)電阻均選擇制動(dòng)功率P20=1.5KW。(6)故障監(jiān)控系統(tǒng)本系統(tǒng)由1臺(tái)西門子S7系列PLC、1臺(tái)5.7寸彩色觸摸屏構(gòu)成監(jiān)控系統(tǒng)。所有輸入信號(hào)經(jīng)過(guò)PLC處理后再對(duì)各機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制，并將抓斗吊運(yùn)行的過(guò)程數(shù)據(jù)、設(shè)備狀態(tài)、位置、故障等信號(hào)傳輸?shù)接|摸屏，在觸摸屏上以直觀、簡(jiǎn)潔清晰的形式顯示出來(lái)。(7)司機(jī)室控制部分當(dāng)設(shè)備開始啟動(dòng)時(shí)，警示電鈴工作。當(dāng)司機(jī)將對(duì)橋機(jī)進(jìn)行某操作時(shí)，可通過(guò)一個(gè)腳踏開關(guān)控制該電鈴，通過(guò)該電鈴可警示橋機(jī)周圍的人注意。聯(lián)動(dòng)臺(tái)部分：聯(lián)動(dòng)臺(tái)分為左、右聯(lián)動(dòng)臺(tái)，中間是司機(jī)座椅。其中大小車主令控制器設(shè)在左側(cè)聯(lián)動(dòng)臺(tái)，為單手柄雙機(jī)構(gòu)主令，前后撥動(dòng)為小車控制，左右撥動(dòng)為大車控制；起升/開閉主令控制器設(shè)在右側(cè)聯(lián)動(dòng)臺(tái)，配合腳踏開關(guān)實(shí)現(xiàn)抓斗開閉動(dòng)作：當(dāng)不踩下腳踏開關(guān)僅前后撥動(dòng)起升主令手柄，只控制抓斗的升降，當(dāng)踩下腳踏開關(guān)同時(shí)又前后撥動(dòng)主令手柄，控制抓斗的開閉。在聯(lián)動(dòng)臺(tái)上還安裝有各種操作按鈕、轉(zhuǎn)換開關(guān)、顯示儀表等，對(duì)整個(gè)抓斗吊機(jī)的控制均在聯(lián)動(dòng)臺(tái)處完成。出于安全的考慮，在操作桿的頂端設(shè)計(jì)有一個(gè)鎖，操作人員操作時(shí)必須先提起該鎖才能正常操作操縱桿。-5-上電后，按照聯(lián)動(dòng)臺(tái)面板上的中文描述的方向操作操縱桿，該機(jī)的相應(yīng)機(jī)構(gòu)會(huì)按照描述的方向運(yùn)動(dòng)，各機(jī)構(gòu)的速度控制均分為4檔，操縱桿的操作角度越大相應(yīng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)行速度越快，該機(jī)的四個(gè)機(jī)構(gòu)的動(dòng)作可以聯(lián)動(dòng)操作。操縱桿帶有自動(dòng)復(fù)位機(jī)構(gòu)，當(dāng)操作人員將操縱桿操作全任意位置，一松手，操縱桿便自動(dòng)彈回零位。對(duì)于每個(gè)機(jī)構(gòu)的操作均有零位保護(hù)功能，當(dāng)操縱桿離開零位操作全任意位置，如此時(shí)短時(shí)掉電源再上電，相應(yīng)機(jī)構(gòu)不會(huì)運(yùn)行，必須將操縱桿回到零位后再操作，相應(yīng)機(jī)構(gòu)才會(huì)運(yùn)行。(8)控制系統(tǒng)技術(shù)特點(diǎn)經(jīng)過(guò)改造后的金山店1#20t橋式抓斗控制系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：＞主要電氣元器件均采用的國(guó)際和國(guó)內(nèi)知名品牌產(chǎn)品，具有很長(zhǎng)的使用壽命和可靠的性能；＞主回路及控制回路都非常簡(jiǎn)單、精練；＞本系統(tǒng)控制方式：使用主令控制器控制整個(gè)門機(jī)使得操作更方便、舒適；＞系統(tǒng)的參數(shù)可以通過(guò)觸摸屏顯示，并可對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置；＞使用、維護(hù)簡(jiǎn)單方便；＞價(jià)格低廉；(9)安全保護(hù)措施9.1電氣保護(hù)9.1.1緊急停止開關(guān)：聯(lián)動(dòng)臺(tái)上設(shè)有紅色蘑菇頭緊停按鈕，在緊急情況下可方便切斷起重機(jī)主電源。