卸船機(jī)工作原理講課

1、卸船機(jī)卸船機(jī)簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介及電氣系統(tǒng)故障處理及電氣系統(tǒng)故障處理廖方華 設(shè)備部電氣2011年7月卸船機(jī)組圖卸船機(jī)組圖主主 要要 內(nèi)內(nèi) 容容分類分類及概述及概述卸船機(jī)主要機(jī)構(gòu)卸船機(jī)主要機(jī)構(gòu) 卸船機(jī)電氣系統(tǒng)圖卸船機(jī)電氣系統(tǒng)圖 變頻器故障變頻器故障 電纜卷筒故障電纜卷筒故障司機(jī)司機(jī)室系統(tǒng)故障室系統(tǒng)故障振動(dòng)給料系統(tǒng)故障振動(dòng)給料系統(tǒng)故障卸船機(jī)是碼頭卸船專用機(jī)械，它可把船艙內(nèi)的散貨物料卸到輸料膠帶機(jī)上，然后通過(guò)膠帶機(jī)將物料送到堆場(chǎng)。卸船機(jī)主要有以下三項(xiàng)基本功能1、從船艙內(nèi)抓取物料。2、將物料從船艙內(nèi)提升至卸船機(jī)料斗中。3、將物料輸送到碼頭上的輸料膠帶機(jī)上。目前，散貨卸船機(jī)按作業(yè)方式和結(jié)構(gòu)型式大致有以下幾種類型抓斗

2、式 橋式 小車自行式 牽引式 補(bǔ)償小車式 貫穿牽引式 四卷簡(jiǎn)牽引式 臂架式 固定回轉(zhuǎn)式 門座行走式連續(xù)式 鏈斗式 張緊式 懸鏈?zhǔn)?螺旋式 斗輪式 橋式抓斗卸船機(jī)除金屬結(jié)構(gòu)外,本機(jī)設(shè)置抓斗起升及開(kāi)閉機(jī)構(gòu)、小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)、大車行走機(jī)構(gòu)、懸臂俯仰機(jī)構(gòu)、懸臂固定裝置、繞繩系統(tǒng)、抓斗、漏斗、振動(dòng)給料機(jī)及供料皮帶機(jī)系統(tǒng)、落料回收裝置、自行式司機(jī)室、機(jī)器房、電氣室、電氣控制系統(tǒng)、監(jiān)視及報(bào)警系統(tǒng)、供電、照明、防塵、計(jì)量以及機(jī)器房?jī)?nèi)的維修起重機(jī)、電梯、防火裝置等組成，另外還應(yīng)裝設(shè)各種安全保護(hù)和指示裝置，如超負(fù)荷限止器、航空信號(hào)燈、風(fēng)速儀、夾輪器、錨定及防風(fēng)系纜裝置、電氣保護(hù)裝置。 整個(gè)卸料過(guò)程可通過(guò)手動(dòng)操作、全自

3、動(dòng)控制、半自動(dòng)控制或就地操作四種方式實(shí)現(xiàn)。卸船機(jī)漏斗和供料皮帶機(jī)頭部等轉(zhuǎn)卸處安裝灑水除塵裝置。整機(jī)可沿碼頭軌道運(yùn)行至任意位置進(jìn)行卸船作業(yè)。作業(yè)完畢后，整機(jī)行至錨定位置處錨定。需要時(shí)前臂梁可以仰起至固定位置，并用安全鉤將其鉤住固定。卸船機(jī)將設(shè)置防風(fēng)系纜及錨定裝置，具有抵抗55m/s風(fēng)速的能力。還將具有不拆卸抓斗把清艙機(jī)械從碼頭上吊入船艙的能力，清艙機(jī)械采用3m3單斗裝載機(jī)的尺度。 卸船機(jī)處于非工作狀態(tài)時(shí)，海側(cè)主梁可仰起80，以不妨礙船舶的靠岸、離港等作業(yè)。 卸船機(jī)采用AC6KV高壓供電，供電及通訊控制電纜通過(guò)各自的電纜卷筒卷取上機(jī)。 生產(chǎn)能力額定1500t/h最大1800t/h額定起重量36.5

