塔機(jī)技術(shù)講座要點(diǎn)

塔機(jī)技術(shù)講座要點(diǎn)第1頁/共33頁電氣控制系統(tǒng)的特點(diǎn)及要求1、重復(fù)短期工作制，起制動(dòng)頻繁，有正反向運(yùn)動(dòng)因各工作機(jī)構(gòu)在一個(gè)工作循環(huán)中持續(xù)通電時(shí)間較短，起制動(dòng)頻繁，電機(jī)來不及在任何一個(gè)工作期間達(dá)到穩(wěn)定值，也來不及在任何一個(gè)停歇期內(nèi)冷卻到周圍介質(zhì)的溫度，故而引入負(fù)載持續(xù)率JC來表示通電時(shí)間在全部工作循環(huán)所占的比例，用于衡量溫升情況：其中∑t—

電動(dòng)機(jī)在每一次循環(huán)中總工作時(shí)間∑T—

電動(dòng)機(jī)在每次循環(huán)中總停歇時(shí)間負(fù)載持續(xù)率JC和每小時(shí)啟動(dòng)次數(shù)Z在塔機(jī)電氣傳動(dòng)中具有非常重要的作用。電動(dòng)機(jī)必須符合規(guī)定的JC、Z值，還要求啟動(dòng)力矩要大，啟動(dòng)和停止要平穩(wěn)，而且正反方向都運(yùn)行可靠。第2頁/共33頁電氣控制系統(tǒng)的特點(diǎn)及要求2、要有較好的調(diào)速性能因塔機(jī)作業(yè)空間大，只有采用較高的工作速度才能滿足工作效率，但在起吊重物前拉緊鋼絲繩和安裝就位后，又要求有穩(wěn)定的緩慢速度，避免引起過大的沖擊和就位困難，因此塔機(jī)的調(diào)速性能極為重要。另外為了節(jié)省能耗，合理利用功率，在負(fù)荷經(jīng)常變化的情況下，也必須具有輕載高速，重載低速的性能。3、在建筑工地戶外使用建筑工地戶外條件惡劣，電源質(zhì)量不佳，外部環(huán)境影響大，檢查維修較困難，因此電氣系統(tǒng)的可靠性即為重要。

第3頁/共33頁電氣控制系統(tǒng)的特點(diǎn)及要求4、各機(jī)構(gòu)負(fù)載特點(diǎn)不同塔機(jī)有起升、回轉(zhuǎn)、變幅、運(yùn)行、頂升、電纜卷放等機(jī)構(gòu)，個(gè)機(jī)構(gòu)的負(fù)載特點(diǎn)區(qū)別很大。如起升機(jī)構(gòu)為位能負(fù)載，負(fù)荷不變時(shí)為恒轉(zhuǎn)矩，上升時(shí)為阻力負(fù)載，下降時(shí)為動(dòng)力負(fù)載；回轉(zhuǎn)、變幅則主要傳遞水平負(fù)荷，起動(dòng)、制動(dòng)時(shí)要客服較大的慣性。負(fù)載特點(diǎn)不同，在選擇電機(jī)、確定傳動(dòng)方案和調(diào)速方法，操作使用方面也要有不同的要求。5、經(jīng)常轉(zhuǎn)移、拆卸、安裝因其經(jīng)常隨工地轉(zhuǎn)移，拆卸安裝頻繁，對(duì)電氣系統(tǒng)提出了特殊要求，如電纜線的布置、接頭方式、控制箱的安裝，都要考慮安裝拆卸的方便快捷。

第4頁/共33頁電源和電纜

起重機(jī)一般采用380V、50HZ三相交流電源。電源電壓變化不超過額定值的±10%，電源應(yīng)設(shè)置電路總開關(guān)，以便于接通和切斷整機(jī)電源。導(dǎo)線截面積要求根據(jù)載流量不小于導(dǎo)線負(fù)載電流及最大允許電壓降來決定。導(dǎo)線上的尖峰電流IP、電壓損失△U按下列公式計(jì)算：IP=KeIem+Iei式中Ke—

