卸船機 工作原理講課課件

1、廖方華 設備部電氣2011年7月卸船機組圖卸船機組圖主主 要要 內(nèi)內(nèi) 容容分類分類及概述及概述卸船機主要機構卸船機主要機構 卸船機電氣系統(tǒng)圖卸船機電氣系統(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司機室系統(tǒng)室系統(tǒng)故障故障振動給料系統(tǒng)振動給料系統(tǒng)故障故障卸船機是碼頭卸船專用機械，它可把船艙內(nèi)的散貨物料卸到輸料膠帶機上，然后通過膠帶機將物料送到堆場。卸船機主要有以下三項基本功能1、從船艙內(nèi)抓取物料。2、將物料從船艙內(nèi)提升至卸船機料斗中。3、將物料輸送到碼頭上的輸料膠帶機上。目前，散貨卸船機按作業(yè)方式和結構型式大致有以下幾種類型抓斗式 橋式 小車自行式 牽引式 補償小車式 貫穿牽引式 四

2、卷簡牽引式 臂架式 固定回轉式 門座行走式連續(xù)式 鏈斗式 張緊式 懸鏈式 螺旋式 斗輪式 橋式抓斗卸船機除金屬結構外,本機設置抓斗起升及開閉機構、小車運行機構、大車行走機構、懸臂俯仰機構、懸臂固定裝置、繞繩系統(tǒng)、抓斗、漏斗、振動給料機及供料皮帶機系統(tǒng)、落料回收裝置、自行式司機室、機器房、電氣室、電氣控制系統(tǒng)、監(jiān)視及報警系統(tǒng)、供電、照明、防塵、計量以及機器房內(nèi)的維修起重機、電梯、防火裝置等組成，另外還應裝設各種安全保護和指示裝置，如超負荷限止器、航空信號燈、風速儀、夾輪器、錨定及防風系纜裝置、電氣保護裝置。 整個卸料過程可通過手動操作、全自動控制、半自動控制或就地操作四種方式實現(xiàn)。卸船機漏斗和供

3、料皮帶機頭部等轉卸處安裝灑水除塵裝置。整機可沿碼頭軌道運行至任意位置進行卸船作業(yè)。作業(yè)完畢后，整機行至錨定位置處錨定。需要時前臂梁可以仰起至固定位置，并用安全鉤將其鉤住固定。卸船機將設置防風系纜及錨定裝置，具有抵抗55m/s風速的能力。還將具有不拆卸抓斗把清艙機械從碼頭上吊入船艙的能力，清艙機械采用3m3單斗裝載機的尺度。 卸船機處于非工作狀態(tài)時，海側主梁可仰起80，以不妨礙船舶的靠岸、離港等作業(yè)。 卸船機采用AC6KV高壓供電，供電及通訊控制電纜通過各自的電纜卷筒卷取上機。 生產(chǎn)能力額定1500t/h最大1800t/h額定起重量36.5t抓取比不小于1.3抓斗容量24.33m3軌距26m外伸

4、距(自海側軌中心始)36m后伸距(自海側軌中心始)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(大緩沖器放開時)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懸臂仰起時間(單程)6 min（海側/陸側）每腿輪數(shù)10/10大車行走范圍300m電源6000V，50HZ 項 目 驅(qū)動裝置速度m/min電 動 機型式數(shù)量功率（KW）轉速（RPM）控制工作制生產(chǎn)廠備注 大車運行25臥式20111000變頻S2-60min 小車運行220臥式13101200變頻S1 抓斗起升130臥式1500

5、1000/1200變頻S1 抓斗開閉130臥式15001000/1200變頻S1 懸臂俯仰35臥式11101200變頻S1 動力電纜卷筒25立式41.51000直接啟動S2-60min 司機室運行20立式21.11500變頻S2-60min 振動給料器臥式115變頻S1橋式抓斗卸船機的主要組成：1、電差動四卷筒機構（起升、開閉、小車運行機構三者合而為一，簡稱為四卷筒機構);2、大車行走機構3、物料系統(tǒng) 機械布置主起升機構包括兩套機械裝置（支持和開閉），每套裝置有二個AC電機聯(lián)接一個減速箱。在電機與減速箱之間的主軸上各安裝有四個液壓推桿盤式制動器。AC電機都為自冷卻方式。電機非驅(qū)動側安裝有測速編

