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1、专科毕业设计（论文）设计题目： 轮胎式龙门起重机的电气控制系统分析 系 部： 电气工程系 专 业： 电气自动化（工业企业电气） 班 级： 工企电气091301 姓 名： 学 号：093905130105 指导教师： 职 称 ： 副教授 2012年6月 南京摘 要轮胎式龙门起重机是一种空间运输设备，主要作用是完成集装箱的位移。轮胎式集装箱起重机是现代化生产不可缺少的重要组成部分，使生产过程实现机械自动化和电气自动化。传统的龙门起重机使用油发电的方式已无法满足平常作业，因此将动力源由油改为电力成为轮胎式龙门起重机的主要作业方式，由此可见电气控制技术对轮胎式龙门起重机的发展极具现实意义与必要性。熟练
2、掌握轮胎式龙门起重机的技术操作规程的内容和要求，这对保证设备的安全操作具有较高的指导意义。关键词 轮胎式龙门起重机 电气自动化 操作规程 Abstract Tire type Longmen crane is a kind of space transportation equipment, main function is to complete the displacement container. Tyre type container crane is an important part of the modernization of production, the productio
3、n process to achieve the automation of mechanical and electrical automation. The traditional Longmen crane using oil generating means to already cannot satisfy normal operation, thus the power source from oil to electric power becomes tire type Longmen crane main mode of operation, thus the electric
4、al control technology to the tire type Longmen crane development has practical significance and necessity. Master of tyre crane Longmen regulations for technical operation of the content and requirements, to ensure the safe operation of this equipment has high significance.Keywords Rubber tyred cran
5、e Longmen Electrical automation Operation procedure目 录1 引言12 龙潭港集装箱轮胎式龙门起重机的分类和设备分析12.1 轮胎式龙门起重机分类12.2 轮胎式龙门起重机的电气设备介绍33 轮胎式龙门机主要机构的功能及主要组成部件分析33.1大车机构分析33.2 小车机构分析44 接电传输纽带安全滑触线44.1安全滑触线的重要性44.2 安全滑触线的结构44.3 安全滑触线的移动供电分析55 龙门起重机电气控制系统55.1 电气控制系统的设备55.2 电气设备的连接与控制方式分析65.3 起升机构分析65.4 小车机构分析65.5 安全保护装
6、置66 电场桥的技术操作规程76.1作业前76.2开机操作76.3作业中76.4转场操作86.5作业后86.6其他97 注意事项9结 论10致 谢11参 考 文 献121 引言南京港龙潭集装箱有限公司是长江内河专业化程度最高的集装箱装卸码头，得天独厚的区位优势为南京港龙潭港区建设成长江流域现代化、多功能、江海型集装箱主枢纽港和中转港提供保证。在集装箱堆场箱区边，架设刚性滑触线供电线路，电网电力通过滑触线和移动供电装置输送到RTG，移动供电装置随RTG同步移动，从而实现对RTG的移动供电。当RTG需转场到另一箱区作业时，改由柴油发电机组或发电车供电，转场完毕后，由所在箱区的滑触线提供电力。南京港