4、t抓取比不小于1.3抓斗容量24.33m3軌距26m外伸距(自海側(cè)軌中心始)36m后伸距(自海側(cè)軌中心始)22m起升高度軌上26m軌下20m聯(lián)系橫梁凈空高度8.9m基距18m輪距1000mm總寬(大緩沖器放開(kāi)時(shí))32m門架凈空高8.5m速度起升滿載 130m/min 空載 150m/min小車220m/min大車25m/min懸臂仰起時(shí)間(單程)6 min（海側(cè)/陸側(cè)）每腿輪數(shù)10/10大車行走范圍300m電源6000V，50HZ 項(xiàng) 目 驅(qū)動(dòng)裝置速度m/min電 動(dòng) 機(jī)型式數(shù)量功率（KW）轉(zhuǎn)速（RPM）控制工作制生產(chǎn)廠備注 大車運(yùn)行25臥式20111000變頻S2-60min 小車運(yùn)行220

5、臥式13101200變頻S1 抓斗起升130臥式15001000/1200變頻S1 抓斗開(kāi)閉130臥式15001000/1200變頻S1 懸臂俯仰35臥式11101200變頻S1 動(dòng)力電纜卷筒25立式41.51000直接啟動(dòng)S2-60min 司機(jī)室運(yùn)行20立式21.11500變頻S2-60min 振動(dòng)給料器臥式115變頻S1橋式抓斗卸船機(jī)的主要組成：1、電差動(dòng)四卷筒機(jī)構(gòu)（起升、開(kāi)閉、小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)三者合而為一，簡(jiǎn)稱為四卷筒機(jī)構(gòu));2、大車行走機(jī)構(gòu)3、物料系統(tǒng) 機(jī)械布置主起升機(jī)構(gòu)包括兩套機(jī)械裝置（支持和開(kāi)閉），每套裝置有二個(gè)AC電機(jī)聯(lián)接一個(gè)減速箱。在電機(jī)與減速箱之間的主軸上各安裝有四個(gè)液壓推桿盤式

6、制動(dòng)器。AC電機(jī)都為自冷卻方式。電機(jī)非驅(qū)動(dòng)側(cè)安裝有測(cè)速編碼器和超速開(kāi)關(guān)。在減速箱的非傳動(dòng)側(cè)的軸上經(jīng)過(guò)一減速機(jī)構(gòu)安裝有一個(gè)凸輪限位開(kāi)關(guān)。 驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)裝置由兩套西門子AFE可回饋驅(qū)動(dòng)裝置組成，每套裝置由一個(gè)整流單元，二個(gè)逆變器組成，一套驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)一套起升裝置（支持或開(kāi)閉）。整流和逆變都是6脈沖4象限的數(shù)字式驅(qū)動(dòng)裝置。PLC為西門子的S7400系列，利用PROFIBUS總線聯(lián)接支持和開(kāi)閉斗驅(qū)動(dòng)裝置。每套裝置的2個(gè)逆變器驅(qū)動(dòng)方式為主/從跟隨控制，支持1和開(kāi)閉1裝置為主（MASTER）, 支持2和開(kāi)閉2裝置為從（SLAVE）。同時(shí)，在作起升運(yùn)動(dòng)時(shí)，兩套驅(qū)動(dòng)裝置之間也是主/從跟隨控制，以支持驅(qū)動(dòng)裝置為