6、碼器和超速開關。在減速箱的非傳動側的軸上經(jīng)過一減速機構安裝有一個凸輪限位開關。 驅(qū)動裝置驅(qū)動裝置由兩套西門子AFE可回饋驅(qū)動裝置組成，每套裝置由一個整流單元，二個逆變器組成，一套驅(qū)動裝置驅(qū)動一套起升裝置（支持或開閉）。整流和逆變都是6脈沖4象限的數(shù)字式驅(qū)動裝置。PLC為西門子的S7400系列，利用PROFIBUS總線聯(lián)接支持和開閉斗驅(qū)動裝置。每套裝置的2個逆變器驅(qū)動方式為主/從跟隨控制，支持1和開閉1裝置為主（MASTER）, 支持2和開閉2裝置為從（SLAVE）。同時，在作起升運動時，兩套驅(qū)動裝置之間也是主/從跟隨控制，以支持驅(qū)動裝置為主，開閉斗驅(qū)動裝置為從，接收支持驅(qū)動裝置的給定命令。 控

7、制模式控制模式 1、抓料時的主/從控制主驅(qū)動器（支持）作為轉矩控制器，跟隨驅(qū)動器（開閉斗）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：抓斗由轉矩控制的支持電機慢速下放到物料里面，同時由速度控制的開閉斗電機閉合抓斗。 2、 閉斗時的主/從控制跟隨驅(qū)動器接收主驅(qū)動器的轉矩給定值。此功能用于起升閉合的抓斗，以保證抓斗閉合，共享負荷，通常開閉斗驅(qū)動器負荷比支持驅(qū)動器大5-10%。工作次序：當抓斗在物料中閉合時開閉斗驅(qū)動器處于速度控制模式，支持處于轉矩控制模式。當抓斗接近閉合時起升驅(qū)動器（支持和開閉）開始提升抓斗，同時切換到負荷共享模式。 3、開斗時的主/從控制 跟隨驅(qū)動器接收

8、來自主驅(qū)動器的速度給定值，并與兩個驅(qū)動器的位置差相整合。主/從驅(qū)動器都處于速度控制模式。此功能用于下放打開的料斗，以保證起升和開閉斗驅(qū)動器位置的差值。 機械布置小車機構包括一個AC電機聯(lián)接一個減速箱。在電機與減速箱之間的主軸上各安裝有兩個液壓推桿盤式制動器。AC電機都為自冷卻方式，電機非驅(qū)動側安裝有測速編碼器。 驅(qū)動裝置驅(qū)動裝置由一套西門子AFE可回饋裝置組成，包括一個整流器和一個逆變器。整流器和逆變器都是6脈沖4象限的數(shù)字式驅(qū)動裝置。PLC為西門子S7-400系列，利用PROFIBUS總線聯(lián)接小車驅(qū)動裝置。脈沖編碼器接到小車變頻器，用于速度反饋和位置控制。驅(qū)動裝置控制小車機構的運行和制動等功

9、能。 注意：注意： 小車電機和俯仰電機共用一套驅(qū)動裝置。電氣上使用了轉換接觸器進行電機的聯(lián)接轉換。此接觸器由逆變器和PLC共同控制。 機械布置俯仰起升機構包括一個AC電機聯(lián)接一個減速箱。在電機與減速箱之間的主軸上安裝有一個液壓推桿盤式制動器。AC電機都為自冷卻方式。機構還包括一套盤式卷筒液壓制動器，安裝在卷筒旁邊。電機非驅(qū)動側安裝有測速編碼器和超速開關。在減速箱的非傳動側的軸上經(jīng)過一減速機構安裝有一個凸輪限位開關。 驅(qū)動裝置驅(qū)動裝置由一套西門子AFE可回饋裝置組成，包括一個整流器和一個逆變器。整流器和逆變器都是6脈沖4象限的數(shù)字式驅(qū)動裝置。PLC為西門子S7-400系列，利用PROFIBUS總