7、龙潭集装箱公司目前共有18台轮胎式龙门起重机投入班制工作，2台日常工作。轮胎式集装箱龙门起重机，简称RTG，是码头堆场装卸集装箱的一种专用设备，具有可灵活转场作业、工程投资少等优点。但是，由于RTG采用柴油发电机组提供动力，存在能耗高、运行成本高、污染重、空耗大等缺点。所以将原有柴油发电起重机改装，改电后的起重机可以节约能源、减少排放、改善环境、提高效率、降低成本。2 龙潭港集装箱轮胎式龙门起重机的分类和设备分析2.1 轮胎式龙门起重机分类2.1.1传统式油场桥（场桥及轮胎式龙门起重机） 由于采用柴油发电机组提供动力，柴油发电机组的发电成本比直接使用城市电网供电要高3倍以上。同时，柴油机工作时
8、产生的废气、噪声以及油、水等泄漏，使港口环境受到了较大的污染。对于这项技术难题，一直没有得到很好的解决。直到2004年3月，青岛港成立了RTG“油改电”技术攻关小组，围绕RTG的电动化展开了研究工作，经多种技术方案的论证与比较，最终于2006年7月采用刚性滑触线供电方案完成了由城市电网直接供电的RTG电动化改造（简称ERTG），实现了将节能减排、节支增效和可灵活转场作业集于一身的改造设想。 有了技术上的改进，原有的柴油发电机场桥全部改装成可接电工作，改装后的场桥只需要在转场时拔电，用少量的油转至另一场地接电继续工作，大大的减少了能耗。 图1传统式场桥2.1.2 油电两用场桥 这类场桥在油向电发
9、展时引进的过渡型的场桥，是当时两种技术的共同产物。因为是过渡的产物，所以此类场桥在工作时有着很强的机动性，可以安排到许多类型的场地中，少了很多限制，可以更好的发挥。图2油电两用场桥2.1.3 全电场桥 在完成“油改电”后，公司引进的新一代场桥，全部电力为动力，柴油只能提供转场甚至不需转场固定在某一场地。图3全电场桥2.2 轮胎式龙门起重机的电气设备介绍2.2.1 轮胎式龙门起重机的电机电机的运行状态分为电动和制动两种状态。在龙门起重机中，当电机引进电能时，电机开始运转，将电能转换为机械能，这种状态就是电动状态。当电机轴上加入机械能，除去电机本身的损耗外在电机外转换为电能，这种状态就是制动状态。
10、2.2.2 轮胎式龙门起重机的司机室司机室是操作人员对龙门起重机进行具体使用的场合，其内又座椅、操作台、控制屏和电气箱组成。由于用电式轮胎式龙门起重机是装卸集装箱的重要起重设备，其运行好坏直接影响生产效率，因此，对操作人员有很严格的要求。3 轮胎式龙门机主要机构的功能及主要组成部件分析3.1大车机构分析3.1.1 大车行走机构的功能大车行走机构安装在鞍梁下方。驱动形式为对角驱动，即在起重机的对角方向有两台电机，通过联轴节与减速箱相连，通过驱动链带动大车驱动轮运行，以实现起重机的 移动。此外，场桥还配有 4 个顶升油缸，用于更换轮胎及转场时减小轮胎与地面间的摩擦阻力。 3.1.2 大车行走机构的
11、主要组成部件轮胎式龙门起重机大车行走机构主要组成部件： 1) 车架 2) 车轮机构：由轮胎、轮毂、车轮轴、轴承座组成 3) 转向机构：由转向油缸、锁销装置、拉杆组成4) 传动机构：由电机、减速箱、链轮、链条组成 3.1.3 大车行走机构保护装置 长杆摇臂限位（或红外线传感器） 大车保护装置用于防止大车两侧与集装箱拖车相撞，大车轮胎行走区域有门架，当大车行走太偏，超过限定区域范围时大车报警系统会响起，控制开关会自动跳断，以保护两边集装箱和滑触架。3.2 小车机构分析3.2.1起升机构：主、副起升机构分别由一台电动机、一台减速器、一台轮胎制动器、一套卷筒装置和上滑轮机构组成3.2.2小车架3.2.
12、3小车运行机构：减速器、主动轮组、从动轮组、传动轴、连接器件3.2.4吊具4 接电传输纽带安全滑触线4.1安全滑触线的重要性：安全滑触线是借鉴国外先进经验结合国情研制的节能型滑触线，它具有安全可靠及优良的机械电气性能，便于安装维护。相间距为80mm，防护外壳为工程塑料和铝塑合金型两种材料，导体为铝合金(内镶不锈钢条)或纯铜。不受雨雪霜冻影响，适用于露天、水雾、酸雾、导电粉尘等较差环境。300A以下规格可根据用户需要制作各种半径的圆、弧线。4.2安全滑触线的结构：4.2.1导轨及护套：导轨由导电性能好、对环境适应能力强的铝合金型材制成，导轨下部嵌入“V”形不锈钢槽，保证集电器电刷沿槽滑行时，耐磨