7、主，開(kāi)閉斗驅(qū)動(dòng)裝置為從，接收支持驅(qū)動(dòng)裝置的給定命令。 控制模式控制模式 1、抓料時(shí)的主/從控制主驅(qū)動(dòng)器（支持）作為轉(zhuǎn)矩控制器，跟隨驅(qū)動(dòng)器（開(kāi)閉斗）作為速度控制器。此功能用于料斗抓料，以控制料斗中抓料的數(shù)量。工作次序：抓斗由轉(zhuǎn)矩控制的支持電機(jī)慢速下放到物料里面，同時(shí)由速度控制的開(kāi)閉斗電機(jī)閉合抓斗。 2、 閉斗時(shí)的主/從控制跟隨驅(qū)動(dòng)器接收主驅(qū)動(dòng)器的轉(zhuǎn)矩給定值。此功能用于起升閉合的抓斗，以保證抓斗閉合，共享負(fù)荷，通常開(kāi)閉斗驅(qū)動(dòng)器負(fù)荷比支持驅(qū)動(dòng)器大5-10%。工作次序：當(dāng)抓斗在物料中閉合時(shí)開(kāi)閉斗驅(qū)動(dòng)器處于速度控制模式，支持處于轉(zhuǎn)矩控制模式。當(dāng)抓斗接近閉合時(shí)起升驅(qū)動(dòng)器（支持和開(kāi)閉）開(kāi)始提升抓斗，同時(shí)切換

8、到負(fù)荷共享模式。 3、開(kāi)斗時(shí)的主/從控制 跟隨驅(qū)動(dòng)器接收來(lái)自主驅(qū)動(dòng)器的速度給定值，并與兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器的位置差相整合。主/從驅(qū)動(dòng)器都處于速度控制模式。此功能用于下放打開(kāi)的料斗，以保證起升和開(kāi)閉斗驅(qū)動(dòng)器位置的差值。 機(jī)械布置小車機(jī)構(gòu)包括一個(gè)AC電機(jī)聯(lián)接一個(gè)減速箱。在電機(jī)與減速箱之間的主軸上各安裝有兩個(gè)液壓推桿盤式制動(dòng)器。AC電機(jī)都為自冷卻方式，電機(jī)非驅(qū)動(dòng)側(cè)安裝有測(cè)速編碼器。 驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)裝置由一套西門子AFE可回饋裝置組成，包括一個(gè)整流器和一個(gè)逆變器。整流器和逆變器都是6脈沖4象限的數(shù)字式驅(qū)動(dòng)裝置。PLC為西門子S7-400系列，利用PROFIBUS總線聯(lián)接小車驅(qū)動(dòng)裝置。脈沖編碼器接到小車變頻器，用于

9、速度反饋和位置控制。驅(qū)動(dòng)裝置控制小車機(jī)構(gòu)的運(yùn)行和制動(dòng)等功能。 注意：注意： 小車電機(jī)和俯仰電機(jī)共用一套驅(qū)動(dòng)裝置。電氣上使用了轉(zhuǎn)換接觸器進(jìn)行電機(jī)的聯(lián)接轉(zhuǎn)換。此接觸器由逆變器和PLC共同控制。 機(jī)械布置俯仰起升機(jī)構(gòu)包括一個(gè)AC電機(jī)聯(lián)接一個(gè)減速箱。在電機(jī)與減速箱之間的主軸上安裝有一個(gè)液壓推桿盤式制動(dòng)器。AC電機(jī)都為自冷卻方式。機(jī)構(gòu)還包括一套盤式卷筒液壓制動(dòng)器，安裝在卷筒旁邊。電機(jī)非驅(qū)動(dòng)側(cè)安裝有測(cè)速編碼器和超速開(kāi)關(guān)。在減速箱的非傳動(dòng)側(cè)的軸上經(jīng)過(guò)一減速機(jī)構(gòu)安裝有一個(gè)凸輪限位開(kāi)關(guān)。 驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)裝置由一套西門子AFE可回饋裝置組成，包括一個(gè)整流器和一個(gè)逆變器。整流器和逆變器都是6脈沖4象限的數(shù)字式驅(qū)動(dòng)裝置