電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流倍數(shù)；

Iem—

功率最大的機(jī)構(gòu)的電動(dòng)機(jī)額定電流（A）；

Iei—

其他機(jī)構(gòu)的電動(dòng)機(jī)額定電流（A）；

—

功率因素，繞線電機(jī)為0.65，鼠籠電機(jī)為0.50；

Ae—

電纜芯線截面積（mm2）；

—

導(dǎo)電率（m/*）；

Ue—

額定電壓（V）；

le—

電纜長度（m）；第5頁/共33頁電氣保護(hù)和操縱控制1、快裝塔一般用攜帶式操縱盒，控制電路電壓不高于48V，防護(hù)等級(jí)不低于IP44。非快裝塔在司機(jī)室內(nèi)射聯(lián)動(dòng)操縱臺(tái)。操縱盒和操縱臺(tái)上都必須有能切斷總電源的緊急按鈕。2、總電源電路必須設(shè)置自動(dòng)空氣開關(guān)作為短路保護(hù)。3、繞線電機(jī)應(yīng)設(shè)有過電流繼電器保護(hù)，其動(dòng)作電流為額定電流的2.5～3倍。4、為保證正常工作，應(yīng)設(shè)置過欠壓報(bào)警裝置。5、主電路和控制電路中，對(duì)地絕緣電阻不小于0.5兆歐。電阻箱防護(hù)等級(jí)不低于IP23，配電箱防護(hù)等級(jí)不低于IP44。6、主體結(jié)構(gòu)、電動(dòng)機(jī)底座、電氣設(shè)備的金屬外殼等都應(yīng)可靠接地，接地電阻不大于4歐，重復(fù)接地電阻不大于10歐。第6頁/共33頁塔機(jī)主要機(jī)構(gòu)起升機(jī)構(gòu)變幅機(jī)構(gòu)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)第7頁/共33頁

起升分類1、帶渦流的繞線電動(dòng)機(jī)2、變級(jí)多速電動(dòng)機(jī)3、兩個(gè)相同型號(hào)帶常閉制動(dòng)器的繞線電機(jī)4、交流變頻調(diào)速電機(jī)5、其他調(diào)速方式

第8頁/共33頁起升機(jī)構(gòu)的電氣控制系統(tǒng)起升機(jī)構(gòu)常用的調(diào)速方法：雙速繞線電機(jī)帶渦流制動(dòng)器調(diào)速系統(tǒng)雙速繞線電機(jī)有兩種形式，一種是低速是繞線電機(jī)，高速作鼠籠電機(jī)運(yùn)行，通常稱為單滑環(huán)的雙速繞線電機(jī)；另一種是低速和高速均是繞線電機(jī)運(yùn)行，通常稱為雙滑環(huán)的雙速繞線電機(jī)，這種電機(jī)高速和低速轉(zhuǎn)子均可串入電阻。適用于125T-M以上的塔機(jī)。三速電機(jī)調(diào)速：即電動(dòng)機(jī)本身就是三速鼠籠電機(jī)，通過改變電機(jī)定子極對(duì)數(shù)而實(shí)現(xiàn)調(diào)速。一般極對(duì)數(shù)比有：2/4/8，4/6/24，4/8/32等，適用于80T-M以下的塔機(jī)。第9頁/共33頁起升機(jī)構(gòu)的電氣控制系統(tǒng)起升機(jī)構(gòu)常用的調(diào)速方法：兩個(gè)相同型號(hào)帶常閉制動(dòng)器的繞線電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)該調(diào)速系統(tǒng)采用兩個(gè)相同型號(hào)帶常閉制動(dòng)器的繞線電機(jī)，以不同速比與減速器輸入軸齒合（RCS）。其微動(dòng)速度（MV）是由能耗制動(dòng)得到的，一個(gè)電機(jī)用于驅(qū)動(dòng)，另一個(gè)電機(jī)用來減速。低速（PV）由速比大的電機(jī)驅(qū)動(dòng)；高速（GV）由速比小的電機(jī)驅(qū)動(dòng)。變頻調(diào)速：交流異步電機(jī)的轉(zhuǎn)速表達(dá)式為其中f—電源頻率，P—電動(dòng)機(jī)極對(duì)數(shù)，S—轉(zhuǎn)差率從上式看出，在極對(duì)數(shù)固定的情況下，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與電源頻率成正比。改變供給電動(dòng)機(jī)的電源頻率，就成比例的改變了電機(jī)轉(zhuǎn)速，因此使用一種適用于起重機(jī)的變頻器，設(shè)置適當(dāng)?shù)膮?shù)，就可以達(dá)到改變速度的目的。重物下放時(shí)，采用發(fā)電制動(dòng)方式，配備制動(dòng)單元和電阻，其能量在電阻上消耗掉。它能做到真正的無極調(diào)速，是目前世界上最好的交流調(diào)速方式。第10頁/共33頁1、雙速繞線電機(jī)帶渦流制動(dòng)器調(diào)速及控制系統(tǒng)分析：工作原理：以武漢長輪電機(jī)廠生產(chǎn)的單滑環(huán)雙速繞線電機(jī)為例，該電機(jī)在低速運(yùn)行時(shí)，要求將高速繞組短接。這種單滑環(huán)的雙速繞線電機(jī)是一種特殊的繞線電機(jī)，定子有兩套繞組，一般速比為4/8極，轉(zhuǎn)子采用特殊接線方式：在8極運(yùn)行時(shí)，與普通的繞線電機(jī)一樣，可以配合渦流制動(dòng)器得到低速；而在4極運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子自動(dòng)短接，相當(dāng)于一個(gè)鼠籠電機(jī)運(yùn)行，主回路見下圖，控制回路原理與三速電機(jī)控制回路相似。更通過切換串聯(lián)在轉(zhuǎn)子上的電阻來改變轉(zhuǎn)子電樞電流，從而達(dá)到調(diào)速的目的。第11頁/共33頁