13、、稳定及良好接触。导轨一般定尺为6米。 护套由有韧性、耐磨、抗老化及阻燃性能的工程塑料组成，对导轨有良好的绝缘保护作用，保证人身安全。4.2.2集电器：集电器为支撑式结构，是向移动设备供电的主要部件。由特制碳刷、接线柱或端子、塑料护罩、支撑臂等组成。施加适当的接触压力，沿导轨平稳滑动，向设备供电。设备如需检修时，可将集电器碳刷拉离导轨断电，保证安全，方便作业。4.2.3连接器：连接器是专供导轨之间的端部连接，由压板及螺栓可靠连接，外壳由工程塑料作防护罩。兼做供电器用的防护套，端口可引入电源进线，与连接器压板及螺栓紧固在一起。4.2.4吊挂器、固定器及端盖：吊挂器是吊装、固定滑触线导轨的专用件。
14、 固定器是将导轨限位在支架处的装置，当导轨因温度变化伸缩时，引导其向固定器两侧延伸。 端盖安装于导轨的两端起绝缘防护作用。吊挂器及端盖均由工程塑料制成。4.3 安全滑触线的移动供电分析在集装箱箱区边埋设滑触线支撑立柱，立柱上安装有滑触线、集电车及其轨道，集电车可沿轨道跟随轮胎吊移动，这样既满足了刚性滑触线使用的精度要求，又克服了轮胎吊行走偏移和作业中晃动、摇摆对集电器的影响，从而突破刚性滑触线不能应用于轮胎式起重机械的限制，实现对轮胎吊的移动供电。图4 安全滑触架5 电气控制系统：5.1 电气控制系统的设备：龙门起重机的电气控制系统由一台以上起升变频器、一台小车变频器、二台以上大车变频器，一个
15、中央处理器CPU框架、数个扩展框架和远程控制模块的可编程序控制器PLC,数个电气控制屏，一个小车架控制屏、一个司机室控制台组成。5.2 电气设备的连接与控制方式分析：龙门起重机的控制方式是采用公共直流母线的控制方式，主电源经空气开关提供给起升变频器，由起升变频器整流后供给大车变频器和小车变频器作为直流电源，在公共直流母线上配有制动单元，采用独立的控制方式，主电源向所有变频器提供电源,经各自独立整流逆变控制。每个变频器各自连接一个电机，电机上都带有编码器，作为速度反馈信号反馈给变频器，组成矢量控制系统,在非公共母线系统中,每个变频器有各自独立的制动单元和制动电阻。变频器和可编程序控制器PLC通过
16、通讯模块T-LINK进行通讯，并通过通讯接口进行配置。各元件之间的相互连接及外部设备的接线采用端子连接,每个端子分别标有端子排名称及端子号。5.3 起升机构分析：起升器件分别用两个电动机驱动，同时启动运行，采用Y-启动方式，由接触器进行控制。起升过程中，如果两边起升高度出现误差超过给定范围，需要同步时，则由PLC进行判断，控制其中一台电机，改变为Y型连接，微调起升速度，达到自动同步。需安装编码器检测两边起升高度。5.4 小车机构分析：小车机构使用双电机同步运行，无机械连接，由两个带制动器的三相鼠笼型电机驱动。使用变频器进行交流变频调速，两个变频器分别驱动两个电机，轴上安装编码器，PLC检测辆小
17、车的运行偏差，根据偏差值进行速度调整。5.5 安全保护装置：5.5.1 限位开关：当大小车、主副钩运行到接近给定的范围的边缘时，限位开关闭合，以限制机构继续运行，也是机构停止前降低速度的控制元件。5.5.2起重量限制器：轮胎式龙门起重器采用的是电阻应变式传感器电子起重量限制器。传感器采用轴承座式双剪切梁桥式应变传感器，既做传感器，也做轴承器。当吊起重物时，应变片电阻受压，产生与载荷成比例的阻值变化，把重力转化为电压信号，然后将电压信号转化为420mA的标准电流信号，将转化后的值送到PLC进行数字化处理，若超过允许值则报警，禁止运行。6 电场桥的技术操作规程6.1作业前：1) 司机必须按公司场桥
18、技术操作规程“日检、运行交接班”的要求，进行检查，并作好记录；2) 对转场用发动机进行运行前的常规检查并作好记录。3) 对供电滑触线系统进行外观检查。（供电插头插座有无异常，动力电缆有无损坏，滑触线小车牵引系统有无异常）4) 司机登机前须察看周围作业环境，检查大车运行划线区域及划线两侧距离0.5米范围内不得有集装箱及障碍物，确认作业环境安全；5) 操作前必须将轮胎前后的防爬楔块撤除，并放到楔块固定架上；6) 清楚扶梯、走道、平台的杂物、油污、冰块，以利安全。6.2开机操作：1) 在地面滑触线控制箱送ERTG电源（此时供电插头已连接好）2) 登机时司机注意保持与供电滑触线间的安全距离，严禁用手触