10、。PLC為西門子S7-400系列，利用PROFIBUS總線聯(lián)接小車驅(qū)動(dòng)裝置。脈沖編碼器接到俯仰逆變器，用于速度反饋和位置控制。驅(qū)動(dòng)裝置控制俯仰機(jī)構(gòu)的運(yùn)行和制動(dòng)等功能。注意：注意： 小車電機(jī)和俯仰電機(jī)共用一套驅(qū)動(dòng)裝置。電氣上使用了轉(zhuǎn)換接觸器進(jìn)行電機(jī)的聯(lián)接轉(zhuǎn)換。此接觸器由逆變器和PLC共同控制 俯仰應(yīng)急驅(qū)動(dòng)裝置俯仰機(jī)構(gòu)配備有應(yīng)急驅(qū)動(dòng)裝置，由一個(gè)電機(jī)、減速箱和聯(lián)軸節(jié)組成。應(yīng)急驅(qū)動(dòng)裝置可通過(guò)手動(dòng)操作聯(lián)軸節(jié)，連接到俯仰機(jī)構(gòu)上。只要聯(lián)軸節(jié)不在正常的驅(qū)動(dòng)裝置位置上，俯仰的正常驅(qū)動(dòng)裝置就被聯(lián)鎖不能動(dòng)作。應(yīng)急驅(qū)動(dòng)裝置的運(yùn)行也由聯(lián)軸節(jié)的位置聯(lián)鎖。只要聯(lián)軸節(jié)不在應(yīng)急的驅(qū)動(dòng)裝置位置上，俯仰的應(yīng)急驅(qū)動(dòng)裝置就被聯(lián)鎖不能動(dòng)

11、作。應(yīng)急驅(qū)動(dòng)裝置能夠獨(dú)立于PLC和驅(qū)動(dòng)器而工作。應(yīng)急驅(qū)動(dòng)裝置的操作開(kāi)關(guān)分布在機(jī)器房獨(dú)立的操作站上。在應(yīng)急驅(qū)動(dòng)裝置運(yùn)行時(shí)，緊停按鈕、超速開(kāi)關(guān)仍然有效。注意：必須慎重使用俯仰應(yīng)急裝置，因?yàn)槌擞布系幕韭?lián)鎖，由PLC處理的眾多軟件保護(hù)在應(yīng)急裝置運(yùn)行時(shí)都無(wú)效。大車機(jī)構(gòu)包括二十個(gè)AC電機(jī)，并聯(lián)聯(lián)接。每個(gè)電機(jī)聯(lián)接一個(gè)減速箱。在電機(jī)與減速箱之間的主軸上各安裝有一個(gè)制動(dòng)器。AC電機(jī)都為自冷方式。驅(qū)動(dòng)裝置由一套西門子AFE可回饋裝置組成，包括一個(gè)整流器和一個(gè)逆變器。整流器和逆變器都是6脈沖4象限的數(shù)字式驅(qū)動(dòng)裝置。PLC為西門子S7-400系列，利用PROFIBUS總線聯(lián)接大車驅(qū)動(dòng)裝置。注意：注意： 大車逆變

12、器與小車/俯仰逆變器為公用直流母線方式，即一個(gè)整流器下面并聯(lián)連接大車逆變器與小車/俯仰逆變器 。電纜卷筒用于聯(lián)接卸船機(jī)和碼頭高壓電力系統(tǒng)。高壓電纜繞在電纜卷筒卷盤上，當(dāng)大車離開(kāi)高壓電纜坑時(shí)，高壓電纜將釋放到大車軌道邊的電纜槽里。高壓電纜傳輸三相高壓電和地線。當(dāng)大車運(yùn)行到兩端高壓電纜終點(diǎn)（一般留2-3圈備用），凸輪限位動(dòng)作，大車停止運(yùn)行。當(dāng)大車處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，電纜卷筒電機(jī)不運(yùn)轉(zhuǎn)，制動(dòng)器制動(dòng)。A、當(dāng)大車向電纜坑行走時(shí)，電纜卷盤轉(zhuǎn)動(dòng)，收取電纜: 大車行走機(jī)構(gòu)啟動(dòng)時(shí)略滯后電纜卷盤裝置啟動(dòng)。大車行走停止運(yùn)行后，電纜卷盤應(yīng)延遲一段時(shí)間再停。大車在收取電纜時(shí), 保持足夠力矩來(lái)卷取電纜，電纜卷筒由儲(chǔ)纜電機(jī)驅(qū)動(dòng)

