浅谈500T门式起重机的电气系统设计

樊 彬

（武桥重工集团股份有限公司，湖北 武汉 430056）

随着国家的经济发展，为满足快速增长的旅客运输需求，国家的高速铁路建设项目日益加快。为了满足高速铁路的建设需求，很多的大型配套施工机械涌现出来，随着产品日趋成熟，电气控制系统越来越先进，越来越人性化、合理化，在这里，我想谈谈其中的一种配套机械，500T门式起重机的电气控制的设计。

500T门式起重机电气系统主要由电源、大车运行机构、小车运行机构、主起升机构、电动葫芦（选配件）、照明及安全报警装置等组成。采用交流380V、50Hz三相五线制供电，在起重机结构支腿下横梁上本侧安装电源控制柜、大车（钢腿）控制柜，在起重机结构支腿下横梁对侧安装大车（柔腿）控制柜，在起重小车上安装主起升控制柜与起重小车控制柜，控制柜控制核心为可编程控制器。在司机室里设接线端子箱，司机室里设联动控制台，通过控制柜与接线箱、联动台之间的连接，构成500T门式起重机的电气系统。

1 电源

外接电源电缆采用中部进线,通过电缆卷筒收放馈电,将电源连接到电源控制柜的总开关上，再通过主接触器接通主回路电源，在联动控制台上应设置有电压表、电流表及电压转换开关，通过电压转换开关测量各相的电压,电源电压波动在380V±10%的范围内，此时系统方可正常工作运行。控制电源由变压器提供交流220V控制电源，由电源模块提供直流24V电源,变压器及电源模块设置在电源柜内。在楼梯入口、走行机构和司机室内各设置急停开关一个，供紧急情况下切断起重机主回路电源。起重机在运转中，还可通过观测联动控制台电流表电流监视起重机运转状况。

2 大车运行机构

起重机大车运行机构采用一台变频器驱动两端4台大车运行电动机，变频器采用V/f控制模式，司机室手柄主令控制器（左右摆动）采用3-0-3方式，其速度初步设定为20%，50%，100%的额定速度（可根据现场情况调整速度）,当大车运行速度由高速转向低速或回零时,电动机将处在发电制动状态,这部分能量通过变频器制动单元经制动电阻发热消耗掉,运行机构制动减速。通过4个接触器来分别控制本、对侧的大车走行电机及制动电机。考虑到1台变频器控制单边4台电动机，而变频器的过流保护是针对其工作的总电流的，为了保护每台电动机，防止电动机过热，故每台电动机都应独立使用1个热继电器，当电动机过热时，相应热继电器动作，切断主控电路。此外，为保证起重机的安全运行，大车机构在极限位置安装有磁性接近开关，可以起到极限位置停车安全保护作用，此时只能向相反的安全方向行走，大车走行工作时旋转警示灯（安装在大车走行机构上）警示报警。

大车机构为8台电动机驱动，每台电动机使用1台制动器制动，当大车工作时，大车工作指示灯绿灯亮（指示灯设置在司机室操作台上）。

3 小车运行机构

起重机小车运行机构采用一台变频器驱动两端4台小车运行电动机，变频器采用V/f控制模式，司机室主令控制器（前后推拉）采用3-0-3方式，其速度初步设定为20%，50%，100%的额定速度（可根据现场情况调整速度）,当小车运行速度由高速转向低速或回零时,电动机将处在发电制动状态,这部分能量通过变频器制动单元经制动电阻发热消耗掉,运行机构制动减速。接触器控制变频器驱动大车机构电动机，当电动机过热时，相应热继电器动作，切断主控电路。此外，为保证起重机的安全运行，小车机构在极限位置安装有磁性接近开关，可以起到极限位置停车安全保护作用。

当小车工作时，小车工作指示灯绿灯亮（指示灯设置在司机室操作台上）。

4 主起升机构

主起升机构采用两台变频器驱动两台卷扬机电动机，一台变频器驱动一台卷扬机电机，变频器采用开环矢量控制模式，司机室主令控制器（前后推拉）采用3-0-3方式，其速度初步设定为20%，50%，100%的额定速度（可根据现场情况调整速度）,当卷扬机速度由高速转向低速或回零时,电动机将处在发电制动状态,这部分能量通过变频器制动单元经制动电阻发热消耗掉（考虑到起升机构的大散热量问题，一般采用不锈钢户外防雨型电阻箱），运行机构制动减速。每台电动机都使用高速端与低速端2台制动器制动，控制过程顺序是：运行时先打开低速端制动器，再打开高速端制动器的同时，起升机构电动机正转或反转：停车时先关闭高速端制动器，再关闭低速端制动器的。接触器控制变频器驱动主起升机构电动机，当电动机过热时，相应热继电器动作，切断主控电路。此外，为保证起重机的安全运行，主起升机构应设置有行程限位开关，设置上下限位个一个，可以起到极限位置停车安全保护作用。

由于500T门式起重机的起升高度过高，出于卷扬机的排绳性能的考虑，为防止两台卷扬机的排绳差别过多，引起安全事故，在司机室操作台上应设置有卷扬机选择开关，允许单边卷扬机动作，当定期维护人员发现卷扬机排绳问题时，可通过此功能调整。

当主起升工作时，起升工作指示灯绿灯亮（指示灯设置在司机室操作台上）。

5 照明电路

为满足起重机作业的需要，在起重机主梁上安装有6盏照明灯，在楼梯上设置楼梯走道照明灯，此外,还设置了司机室照明、电铃等。照明控制箱设置在司机室背部接，提供照明电源,相应照明开关在照明控制箱内，在司机室内装有冷暖空调。

6 报警装置

在司机室内装有文本显示器、载荷限制器、大风报警仪等显示报警装置。司机可以通过文本显示器及时了解龙门吊的运行和故障的情况。

由于高速铁路的标准梁重为800T，在工作过程中，梁的起吊会用到两台500T门式起重机联合抬吊，为了解决同步的问题，一般有两种设计方案：

（1）遥控控制：通过在两台500T门式起重机上安装可联动的遥控控制系统，来实现联合抬吊的同步性。此方案的优点是同步性好，操作简单；缺点是受到环境因素的影响比较大，遥控器的信号接收不一定准确，现场操作人员的视角等问题；

（2）快速接插头：如采用此方案，所有的控制柜应设置在大车走行机构上，方便现场人员接线。在控制柜内设快速接插头，通过一台500T门式起重机上的司机室联动台手柄来控制两台500T门式起重机的控制系统工作。此方案的优点是同步性好，受环境因素影响不大，控制系统稳定；缺点是施工繁琐，快速插头多次插拔后的损伤，快速插头电缆多次拖放后的磨损，都易引起控制动作的缺失，卷扬机及起重小车的电缆过长等。

综上所述，500T门式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。