10、線聯(lián)接小車驅(qū)動裝置。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)動裝置控制俯仰機構的運行和制動等功能。注意：注意： 小車電機和俯仰電機共用一套驅(qū)動裝置。電氣上使用了轉換接觸器進行電機的聯(lián)接轉換。此接觸器由逆變器和PLC共同控制 俯仰應急驅(qū)動裝置俯仰機構配備有應急驅(qū)動裝置，由一個電機、減速箱和聯(lián)軸節(jié)組成。應急驅(qū)動裝置可通過手動操作聯(lián)軸節(jié)，連接到俯仰機構上。只要聯(lián)軸節(jié)不在正常的驅(qū)動裝置位置上，俯仰的正常驅(qū)動裝置就被聯(lián)鎖不能動作。應急驅(qū)動裝置的運行也由聯(lián)軸節(jié)的位置聯(lián)鎖。只要聯(lián)軸節(jié)不在應急的驅(qū)動裝置位置上，俯仰的應急驅(qū)動裝置就被聯(lián)鎖不能動作。應急驅(qū)動裝置能夠獨立于PLC和驅(qū)動器而工作。應急驅(qū)動

11、裝置的操作開關分布在機器房獨立的操作站上。在應急驅(qū)動裝置運行時，緊停按鈕、超速開關仍然有效。注意：必須慎重使用俯仰應急裝置，因為除了硬件上的基本聯(lián)鎖，由PLC處理的眾多軟件保護在應急裝置運行時都無效。大車機構包括二十個AC電機，并聯(lián)聯(lián)接。每個電機聯(lián)接一個減速箱。在電機與減速箱之間的主軸上各安裝有一個制動器。AC電機都為自冷方式。驅(qū)動裝置由一套西門子AFE可回饋裝置組成，包括一個整流器和一個逆變器。整流器和逆變器都是6脈沖4象限的數(shù)字式驅(qū)動裝置。PLC為西門子S7-400系列，利用PROFIBUS總線聯(lián)接大車驅(qū)動裝置。注意：注意： 大車逆變器與小車/俯仰逆變器為公用直流母線方式，即一個整流器下面

12、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)接卸船機和碼頭高壓電力系統(tǒng)。高壓電纜繞在電纜卷筒卷盤上，當大車離開高壓電纜坑時，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。當大車運行到兩端高壓電纜終點（一般留2-3圈備用），凸輪限位動作，大車停止運行。當大車處于靜止狀態(tài)時，電纜卷筒電機不運轉，制動器制動。A、當大車向電纜坑行走時，電纜卷盤轉動，收取電纜: 大車行走機構啟動時略滯后電纜卷盤裝置啟動。大車行走停止運行后，電纜卷盤應延遲一段時間再停。大車在收取電纜時, 保持足夠力矩來卷取電纜，電纜卷筒由儲纜電機驅(qū)動，制動器打開，電機為繞線式電機，力矩可用多級電阻來切換。

13、B、當大車向終點行走時，電纜卷盤放纜:電纜卷盤放出電纜時，保持一定力矩來張緊大車電纜，電纜卷筒由儲纜電機驅(qū)動，制動器打開，電機為繞線式電機，力矩可用多級電阻來切換。C、電纜坑附近:大車行走運行到電纜坑附近，凸輪限位斷開信號，可以旁路大車松纜信號，過了電纜坑后，凸輪限位又發(fā)出信號，大車繼續(xù)以正常速度運行。松纜、電纜坑、電纜拉力過大的判別:松纜：導纜架內(nèi)的兩個方向限位均不觸發(fā)。報警，大車停止行走。電纜坑：導纜架內(nèi)的兩個方向限位均不觸發(fā)，凸輪限位“電纜坑”觸點觸發(fā)。電纜拉力過大： 導纜架內(nèi)的兩個過緊限位中的任何一個觸發(fā)且延時1-2秒，則報警，大車停止行走。震動給料機構為無級變速驅(qū)動，電機由一個變頻器

