彭慧君 金那仁滿都拉

（中交一航局第一工程有限公司，天津300456）

1 工程概況

工程特點(diǎn)：本工程通過改變75 t門式起重機(jī)的控制方法，即用變頻器＋PLC（可編程控制器）控制替代傳統(tǒng)的電機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速，實(shí)現(xiàn)了大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)和起升機(jī)構(gòu)的無級(jí)調(diào)速，該控制方法性能穩(wěn)定可靠，可大大提高起重機(jī)的運(yùn)行性能和可靠性。

工程難點(diǎn)：由于業(yè)主方認(rèn)為早投產(chǎn)早受益，再加上迫于預(yù)制構(gòu)件工期緊的壓力，可利用有效工期僅僅兩個(gè)月，工期緊、技術(shù)難度大成為本項(xiàng)目面臨的兩大難題。另外，業(yè)主場(chǎng)地平整、軌道鋪設(shè)等土建部分的準(zhǔn)備工作還沒到位，也給后期的組裝帶來了壓力。

2 起重機(jī)的制作

2.1 方案討論及設(shè)計(jì)階段

起重機(jī)的制作首先由設(shè)計(jì)人員根據(jù)起重機(jī)的跨度、起重量、重量等信息計(jì)算出其結(jié)構(gòu)部分、機(jī)械部分和電氣部分的參數(shù)。

2.1.1 電纜卷筒的選擇

本次75 t門機(jī)選用了磁滯式電纜卷筒，其由電機(jī)、磁滯式聯(lián)軸器、行星減速箱、主減速箱、集電器和電纜卷盤組成。該系列產(chǎn)品采用磁滯式聯(lián)軸器為同步差速機(jī)構(gòu)，利用磁力耦合原理保證了電纜卷盤收放電纜的速度始終與移動(dòng)式電氣設(shè)備同步。磁滯式電纜卷筒由電機(jī)將動(dòng)力傳至磁滯式聯(lián)軸器，經(jīng)行星減速箱、主減速箱二級(jí)變速后將放大的力矩傳至電纜卷盤。通過調(diào)節(jié)磁滯式聯(lián)軸器的工作狀態(tài)，電纜張力可任意調(diào)整。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)布局，75 t門機(jī)最大行程為300 m，其電源取自中間的橫移車，因此電纜卷筒的選型按150 m考慮即可。

2.1.2 變頻器的選擇

75 t門機(jī)的起升機(jī)構(gòu)、大車行走機(jī)構(gòu)使用變頻控制?？紤]到性能、價(jià)格、技術(shù)等因素，選用日本安川變頻器，由于起重機(jī)長(zhǎng)期低速運(yùn)行，變頻器功率比電機(jī)功率高一個(gè)等級(jí)，即90 k W起升電機(jī)選用110 k W變頻器，4×8.5 k W大車行走電機(jī)共用一臺(tái)75 k W變頻器，完全能滿足起重機(jī)各種運(yùn)行要求。起升機(jī)構(gòu)變頻器：CI MR－616 G7B／4110／110 k W；大車行走機(jī)構(gòu)變頻器：CI MR－616 G7B／4075／75 k W。

2.2 制作階段

2.2.1 場(chǎng)內(nèi)預(yù)制結(jié)構(gòu)件

起重機(jī)結(jié)構(gòu)件主要分為大梁、支腿、下橫梁等3大部件。主結(jié)構(gòu)施工工藝如圖1所示。

注意事項(xiàng)：用于制造焊接結(jié)構(gòu)件的原材料（鋼板、型鋼、鋼管等）和焊接材料（焊條、焊絲、焊劑等）進(jìn)廠時(shí)，須檢驗(yàn)部門根據(jù)制造廠的合格證和質(zhì)保書進(jìn)行外觀檢查和測(cè)量，不存在影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的缺陷，如裂縫、分層、銹蝕麻點(diǎn)、剝落等；重要構(gòu)件的原材料、高強(qiáng)螺栓要進(jìn)行復(fù)驗(yàn)。重要構(gòu)件的鋼材在涂裝前應(yīng)進(jìn)行表面噴砂除銹，達(dá)到Sa2.5級(jí)，其余構(gòu)件防腐不低于Sa2.0級(jí)。

2.2.2 外協(xié)加工件

外協(xié)加工件包括機(jī)械部分和電氣部分。為了控制加工成本和加工質(zhì)量，采取了兩方面的措施：（1）廣泛詢價(jià)，取性價(jià)比較高的產(chǎn)品；（2）派技術(shù)人員對(duì)外協(xié)產(chǎn)品制作加工進(jìn)行全過程監(jiān)控。