雙速繞線電機(jī)帶制動(dòng)器起升主回路圖第12頁/共33頁起升機(jī)構(gòu)的電氣控制系統(tǒng)

雙速繞線電機(jī)帶制動(dòng)器起升控制工作原理：起升一檔接觸器KHU,KHE,KHL,KHJ,KHB吸合；起升二檔：接觸器KHU,KHL,KHE,KHJ,KH1，KHB吸合；起升三檔:接觸器KHU，KHL，KHJ，KH1，KHB吸合;起升四檔：接觸器KHU，KHL，KHJ,KHB吸合，接觸器KH1→KH2→KH3依次吸合；起升五檔：接觸器KHU，KHH，KHB吸合第13頁/共33頁雙速繞線電機(jī)帶制動(dòng)器起升控制回路圖第14頁/共33頁2、三速電機(jī)工作原理：

外電源接好后，按下啟動(dòng)按鈕，接通QFH，然后視需要上升或下降，上升時(shí)KHU接通，下降時(shí)KHD接通，當(dāng)操作手柄放在上升或者下降一檔時(shí),KHL接通，電機(jī)以低速啟動(dòng)運(yùn)行；當(dāng)操作手柄放在二檔時(shí)，KHJ、KHM接通，電機(jī)以中速運(yùn)行；當(dāng)操作手柄放在三檔時(shí)，KHH接通，電機(jī)以高速運(yùn)行。在KHU或者KHD接通時(shí)，通過KHB使制動(dòng)器通電松閘。其間每檔均有時(shí)間繼電器延時(shí)（在PLC中實(shí)現(xiàn)），以免司機(jī)誤操作(如從0檔直接操作到第三檔)而造成速度沖擊?？刂苹芈芬娤聢D:

聯(lián)動(dòng)臺(tái)起升檔位開關(guān)信號(hào)及起升限位等信號(hào)由可編程控制器PLC的輸入端輸入可編程控制器，PLC通過邏輯運(yùn)算、分析后發(fā)出指令，由輸出端子輸出相關(guān)信號(hào)，使有關(guān)接觸器通電或者斷電，從而操縱起升機(jī)構(gòu)按照需要的速度工作。第15頁/共33頁三速電動(dòng)機(jī)調(diào)速及控制系統(tǒng)分析在中、小型塔機(jī)的起升機(jī)構(gòu)上，最常用的是三速電動(dòng)機(jī)第16頁/共33頁三速電機(jī)起升控制回路第17頁/共33頁3、兩個(gè)相同型號(hào)帶常閉制動(dòng)器的繞線電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)

GV與PV轉(zhuǎn)換時(shí)，必須保證斷電的電機(jī)制動(dòng)器仍要釋放，即由閉合回路產(chǎn)生一感應(yīng)電流供給此制動(dòng)器線圈。使用鼠籠電機(jī)，具有可靠性高，體積小，重量輕的特點(diǎn)。

GV與PV轉(zhuǎn)換時(shí)，換擋時(shí)間由時(shí)間繼電器控制，時(shí)間過長易溜鉤，時(shí)間過短容易導(dǎo)致機(jī)械損壞。

GV運(yùn)行時(shí)，由于此時(shí)PV電機(jī)為增速，轉(zhuǎn)數(shù)可達(dá)到3000R/min，故電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組機(jī)械強(qiáng)度要高。由于換擋完全由電氣控制，控制線路中的接觸器、繼電器失效，電氣接點(diǎn)松脫易使換擋動(dòng)作順序混亂，造成機(jī)械傳動(dòng)零部件的嚴(yán)重?fù)p壞。這一點(diǎn)必須充分注意。第18頁/共33頁第19頁/共33頁第20頁/共33頁第21頁/共33頁4、交流變頻調(diào)速速度平穩(wěn)、無沖擊，極大地改善了機(jī)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)的使用情況。慢就位速度可以設(shè)置得很低，而且長時(shí)間慢速工作，電機(jī)也不會(huì)過載、過熱，有利于減少操作者的緊張情緒，提高吊重的定位精度。使用鼠籠電機(jī)，具有可靠性高，體積小，重量輕的特點(diǎn)。啟動(dòng)、變速時(shí)，電流變化不大，對(duì)工地電網(wǎng)沖擊小

