浅谈70T桅杆起重机的电气系统设计

周曹刚

武桥重工集团股份有限公司  湖北武汉 430056

【摘要】起重机是指在一定范围内垂直提升和水平搬运重物的多动作起重机械。又称天车，航吊，吊车。在工业和民用建筑工程中，起重机械作为主要施工机械用于建筑构件和材料在运输过程中的装卸，并将构件吊到设计位置进行安装等，不仅解决了人力无法胜任的作业，而且能保证工程质量，缩短工期，降低成本，成为极其重要的建筑施工机械。本文以70T桅杆起重机为例，详细介绍了桅杆式起重机的电气系统设计。

【关键词】起重机；70T；桅杆起重机；电气系统

桅杆式起重机是指固定安装的起重机，一般用于港口码头。这类起重机具有制作简单、装拆方便，起重量大，受施工场地限制小的特点。特别是吊装大型构件而又缺少大型起重机械时，这类起重设备更显它的优越性。在这里，我想谈谈其中的一种：70T桅杆起重机的电气控制的设计。

70T桅杆起重机转台以上传动方式为电-机传动，转台以下传动方式为电-液传动，起重机自身具备起升、变幅、全回转、整机前移及锚固的功能，整机控制方便，维护简单。

1．机构基本组成

 70T全回转起重机额定起重量为70T；臂架配置70T主钩1只，15T副钩1只；还有变幅机构和回转机构。臂架配置一组变幅卷扬机、一组主钩卷扬机、一组副钩卷扬机和两台回转卷扬机。

2．电气系统主要组成

起重机的主电源由电缆桩提供，电缆经过回转中心滑环式集电器向上车体集装箱电气房供电，电制为AC380V/5P/50Hz。

卷扬电机的驱动全部采用变频调速装置。机构在由高速转为低速或吊重下降的过程中产生的能量通过外部能耗电阻释放，所有能耗电阻单独放置在电阻柜内。

控制部分采用精度高、抗干扰能力强的可编程控制器PLC，实施整机控制、安全保护与联锁以及故障诊断和状态监视等。

低压电气采用AB公司产品，按钮指示灯、转换开关等采用国产优质品牌。

还设有起重机安全监控管理系统、力矩保护装置、安全保护装置、紧急停止保护、起重机操纵台、风速仪和照明系统等。

环境温度：-20°C至45°C，电气元件满足低温要求。

3．系统操作

司机室设置了操纵台,操纵台上配置了各种显示仪表、指示灯、选择开关、操纵手柄及视频监控系统等。起重机作业由司机室统一操作，司机室配航空座椅。

操纵台分为左右联动台和前操作台。左联动台有一个操作手柄，左操作手柄选用双轴三级手柄，操作副钩和回转机构（向前为副钩降，向后为副钩升；向左为左回转，向右为右回转）；右联动台有一个操作手柄，选用双轴三级手柄，操作主钩和变幅机构（向前为主钩降，向后为主钩升，向左为变幅升，向右为变幅降），操作手柄带零位保护、定位且能自锁，以防止无意触碰，使起重机产生误动作。

起重机前操纵台上还设置有力矩限制器的显示器和工控机等，用于显示起重机的整机工作状态、运行参数、吊钩高度及故障类别等信息。还设有报警蜂鸣器和报警指示灯用于声光报警，提醒操作人员注意。

起重机操纵台上设置起升速度选择开关，用于选择主钩满载工作速度和空载快速。当选择为空载快速状态时，机构最高可以以两倍的满载额定速度运行，以提高工作效率。称重显示吊重量大于空钩起重量时，自动转换为满载额定工作速度，并且带有指示灯指示状态。

下车液压系统的动力源为一台15kW的油泵电机，通过六个电磁换向阀控制四个支顶油缸和两个纵移油缸，每组油缸可以分别单动和联动。油泵电机的启动停止操作开关设置在总进线接线箱（下车液压站控制箱）面板上，面板上同时还设有油缸操作开关、油泵运行状态及故障（电机过载、油滤堵塞等）报警指示灯。

4．安全保护装置

4.1 急停保护

急停按钮设置在：起重机司机室操作台上

急停开关拍下后，切断整机的动力电源，所有机构制动器抱紧，防止意外发生。但照明、检修等辅助电源不受此影响。

4.2 超速保护

通过检测卷扬机自带的超速保护开关信号，当卷扬机卷筒转速超过设定的上限时，该开关断开，向PLC发出超速信号，PLC控制机构停止工作。

4.3 超程保护

起升机构带有上极限限位开关，当上升到极限高度时，自动停止上升，只能下降。

变幅机构带有上下极限限位开关，当机构上升或下降到极限位置时，自动停止向危险方向运行，只能向安全方向运行。

4.4 力矩保护

2个吊钩均有一个称重信号传感器，臂架有一个角度信号传感器，三路信号进入力矩限制器主机，配有屏幕显示。

力矩超载报警、限动值及报警、限动时的声光报警信号，应当符合相关起重机械机安全规程的要求。力矩超载105％时，机构限制向危险方向继续动作，只能向安全方向运行。

传感器防护等级不低于IP56。

4.5 大风报警保护装置

风速及风向由安装在机房顶部的风杯测得。司机室内的风速仪显示实时风速及风向。

如果风速超过10m/s，指示灯闪亮，风速仪向PLC发出报警信号，此时各机构不能高速运行；如果风速超过20m/s，指示灯闪亮，蜂鸣器鸣叫，风速仪向PLC发出限动信号，此时机构不能运行。

4.6 当同一机构电动机工作时，其任一电动机故障时，控制系统都将立即保护，停止该机构所有运行电动机，故障修复后方可进行正常工作

4.7电气保护还有失电保护、过电压保护、欠电压保护、过电流保护、缺相保护等。

4.8臂架顶部设有避雷针

5．其他辅助电气系统

5.1 照明系统

臂架照明：

顶部照明  （1×500瓦）

中部照明  （1×500瓦）

下部照明  （1×500瓦）

平台前部照明（1×500瓦）

平台后部照明（1×500瓦）

还包含航空警示灯1盏

上述照明由照明变压器供电，电源为AC220V,50HZ。各照明灯由设在司机室照明控制箱的开关分别控制。

5. 2 起重机安全监控系统

本监控系统通过通讯与各机构变频器、PLC连接到交换机上，可对变频器和PLC参数实时监控，具有显示及记录功能。包括：起重机起升高度、幅度、角度、重量、风速、操作指令、工作时间、累积工作时间、每次工作循环，以及PLC各个安全限位点的到位情况等（记录数据不低于45天)，对起重机运行过程中的数据可以记录在本地监控仪中。同时也可存储在硬盘中，满足对起重机安全事故及运行效率分析的要求。系统预留远程监控接口，可实现起重机的远程管理。

配备完善的、高清晰度工业电视监控系统，整个系统共设4部自动变焦摄像头。

操作室内设一台彩色平板监视器，画面可分割切换。可通过设在各处的摄像头观察运行情况。

6．总结

综上所述，70T桅杆起重机的电气控制系统已比较成熟，但是随着科技的进步，设计可以更加的合理化，欢迎大家批评指正。

参考文献：

◆GB3811-08           起重机设计规范

◆GB/T232-82          电气装置安装工程施工及验收规范：起重机电气装置篇

◆GB6067-85           起重机械安全规程

◆GB/T 28264-2012     起重机械 安全监控管理系统

◆GB12602             起重机械超载保护装置安全技术规范

◆GB5905-86           起重机试验规范和程序