圖1 主結(jié)構(gòu)施工工藝

3 起重機(jī)的現(xiàn)場(chǎng)組裝

起重機(jī)的現(xiàn)場(chǎng)組裝是由電工、鉗工、鉚工、焊工、起重等多工種之間相互配合完成的，下面主要討論電氣部分的組裝工藝。起重機(jī)結(jié)構(gòu)部分安裝完畢后開始進(jìn)行外圍部件的安裝，外圍設(shè)備主要是指關(guān)系到起重機(jī)安全可靠運(yùn)行的必要構(gòu)件。

3.1 電纜卷筒定位安裝

電纜卷筒的定位安裝需要生產(chǎn)廠家技術(shù)人員現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)，卷筒的安裝高度、排纜器的安裝位置以及卷筒配電箱的擺放位置等都關(guān)系到起重機(jī)運(yùn)行的可靠性。

3.2 限位報(bào)警器等安全裝置定位安裝

（1）起重量限制器。起重機(jī)應(yīng)安裝起重量限制器，對(duì)最大起重量大于6 t的起重機(jī)設(shè)有起重量顯示裝置，其數(shù)值誤差不得大于指示值的5%。當(dāng)起重量大于相應(yīng)工況下額定值并小于額定值的110%時(shí)，應(yīng)切斷上升方向的電源，但機(jī)構(gòu)可做下降方向運(yùn)動(dòng)。（2）起重力矩限制器。起重機(jī)必須安裝起重力矩限制器。當(dāng)起重力矩大于相應(yīng)工況下額定值并小于額定值的110%時(shí)，應(yīng)切斷上升和幅度增大方向的電源，但機(jī)構(gòu)可做下降和幅度減小方向的運(yùn)動(dòng)。（3）行程限位。軌道式起重機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)應(yīng)在每個(gè)運(yùn)行方向裝設(shè)行程限位開關(guān)。在行程端部應(yīng)安裝限位開關(guān)擋鐵，擋鐵的安裝位置應(yīng)充分考慮起重機(jī)的制動(dòng)行程，保證起重機(jī)在駛?cè)胲壍滥┒藭r(shí)軌道上其他起重機(jī)相距在不小于0.5 m范圍內(nèi)時(shí)能自動(dòng)停車，擋鐵的安裝距離應(yīng)小于電纜長(zhǎng)度。（4）起升高度限位。起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)應(yīng)設(shè)起升高度限位器，當(dāng)取物裝置上升到設(shè)計(jì)圖紙規(guī)定的位置時(shí)，應(yīng)能自動(dòng)切斷電機(jī)電源。當(dāng)有下極限限位要求時(shí)，還應(yīng)設(shè)下極限限位器，除能切斷電機(jī)電源外，鋼絲繩在卷筒上的纏繞，除固定鋼絲繩圈數(shù)外至少保留兩圈。（5）風(fēng)速儀。當(dāng)起重機(jī)主起升高度≥12 m時(shí)，裝風(fēng)速報(bào)警裝置；當(dāng)起重機(jī)跨度S≥40 m時(shí)，宜裝偏斜調(diào)整和顯示裝置。（6）夾軌器。軌道式起重機(jī)必須安裝夾軌器，夾軌器應(yīng)能保證在非工作狀態(tài)下起重機(jī)不在軌道上移動(dòng)。（7）緩沖器。大車（小車）軌道末端需安裝擋架，緩沖器安裝在擋架或起重機(jī)上，當(dāng)起重機(jī)與軌道末端擋架相撞擊時(shí)，緩沖器必須保證起重機(jī)能比較平穩(wěn)地停車而不至于產(chǎn)生猛烈的沖擊。

4 現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試

4.1 單機(jī)調(diào)試

通電前的測(cè)試和檢查：起重機(jī)各部件安裝完畢后進(jìn)行通電調(diào)試，通電前用1 000 V兆歐表進(jìn)行絕緣電阻測(cè)試。（1）小車機(jī)構(gòu)電機(jī)絕緣電阻值≥1 MΩ；（2）大車機(jī)構(gòu)電機(jī)絕緣電阻值≥1 MΩ；（3）起升電機(jī)絕緣電阻值≥1 MΩ；（4）主回路、控制回路、照明回路絕緣電阻值≥1 MΩ。通過上述檢查方可保證通電的安全性和可靠性，避免變頻器等精密設(shè)備由于短路故障而燒毀。

