塔吊租赁多段速度功能的各段速度独立可调,可根据作业需要设定各种不同速度进行作业。 变频器的平稳起动及制动特性减少了机械冲击,降低了结构损耗;启动电流较小,在频繁起动及制动中减少电机热损,延长电机寿命;变频器自身是高可靠性的通用标准设备,故障率极低,引入变频器后整机的故障率降低,维护量减少,间接地提高了作业效率。 为提高操作器件的可靠性,采用多段速有级平滑调速方式。 变频调速在低速情况及加减速过程中有明显的节电效果。 本系统选用的是日本安川公司的616G5系列起重专用型变频器,它能够方便的实现闭环矢量控制,可实现高达1:1000的调速比,高精度的速度控制,零速时可达到150%额定力矩,广泛的应用于起重行业。各电机原为绕线电机转子串电阻方式调速,改为变频调速后不需要更换电机,仅把电机转子回路短接即可。 控制系统设计及选型 塔吊租赁起重设备涉及到一系列的安全问题,浮吊控制系统必须有很好的可靠性和完善的安全措施,保证即使在操作失误的情况下也不会导致安全事故和设备损坏,为此本方案采用PLC来实现安全联锁和防误功能。除了紧急停机操作保留直接连线方式外,所有的操作均通过PLC程序来实现。本系统选用西门子公司6ES7-200系列紧凑型小型PLC产品作为核心控制设备。 联动操作台设计及选型 联动操作台是浮吊的唯一操作位置和人机界面,除了作为基本操作器的手柄式凸轮控制器外,还设置了各种故障信号、紧急停机按钮、功能选择开关、答应操作钥匙开关等。 联动操作器作为浮吊主要操作设备,动作十分频繁,要求可靠并且有较长的使用寿命。本系统选用法国施耐德公司的XKB-E系列手柄式凸轮控制器,其操作灵活可靠,手感好,使用寿命高达各方向100万次,以旋转及变幅操作器为例,即答应左旋右旋和变幅向前向后各操作100万次,根据浮吊作业频率估计,每台操作器大约可使用1年左右。 当起升或抓斗部分出现故障时,需要将抓斗下放,为此设计了机械制动器释放踏板和答应此项操作的钥匙开关。 塔吊租赁系统的环境适应性设计及选型 浮吊位于江边,主要任务是装卸矿石,工作在高温、高湿、高粉尘及振动环境,需要采取措施保证控制系统正常工作。 浮吊主卷扬室内的四台电机、所有的控制柜等均为发热体,夏天时将因排放热量困难而产生很高的环境温度,不利于控制系统正常工作。在该室加装有强制通风设备以改善散热条件。 起升及抓斗电机工作持续性较高,在长时间低速运行时由于内置风扇工作效率低而导致散热能力差,改为外部强制风冷。 各控制柜采用进口柜体,密闭式结构可防止粉尘及湿气侵入,柜体上加装带过滤罩的强制通风风机以排放柜内热量,装有PLC的柜体装设柜用空调器,保证系统可以在-10-65℃的环境温度下正常工作。 各主要电气设备均选用具有抗振能力的进口设备。为了保证整个控制系统的高可靠性,本系统对于断路器、隔离开关、接触器以及按钮信号灯等低压电器统一选用了欧洲闻名品牌,德国金钟-默勒公司的产品。
3塔吊租赁控制系统具体设计 3.1电气主回路设计中的几个问题电气保护 各支路入口用支路断路器作支路短路保护及后备过载保护,支路的过载保护、过压及欠压保护和其他保护则由变频器自身的保护功能承担。由隔离变压器提供控制电源及向PLC供电,以尽可能减小PLC及控制元件受电源干扰导致工作不正常的可能性。隔离变压器前端设一断路器作为短路保护及线路保护。 变频器出口隔离开关 电动机在检修或较长时间停止运行后,要进行绝缘检测,合格才能够投入运行,而变频器是电力电子类设备,不能进行常规绝缘检测,为此,在各变频器之后都设置了隔离开关,以便在需要时方便地将变频器与电动机断开。 制动单元及制动电阻 起升及抓斗电机在负荷下降时,重物的势能将转化成为电能,再由变频器附加的制动电阻将此电能转变为热能耗散掉,以达到平稳制动的目的。旋转及变幅电机也附加了制动电阻,作为减速过程中的制动手段。制动电阻是通过制动单元接入变频器的,制动单元能够根据需要自动投入和切除制动电阻。制动电阻安装在控制柜外专门的电阻安装支架上。 机械制动器控制 各电机的机械制动器由接触器控制。其中变幅制动器电源取自支路断路器后端,以保证只有在变频器支路已经得电时,机械制动器的得电释放才被答应。而提头和抓斗制动器由于需要保证故障时答应抓斗下放,故单独设计断路器加以保护。 旋转编码器 为防止在启动时机械制动器放开后重物忽然下滑或变幅机构忽然前倾,起升、抓斗及变幅电机的变频调速均采用闭环矢量模式,以获得较迅速的力矩响应。闭环回路的转速检测由装在电机轴端的旋转编码器实现。3.2控制系统设计中的关键点 PLC是整个浮吊控制系统的核心,除了紧急停机按钮以外,所有的操作设备、检测设备和执行设备都是通过PLC互相联系起来的。为减小电气干扰的影响,除就近的联动操作台信号外,PLC的所有输入输出均通过入口及出口继电器连接。紧急停机按钮是在发生紧急情况时人为干预的最后手段,即使在PLC功能已经失效的情况下也能够正常起作用,该信号直接作用于各支路断路器使其跳闸,用切断电源的方式迫使整个浮吊立即停止工作的。