9.1.2零位保護(hù)：當(dāng)聯(lián)動(dòng)臺(tái)手柄不在零檔位時(shí)，禁止主接觸器合閘。9.1.3倉(cāng)門連鎖保護(hù)：當(dāng)司機(jī)室門和橋架走道艙門未關(guān)嚴(yán)時(shí)，主接觸器將不允許合閘，并給出相應(yīng)警示。9.1.4電動(dòng)機(jī)保護(hù)：系統(tǒng)將為各機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)提供過(guò)流、短路、I2t過(guò)載、斷相、電動(dòng)機(jī)過(guò)熱等保護(hù)。9.2起重量超載限制器。9.2.1本設(shè)計(jì)將保留原有起重機(jī)上稱重機(jī)構(gòu)。9.3機(jī)構(gòu)行程限位?6?9.3.1起升機(jī)構(gòu)設(shè)有上下極限限位開關(guān)，限位開關(guān)采用凸輪式或螺母螺桿式，當(dāng)?shù)蹉^上升下降到極限位置時(shí)，停止在該方向上的運(yùn)行。9.3.2大小車在其運(yùn)行的兩個(gè)方向上均設(shè)有終點(diǎn)限位開關(guān)和預(yù)限位開關(guān)，開關(guān)采用一般機(jī)械式，其動(dòng)作邏輯與保護(hù)過(guò)程同起升機(jī)構(gòu)。（9）控制屏、柜體柜體是根據(jù)用戶現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況和要求量身定制的柜體，具有以下特性：＞屏體采用2mm鋼板制作；＞柜體的側(cè)板、背板、柜門均可拆卸；＞柜體的側(cè)板、背板、柜門與柜體連接處均墊有3mm厚防塵泡沫墊＞柜內(nèi)安裝通風(fēng)風(fēng)扇及過(guò)濾網(wǎng)設(shè)備；＞柜內(nèi)裝設(shè)檢修用照明燈具；＞柜體防護(hù)等級(jí)為IP45；5、變頻改造工程范圍抓斗橋吊進(jìn)行變頻改造，其工程內(nèi)容除重新制作部分外，還應(yīng)包括舊電柜拆除、電纜清理、司機(jī)室的拆裝還原等工作，具體項(xiàng)目見表1-2。表1-2抓斗橋吊變頻改造工程項(xiàng)目序號(hào)項(xiàng)目名稱工程內(nèi)容說(shuō)明備注1拆舊控制柜。整體拆除，保持完好。需甲方協(xié)助并停機(jī)。2拆舊起動(dòng)調(diào)速電阻。整體拆除，保持完好。3拆換舊聯(lián)動(dòng)臺(tái)。拆舊換新，保持完好。4清理原有電纜。保留能用的，更換老化破損的，并做好標(biāo)記。5拆舊司機(jī)室。拆舊換新，保持完好。6新控制柜、電阻柜、聯(lián)動(dòng)臺(tái)及司機(jī)室制作。新制J，按新的技術(shù)方案設(shè)計(jì)、制作及進(jìn)行工廠調(diào)試。7設(shè)計(jì)與編程。編寫PLC控制程序，設(shè)計(jì)并繪制本項(xiàng)目的電氣圖紙及技術(shù)文件。8現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試?？刂乒?、司機(jī)室吊裝、定位、接線，部分電纜敷設(shè)及PLC程序現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試、整機(jī)試車直至交鑰匙。需甲方配合并停機(jī)。9技術(shù)文件交接。提供全部竣工圖紙、說(shuō)明書及控制程序軟盤。需甲方出具驗(yàn)收文件。金山店鐵礦1#橋式抓斗吊電氣改誥投標(biāo)技術(shù)規(guī)格書?7?6、售后服務(wù)方案系統(tǒng)硬件和工程質(zhì)量的保證期嚴(yán)格