13、，制動(dòng)器打開(kāi)，電機(jī)為繞線式電機(jī)，力矩可用多級(jí)電阻來(lái)切換。B、當(dāng)大車向終點(diǎn)行走時(shí)，電纜卷盤放纜:電纜卷盤放出電纜時(shí)，保持一定力矩來(lái)張緊大車電纜，電纜卷筒由儲(chǔ)纜電機(jī)驅(qū)動(dòng)，制動(dòng)器打開(kāi)，電機(jī)為繞線式電機(jī)，力矩可用多級(jí)電阻來(lái)切換。C、電纜坑附近:大車行走運(yùn)行到電纜坑附近，凸輪限位斷開(kāi)信號(hào)，可以旁路大車松纜信號(hào)，過(guò)了電纜坑后，凸輪限位又發(fā)出信號(hào)，大車?yán)^續(xù)以正常速度運(yùn)行。松纜、電纜坑、電纜拉力過(guò)大的判別:松纜：導(dǎo)纜架內(nèi)的兩個(gè)方向限位均不觸發(fā)。報(bào)警，大車停止行走。電纜坑：導(dǎo)纜架內(nèi)的兩個(gè)方向限位均不觸發(fā)，凸輪限位“電纜坑”觸點(diǎn)觸發(fā)。電纜拉力過(guò)大： 導(dǎo)纜架內(nèi)的兩個(gè)過(guò)緊限位中的任何一個(gè)觸發(fā)且延時(shí)1-2秒，則報(bào)警，大

14、車停止行走。震動(dòng)給料機(jī)構(gòu)為無(wú)級(jí)變速驅(qū)動(dòng)，電機(jī)由一個(gè)變頻器驅(qū)動(dòng)。其控制方式為啟動(dòng)和停止，并能用增加/減少按鈕來(lái)控制其震動(dòng)速度。漏斗中物料流量的控制通過(guò)調(diào)節(jié)漏斗門的開(kāi)閉來(lái)調(diào)節(jié)。 電氣主接線中采用了3套SIEMENS公司的6SE71調(diào)速柜；分別為支持、開(kāi)閉和大小車/俯仰；其中支持、開(kāi)閉調(diào)速柜是同型號(hào)，同功率；由進(jìn)線柜、濾波柜、整流/回饋AFE柜和逆變INV柜組成。整流/回饋AFE柜的型號(hào)為6SE7041-1EK80；3AC400V；630KW；CKD； 逆變柜INVERTER的型號(hào)為6SE7041-1TK60；DC520V；630KW；SKD；變頻變頻器型號(hào)器型號(hào)說(shuō)說(shuō)明明 本型號(hào)卸船機(jī)采用S7 40

15、0 -2DP PLC 通過(guò)PROFIBUS-DP總線與卸船機(jī)上的3套6SE71調(diào)速柜進(jìn)行通訊；通訊配置圖如圖2： 支持和開(kāi)閉調(diào)速柜的工藝板T300之間的通訊通過(guò)硬接線連接。 自2008年8月后，上位機(jī)就經(jīng)常同時(shí)報(bào)出“PROFIBUS-DP SLAVE（起升1變頻器）通訊故障”和“起升編碼器故障”。如圖3；同時(shí)開(kāi)閉調(diào)速柜的逆變柜控制面板 OP1S報(bào)“F119”。故障報(bào)出后，急停后停止工作，但是在卸船機(jī)和變頻器的故障復(fù)位后，變頻器都能夠正常工作一段時(shí)間； 熱控維護(hù)人員更換了支持電機(jī)上的增量式編碼器和S7-400 PLC 的CPU模塊；故障變成偶爾發(fā)出； 在ZPMC兩名工程師的幫助下，對(duì)整套工控系統(tǒng)