联动操作台上其他所有的操作指令全部以接点方式输入PLC,再由PLC去控制各变频器以使各电动机正反转、加减速以及停止运行。操作指令与电动机的运转方向和速度之间有一一对应关系,通过PLC实现联锁关系。 调速指令及变频器状态信号 PLC以接点方式向各变频器发送运行、停止、运转方向及速度分级指令,并采集变频器的运行及故障等状态信号。 速度反馈信号 速度反馈信号由 旋转编码器采集,经PG卡直接送入变频器参与闭环控制。 接触器控制及反馈 所有的机械制动器要求在变频器开始运行时可靠释放,在因故使变频器停止运行时可靠抱合,其功能由PLC经过逻辑判定后通过控制接触器的闭合和释放来实现,并采入接触器辅助触点信号以判定接触器是否正常工作。 超行程信号 在起升、抓斗及变幅等各个机构上设有超行程限位开关,其信号全部送入PLC,在超行程信号时发出指令让相应的机构停止动作,以防失控损坏设备。 断路器及隔离开关状态信号 在浮吊运行时,要求所有的断路器和隔离开关都处于闭合位置,开关的辅助触头将信号引入PLC,当有开关不在闭合位置时,PLC将给出灯光提示并封锁操作指令。 指令安全设计 由PLC发出的指令在P
塔吊租赁由于地基不均匀沉降导致塔机倾斜的现象时有发生,不符合塔机垂直度4‰的安全使用要求,如我公司某工地QT60塔机,起升高度为 40m,混凝土基础为5m ×5m×1.3m,其质量Fh为81.3t。在非工作状态下,M=218.3tm;Fh=7.8t;Fυ=108t。其基础南侧有部分回填土,因大雨导致基础发生了不均匀沉降,在可测量高度35m处,向南侧倾斜了315mm。 1 塔机倾斜初始阶段的安全对策 塔机发生倾斜,垂直度超过4‰的安全使用要求时,应立即停止使用。计算出塔机在最不利工况(非工作状态)时,在可测量的高度,保证塔机不发生倾翻的临界最大倾斜量L。注意定时观察塔机的倾斜速度和倾斜量,并做好记录。倾斜量一旦达到0.5L,且继续倾斜时,则需采取拆塔等断然措施。 如果塔机暂不能立即停止使用,且偏斜量不大于0.25L时,可采取以下安全措施。 1)在砼基础上增加压重块(在发生倾斜的反方向上适当多放置一些),增加基础质量,降低塔机重心高度和减小e值。 2)在塔机适当高度位置,增设附墙装置。 3)在塔机适当高度位置设置缆风绳,防止塔机继续倾斜。 2 塔机倾斜纠偏 塔机倾斜停止后,为使塔机垂直度恢复到4‰之内,符合安全使用要求,则需对塔机进行纠偏。 2.1 纠偏步骤 1)利用相似三角形原理,计算出在塔机支腿上所需加垫的厚度。 2)根据支腿截面形状,对需顶升的2个支腿准备6片轮廓尺寸略大于截面 形状的垫片,其中4片厚6mm,2片厚1.5mm。为能方便地将垫片塞入到标准节与支腿之间,可将每片垫片分解成4部分,如图1。 3)制作顶升铁鞋如图2。铁鞋应能承负顶升载荷而不变形,能方便地安装在标准节主肢上且与标准节配合能提供足够的摩擦力。 4)调整变幅小车位置或起吊一定量载荷,使塔机平衡,保证4个支腿受压力。 5)将铁鞋安装在需加垫的一个标准节主肢上,将标准节联接螺栓松开一个垫厚(6mm)的间隙量。同时松开另一个需加垫支腿上的螺栓,使螺栓既无预应力,又无间隙量。 6)用垫木垫好千斤顶后,缓慢顶升,直到标准节与支腿间出现6mm的间隙量时,塞入一片(图1中1、2、3、4共4部分)垫片,此时,螺栓应无预应力,无余量。 7)将铁鞋安装到另一侧需加垫的标准节主肢上,用垫木垫好千斤顶,松开螺栓到有13.5mm的间隙量,缓慢顶升千斤顶,直到标准节出现13.5mm的间隙量时,塞入三片垫片(6mm、6mm、1.5mm)。此时螺栓应无预应力,无余量。 8)将铁鞋再安装在第一次顶升的标准节主肢上,加进余下的2片垫片(6mm、1.5mm)。 9)将已加垫2个支腿的联接螺栓紧固到规定的预紧力后,再逐一松开另外一侧两个支腿的螺栓,支腿与标准节间如有间隙出现,则按间隙量加垫后再将螺栓紧固好。 10)用经纬仪检测塔身垂直度,符合要求后,将所加垫用电焊与支腿点焊联接。 2.2 纠偏安全注意事项 1)制定纠偏方案和安全技术措施,向司机和作业人员详细介绍纠偏过程、方法、步骤和注意的安全技术问题。 2)在塔身上设置缆风绳。 3)纠偏作业时,天气应无雨、无雪,风力不超过4级。 4)塔机保持平衡后,不得再进行任何动作,确实保证4个支腿均受压力。禁止在塔机不平衡状态下进行纠偏作业。 5)松开每个支腿联接螺栓的间隙量应一致,不得将螺栓全部松开或将螺栓抽出。 6)应有专人用经纬仪观测塔身垂直度的变化情况。 7)千斤顶必须用垫木垫好,防止滑移。 8)每次加垫的厚度不易过大,防止标准节结构发生变形。最好准备一定数量厚度为1mm的垫,在顶升出现间隙后随时塞入,使支腿与标准节的间隙保持在1mm左右。
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