各機(jī)構(gòu)依次通電：從起重機(jī)的電纜卷筒處接臨時(shí)電源，電源線的截面積不得小于卷筒上纏繞的線的截面積。對(duì)照明回路通電，檢查燈具照明情況?？刂苹芈窋嗦菲魍?，檢查控制回路中各限位報(bào)警裝置是否能有效動(dòng)作，如與控制邏輯不符合需進(jìn)行調(diào)整。主回路斷路器通電，主接觸器啟動(dòng)。

4.2 聯(lián)動(dòng)調(diào)試

PLC程序的輸入：本次75 t門機(jī)PLC選用了日本三菱FX系列產(chǎn)品，其程序的編輯、修改、模擬等通過GX Developer 6.0軟件實(shí)現(xiàn)。如果編寫的程序和現(xiàn)場(chǎng)的控制邏輯不符合，起重機(jī)將無法滿足控制要求，必須通過安裝GX Developer 6.0軟件的編程器進(jìn)行在線修改，方可實(shí)現(xiàn)。

空載試車：（1）聯(lián)動(dòng)臺(tái)標(biāo)示的操作方向應(yīng)與起重機(jī)各機(jī)構(gòu)的運(yùn)轉(zhuǎn)方向相符。（2）分別開動(dòng)各機(jī)構(gòu)電機(jī)，其運(yùn)轉(zhuǎn)正常，大車和小車運(yùn)行時(shí)不應(yīng)卡軌；各制動(dòng)器能夠準(zhǔn)確及時(shí)動(dòng)作，各限位開關(guān)及安全裝置的動(dòng)作應(yīng)準(zhǔn)確可靠。（3）當(dāng)?shù)蹉^放到最低位置時(shí)，卷筒上的鋼絲繩圈數(shù)不應(yīng)少于兩圈。（4）放纜和收纜速度應(yīng)與相應(yīng)的機(jī)構(gòu)速度相協(xié)調(diào)，并滿足工作極限位置的要求。（5）每項(xiàng)試驗(yàn)不少于5次，且動(dòng)作應(yīng)準(zhǔn)確無誤。

重載試車：（1）動(dòng)負(fù)荷試驗(yàn)的目的主要是驗(yàn)證起重機(jī)各機(jī)構(gòu)制動(dòng)器的功能。如果各部件能完成其功能試驗(yàn)，并在隨后進(jìn)行的目測(cè)檢查中沒有發(fā)現(xiàn)機(jī)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的構(gòu)件損壞，連接處也沒出現(xiàn)松動(dòng)或損壞，則認(rèn)為本試驗(yàn)結(jié)果合格。（2）起升1.1倍額定負(fù)荷，同時(shí)開動(dòng)2個(gè)機(jī)構(gòu)作正反向運(yùn)轉(zhuǎn)，按該機(jī)工作級(jí)別相對(duì)應(yīng)的接電持續(xù)率應(yīng)有間歇時(shí)間，并按操作規(guī)程進(jìn)行控制。按工作循環(huán)次序，試驗(yàn)時(shí)間至少應(yīng)延續(xù)1 h。（3）各機(jī)構(gòu)應(yīng)動(dòng)作靈敏，工作平穩(wěn)可靠。檢查各限位開關(guān)和保護(hù)聯(lián)鎖裝置的可靠性，電機(jī)及電氣元器件溫升不允許超過規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，觀察整機(jī)不應(yīng)有不正常的響聲和振動(dòng)等現(xiàn)象。（4）試驗(yàn)合格后，填寫試驗(yàn)記錄。

5 結(jié)語(yǔ)

本文所述75 t門式起重機(jī)首先在結(jié)構(gòu)上采用桁架結(jié)構(gòu)減輕了機(jī)身重量，減少了起重機(jī)受風(fēng)面積；其次在控制方式上采用PLC＋變頻控制替代了傳統(tǒng)的串電阻調(diào)速，提高了產(chǎn)品的穩(wěn)定性和可靠性，這就為今后制作更大噸位的大型起重機(jī)、港口機(jī)械設(shè)備積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

［1］GBT14406—93 通用門式起重機(jī)［S］.

［2］GB50256—96 電氣裝置安裝工程起重機(jī)電氣裝置施工及驗(yàn)收規(guī)范［S］.

［3］冶金工業(yè)部冶金安裝總公司.起重機(jī)電氣裝置的安裝操作法［Z］.