16、進(jìn)行了檢測(cè)；并在SIEMENS A&D的服務(wù)熱線支持下，更換了該套逆變柜中的主控板CUVC；同時(shí)按照SIEMENS公司的技術(shù)要求，對(duì)PROFIBUS總線的各個(gè)通訊DP終端頭的的接地重新壓接。設(shè)備運(yùn)行正常一周時(shí)間后，上位機(jī)于2008年10月22日再次報(bào)出相同故障；更換閉環(huán)控制板CUVC及重新制作 PROFIBUS通訊終端頭后，故障依然如故。 直到2008年10月30日凌晨，卸船機(jī)停止了運(yùn)行，甚至發(fā)生調(diào)速柜一送控制電，上位機(jī)就報(bào)通訊故障；至此，#1卸船機(jī)徹底地癱瘓。 2008年10月30日下午，SIEMENS A&D華東區(qū)服務(wù)人員和ZPMC技術(shù)服務(wù)人員一同到達(dá)公司現(xiàn)場(chǎng)。 按照SIE

17、MENS公司的檢測(cè)規(guī)范，首先對(duì)電子箱中的選件板CUVC、ADB、工藝板T300和通訊板CBP2進(jìn)行了檢測(cè)；發(fā)現(xiàn)ADB適配板、T300工藝板和CBP2通訊板都已經(jīng)燒壞，不再可以正常工作。但由于電子箱中的CUVC主控板未燒壞，A &D服務(wù)人員認(rèn)為PSU控制電源板不存在問(wèn)題；僅僅按照SIEMENS公司的服務(wù)規(guī)范中EMC電磁屏蔽規(guī)約中的要求重新敷設(shè)及壓接PROFIBUS DP通訊終端頭。 在以上工作完成后，對(duì)調(diào)速系統(tǒng)送電，發(fā)現(xiàn)上位機(jī)仍然報(bào)出同類故障。向其服務(wù)中心請(qǐng)求支援后?；貜?fù)仍然是按照規(guī)范重新檢查一遍。 在我們的一再要求下，該A &D服務(wù)人員開(kāi)始對(duì)該逆變柜進(jìn)行解體檢查（需要注意的是在

18、保修期內(nèi)，僅SIEMENS公司的服務(wù)人員才有資格進(jìn)行變頻器的解體檢查，否則不予以質(zhì)保）。經(jīng)過(guò)不懈努力，在拆卸下電源板PSU及安全停車模塊SSB后，發(fā)現(xiàn)了其+5V電源端子（第6針腳）已經(jīng)過(guò)熱燒壞；如圖： 逆變柜內(nèi)的電源板PSU和SSB安全停車板的+5V端子燒壞，導(dǎo)致PSU電源板輸出電壓、電流不穩(wěn)定，造成各電路板瞬間斷電，導(dǎo)致工藝板T300、通訊板CBP2、適配板ADB等電子板卡工作不正常，故障扎堆亂報(bào)，無(wú)法按照設(shè)備說(shuō)明手冊(cè)查詢故障。且容易燒毀各個(gè)板卡，嚴(yán)重威脅卸船機(jī)的正常作業(yè)安全穩(wěn)定，給用戶造成重大經(jīng)濟(jì)損失，。 2009年，#1卸船機(jī)支持調(diào)速柜”逆變柜“經(jīng)常報(bào)報(bào)F006”直流母線過(guò)電壓故障；但在復(fù)位后調(diào)速柜可以正常運(yùn)行。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，無(wú)法再通過(guò)復(fù)位再投入運(yùn)行。 經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)逆變柜未發(fā)現(xiàn)部件異常；后經(jīng)過(guò)查找變頻器手冊(cè)，懷疑是AFE存在問(wèn)題；通過(guò)用手電查找，最終發(fā)現(xiàn)了AFE柜內(nèi)的一個(gè)電容端子被燒焦、燒斷。處理措施： 因?yàn)楫?dāng)時(shí)沒(méi)有備件，而經(jīng)咨詢S