50HZ（基頻）以下恒轉(zhuǎn)矩，50HZ（基頻）以上恒功率，真正實(shí)現(xiàn)輕載高速，重載低速的性能。它的缺點(diǎn)是成本較高，特別是用于起升機(jī)構(gòu)的大功率變頻器，這是影響變頻器迅速推廣的主要原因，相信隨著科技的不斷發(fā)展和進(jìn)步及成本的降低，變頻交流調(diào)速電控系統(tǒng)，一定會(huì)成為市場(chǎng)的主流。第22頁/共33頁

變頻起升控制回路圖第23頁/共33頁

變頻起升控制回路圖第24頁/共33頁回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的電氣控制系統(tǒng)

回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)是塔機(jī)三大機(jī)構(gòu)中工況最為復(fù)雜的一個(gè)，它不但受到吊重大小的影響，還要受到慣性力、風(fēng)力的影響，特別是現(xiàn)在塔機(jī)起重臂設(shè)計(jì)得越來越長，所以對(duì)調(diào)速和控制系統(tǒng)的性能要求也就更高。第25頁/共33頁

回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)是塔機(jī)三大機(jī)構(gòu)中工況最為復(fù)雜的一個(gè)，它不但受到吊重大小的影響，還要受到慣性力、風(fēng)力的影響，特別是現(xiàn)在塔機(jī)起重臂設(shè)計(jì)得越來越長，所以對(duì)調(diào)速和控制系統(tǒng)的性能要求也就更高?；剞D(zhuǎn)機(jī)構(gòu)常用的調(diào)速系統(tǒng)有：鼠籠式或繞線電機(jī)加液力耦合器：使起動(dòng)、換速和停車減小沖擊，但順風(fēng)時(shí)停車不方便，要打反車，這是最常用的一種調(diào)速方式。鼠籠式或繞線電機(jī)加渦流制動(dòng)器：這種調(diào)速方式適用于一個(gè)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上，對(duì)兩個(gè)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由于渦流制動(dòng)器的特性差異較大，往往容易造成一個(gè)電機(jī)過載而損壞電機(jī)。鼠籠式電機(jī)加電磁聯(lián)軸節(jié)（OMD）采用調(diào)壓調(diào)速：電機(jī)需采用力矩型電機(jī)定子調(diào)壓或繞線電機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻，可以實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速。FU變頻調(diào)速：通過改變電源頻率來改變電機(jī)轉(zhuǎn)速，可以實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速。第26頁/共33頁回轉(zhuǎn)電機(jī)控制及制動(dòng)第27頁/共33頁變幅機(jī)構(gòu)的電氣控制系統(tǒng)

小車變幅機(jī)構(gòu)是塔機(jī)三大機(jī)構(gòu)中對(duì)調(diào)速性能要求較低的一個(gè)機(jī)構(gòu)。因?yàn)槭瞧揭茩C(jī)構(gòu)，所以一般以起重臂的長短來確定不同的調(diào)速方式。起重臂較短的，如30m以內(nèi)一般用單速電機(jī)，只有一個(gè)速度。臂長在30—50m的采用雙速電機(jī)，小車有兩個(gè)速度。臂長在50m以上的，則最好采用變頻無級(jí)調(diào)速雙速電機(jī)小車變幅工作原理：外電源接好后，按下啟動(dòng)按鈕，接通QFV，然后視需要向內(nèi)或向外變幅，向外變幅時(shí)KVFW接通，向內(nèi)變幅時(shí)KVBW接通，當(dāng)操作手柄放在第一檔時(shí)，KVL接通，電機(jī)以低速運(yùn)行；當(dāng)操作手柄放在二檔時(shí)，KVJ、KVH接通，電機(jī)以高速運(yùn)行，YBV為常閉盤式制動(dòng)器，只有在KVB接通時(shí)才被打開。雙速電機(jī)小車變幅控制主回路見下圖第28頁/共33頁

雙速電機(jī)變幅機(jī)構(gòu)控制主回路第29頁/共33頁駕配箱

駕配箱主要用于（通過變頻器）給回轉(zhuǎn)電機(jī)、變幅電機(jī)供電；（通過三聯(lián)翹板開關(guān)）司機(jī)室電燈、風(fēng)扇供電；（通過PLC和中間繼電器）處理主令開關(guān)傳回的動(dòng)作命令；（通過插座）給外接設(shè)備供電；（通過總斷路器）給整個(gè)塔機(jī)供電；（通過相序繼電器）保護(hù)三相電源平衡；（通過矩形插頭）與主控柜控制線路相連；（通過端子）給主控柜供電；通過主斷路器延長手柄保證柜