14、驅(qū)動。其控制方式為啟動和停止，并能用增加/減少按鈕來控制其震動速度。漏斗中物料流量的控制通過調(diào)節(jié)漏斗門的開閉來調(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、開閉和大小車/俯仰；其中支持、開閉調(diào)速柜是同型號，同功率；由進線柜、濾波柜、整流/回饋AFE柜和逆變INV柜組成。整流/回饋AFE柜的型號為6SE7041-1EK80；3AC400V；630KW；CKD； 逆變柜INVERTER的型號為6SE7041-1TK60；DC520V；630KW；SKD；變頻變頻器型號器型號說說明明 本型號卸船機采用S7 400 -2DP PLC 通過PROFIBUS-DP總線與卸

15、船機上的3套6SE71調(diào)速柜進行通訊；通訊配置圖如圖2： 支持和開閉調(diào)速柜的工藝板T300之間的通訊通過硬接線連接。 自2008年8月后，上位機就經(jīng)常同時報出“PROFIBUS-DP SLAVE（起升1變頻器）通訊故障”和“起升編碼器故障”。如圖3；同時開閉調(diào)速柜的逆變柜控制面板 OP1S報“F119”。故障報出后，急停后停止工作，但是在卸船機和變頻器的故障復位后，變頻器都能夠正常工作一段時間； 熱控維護人員更換了支持電機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，對整套工控系統(tǒng)進行了檢測；并在SIEMENS A&D的服務熱線

16、支持下，更換了該套逆變柜中的主控板CUVC；同時按照SIEMENS公司的技術要求，對PROFIBUS總線的各個通訊DP終端頭的的接地重新壓接。設備運行正常一周時間后，上位機于2008年10月22日再次報出相同故障；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，卸船機停止了運行，甚至發(fā)生調(diào)速柜一送控制電，上位機就報通訊故障；至此，#1卸船機徹底地癱瘓。 2008年10月30日下午，SIEMENS A&D華東區(qū)服務人員和ZPMC技術服務人員一同到達公司現(xiàn)場。 按照SIEMENS公司的檢測規(guī)范，首先對電子箱中的選件板CUVC、

17、ADB、工藝板T300和通訊板CBP2進行了檢測；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服務人員認為PSU控制電源板不存在問題；僅僅按照SIEMENS公司的服務規(guī)范中EMC電磁屏蔽規(guī)約中的要求重新敷設及壓接PROFIBUS DP通訊終端頭。 在以上工作完成后，對調(diào)速系統(tǒng)送電，發(fā)現(xiàn)上位機仍然報出同類故障。向其服務中心請求支援后?；貜腿匀皇前凑找?guī)范重新檢查一遍。 在我們的一再要求下，該A &D服務人員開始對該逆變柜進行解體檢查（需要注意的是在保修期內(nèi)，僅SIEMENS公司的服務人員才有資格進行變頻

18、器的解體檢查，否則不予以質(zhì)保）。經(jīng)過不懈努力，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，無法按照設備說明手冊查詢故障。且容易燒毀各個板卡，嚴重威脅卸船機的正常作業(yè)安全穩(wěn)定，給用戶造成重大經(jīng)濟損失，。 2009年，#1卸船機支持調(diào)速柜”逆變柜“經(jīng)常報報F006”直流母線過電壓故障；但在復位后調(diào)速柜可以正常運行。經(jīng)過一段時間后，無法再通過復位再投入運行。 經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)逆變柜未發(fā)現(xiàn)部件異常；后經(jīng)過查找變頻器手冊，懷疑是AFE存在問題；通過用手電查找，最終發(fā)現(xiàn)了AFE柜內(nèi)的一個電容端子被燒焦、燒斷。處理措施： 因為當時沒有備件，而經(jīng)咨詢SIE