大型门式起重机两机联合抬吊作业电气控制系统设计

马旭侠

银川科安特起重机制造有限公司 宁夏 银川 750001

正文：

1 设计考虑因素

起重机电气控制系统设计的主要目标就是使起重机中的各个组成部分可以按照预定的控制程序来运行，从而实现对重物的吊起，电气控制系统设计的合理与否直接影响着整个起重机设备的运行质量，更直接关系着起重机是否能够顺利投产，所以，起重机电气控制系统的设计在起重机制造中是至关重要的。在对电气控制系统进行设计的时候，需要充分考虑控制系统的稳定性及安全性：（1）控制系统的稳定性。在起重机电气控制系统中，系统的稳定性是至关重要的，其直接决定着起重机运行状态是否稳定，影响着起重机的运行效率。（2）控制系统的安全性。电气控制系统的安全性直接影响着起重机运行的安全性，如果电气控制系统的安全性不高，那么起重机在实际运行的时候，很可能会出现严重的安全问题。所以，在对起重机电气控制系统进行设计的时候，必须要加强对起重机安全性的重视。

2 大型门式起重机两机联合抬吊作业电气控制系统设计

2.1 PLC控制系统

PLC控制系统的应用，能够使操作程序中具有较为稳定的电源，操作程序在实际运行过程中，需要对程序进行反复的扫描，扫描过程主要包括有：输入采样、用户程序执行以及输入刷新，这些扫描内容属于一个扫描周期。由于造船龙门起重机对控制系统安全性及稳定性的要求比较高，且其内部各个组件需要具备互相通讯功能，所以，在对PLC控制系统进行设计的时候，需要对CPU功能进行升级，确保CPU的功能齐全，然后再将其应用到龙门起重机控制系统中，从而使PLC控制系统的作用得到更加充分的发挥，为龙门起重机的安全、稳定运行提供有效的保障，进一步提高龙门起重机运行的自动化水平。此外，在PLC控制系统设定中，相关工作人员还应当加强对监控系统设定的重视，根据控制系统的实际情况，设定出最合适的监控系统，从而实现对系统各个部件的有效监控，并实时监控起重机的运行状态、运行参数，确保起重机能够时刻保持良好的运行状态。

2.2 交流变频调速系统

目前，很多大型造船厂所使用的龙门起重机在实际设计的时候，往往都会采用交流变频调速系统以及可编程序控制器所组成的电气控制系统。交流变频调速系统本身具有着体积小、通用性以及稳定性强等特点，通过对该系统的应用，能够使各机构运行的稳定性得到有效提高，同时，还能使制动冲击得到大幅减弱，能够有效减少能源消耗量。在交流变频调速系统中，变频器起着至关重要的作用，在系统运行过程中，变频器可以将交流电的恒定频率转化为可变频率，能够将交流异步电动机作为电源，且能够实现对电动机的交流调速控制。交流变频调速系统主要包括以下两部分：主回路以及控制回路，系统主回路主要包括有逆变器、制动单元、整流器以及平波回路等。而系统的控制回路则主要包括电流检测回路、电压检测回路、转速检测回路、驱动回路、保护回路以及运算回路等。变频器本身具有参数自动识别功能，可以实现对电动机参数的自动识别。在对变频器进行安装与调试的时候，需要获取变频器的空载运行数据，然后在根据此数据，来对系统进行优化与调试，从而保障电动机能够时刻保持良好的运行状态。此外，变频器还具有着自我保护功能，能够实现对电动机故障的自我监控，在实际运行中，如果发现有异常故障，那么变频器会自动停止运行，并显示出故障原因。

2.3 电气控制设计

首先是设计思路。在对龙门起重机进行相关参数设置的时候，设计人员必须要严格按照相关技术规范，确保龙门起重机参数设定的合理性及可行性，同时，还需要根据电动机的运行情况，来计算出电动机的功率、转速以及电流等，为下一步的选型计算提供可靠依据。在选型计算中，需要对电动机进行选择，电动机的选择则分为以下两部分：电动机选择以及电动机校验。需要根据电动机的参数要求，来对电动机进行合理的选择，然后需要对电动机参数进行校验，检查其不同运行速度下的运行功率、扭转力矩是否符合起重机的运行要求，确保所有参数都符合要求后，才能进行下一步的设计。其次是供电系统方案设计。在设计过程中，应对设计目标进行深入的分析，并以此为基础，来对电力系统的供电方式进行选择，确保电力系统供电方式选择的合理性，供电方式选择完成后，应对驱动系统进行组合，主回路应采用IT形式供电。通过对这一供电形式的应用，能够使供电系统的安全性及稳定性得到有效提高。大型造船龙门起重机在辅助回路供电形式选择时，往往都会选择TN-S供电方式，这一供电方式中所采用的PE保护性电线在同时工作的时候，两者必须要保持分开，通过对这一供电方式的使用，也能有效保障供电系统运行的安全性及稳定性。

2.4 利用位移传感器或限位开关

如果刚性腿侧与柔性腿侧的大车在运转过程中出现斜歪问题，那么主要模块和柔性腿夹脚就会出现一定的变化。在设计中，将位移传感器或者限位开关设置在柔性腿上方，则能够使大车的偏差得到有效控制，从而防止大车在运转过程中出现斜歪问题。大车运转偏差的纠正方法主要有两种，一种是自动纠正偏差法，另一种是手动纠正偏差法。自动纠正偏差法主要是通过PLC程序来实现，手动纠正偏差法则需要由司机进行手动纠正。在手动纠正时，需要对柔腿编码器的数值进行采集，并对编码器数值进行分析，分析其是否存在异常，如果存在异常的话，则代表柔腿编码器发生故障。

在大型造船龙门起重机设备中，电气控制系统发挥着至关重要的作用，电气控制系统设计的合理与否直接影响着起重机的安全、稳定运行。实践证明，本文虽然完成了对大型造船龙门起重机电气控制系统的设计，不过系统设计中还存在着诸多的不足之处，在未来的工作中仍然需要进行深入的研究，需要对电气控制系统进行进一步的完善。