19、摸。3) 检查各操作开关是否在正常位置，各操作手柄是否在“零”位；4) ERTG送电后，司机不得擅自离机，控制电源接通后，司机不得离开操纵室，并禁止未经允许的无关人员上机；5) 空载试车，检查起升、小车、大车、吊具及各机构保护装置有无异常现象。6) 带箱试车，检查起升、小车、大车、吊具及各动作有无异常现象，集装箱提起0.5米高度时，检查制动是否有效。6.3作业中：1) 集中思想，认真操作，看清旋锁开闭状态，眼随吊具、箱位，余光了望，落吊轻准，起吊平稳，堆箱整齐；2) 作业时必须保持与中控室的通讯联系，必须待挂车旋锁全部打开后，方可起吊；在吊运中运行要平稳，堆箱、装车、着箱时速度要放慢，中间过程
20、逐步加速；3) 堆垛集装箱，在集装箱拖挂车进入车道位置停妥后，将吊具移至拖挂车的上方，离集装箱顶约0.3米高度处暂停，对准位置后降下吊具，旋锁锁紧后吊运堆箱箱位，吊具回妥转入下个循环，拆垛装车按堆垛的逆顺序进行；4) 禁止吊具或带箱在人员或车辆的上空越过，吊具或带箱越过集装箱或货物时应保持中间至少有0.5米的距离。谨防碰撞；5) 在正常装卸作业情况下，不准使用强制旋锁功能；6) 严禁超负荷作业和吊具斜拉起升，如遇到超过起重机额定负荷的起重箱或起重物件时，应按公司的有关规定上报，在采取安全措施后才准起吊；7) 小车运行前，在小车运行范围内，不得有任何障碍物，运行必须平稳，起动和停车时要逐级加、减
21、速。大车运行时，小车行至集卡通道处；8) 在相邻跨间同时有两台场桥作业时，应注意防止碰撞，转跨须在规定的转向点进行；大车行驶时，严禁扶梯上站人和上下起重机；9) 作业中不得依靠限位开关来代替主令手柄进行各机构的动作控制；10) 工作中发生异常情况，应立即停车检查，停机后将操作开关放在正常位置，操作手柄放在“零”位，待检修恢复正常后，方可继续作业；11) 作业中随时注意各仪表、信号灯的指示情况，不得带故作业和在运转中进行修理、调整和注油；12) 夜间作业必须开大灯，保证有足够的亮度；13) 当风力17Ms时立即停止作业，起重机行至锚固点进行系固，小车停在小车锚定装置处固定，吊具放在20位置，升至
22、最高点处，各操作手柄放在“零”位，各操作开关放在正常位置，切断电源，将轮胎前后的防爬楔块塞好；14) 吊箱后，大车移动距离不准超过30米。15) 因该设备为滑触线供电。司机动大车时必须集中精力正常操作。（1.当ERTG大车行驶到比较接近滑触线侧时，设备程序会让大车自动慢速运行并给出声音报警，司机要通过适当纠偏调整回正常运行轨道；2.当ERTG大车行驶到滑触线侧警戒位置时，设备程序会停止大车该方向的运行，此时司机必须反方向慢速纠偏，使设备回到正常运行轨道；3.因ERTG为地面滑触线供电，严禁未拆除供电连接装置驶出各作业箱区。）6.4转场操作：1) 司机将ERTG开至各ERTG箱区指定转场作业位置
23、并停ERTG控制电源，将速度切换开关切换到20%转场模式。（此时大车防撞保护取消）2) 通知专业拔插人员到现场进行市电插头的拔插（夜间打开照明开关）6.5作业后（关机操作）：1) 将场桥停在指定安全地点，小车停在锚定装置处，吊具放在20位置，升至上升减速区内；2) 各操作开关放在正常位置，各操作手柄放到“零”位，关闭控制电源，关闭空调电源，关闭市电电源，关闭辅柴启动电源。司机离机时关好门窗，做好清洁工作；3) 从防爬楔块架上取下楔块，将场桥轮胎前后塞好；4) 工作完毕司机必须认真填写运行记录，做好清洁交接工作。台风季节的特殊措施：1) 遇大风警报时，及时将场桥行至锚固点进行系固，小车停在小车锚
24、定装置处固定，吊具放在20位置，升至最高点处，各操作手柄放在“零”位，切断电源，将轮胎前后的防爬楔块塞好；2) 每年台风季节前，对地面锚固拉攀、楔块等进行检查，确认其齐全和完好；3) 每年台风季节，各级人员要加强防台风装置的检查，司机交接班应做到班班交接防风装置措施落实到位情况，作好记录。6.6 其他：1) 司机在严格执行本操作规程时，必须同时执行其他有关规定；2) 在冬季应执行装卸机械防冻保暖的有关技术要求；7 注意事项： 做危险品、重大件、特资、贵重品、超高集装箱、变形集装箱时，应严格按相关工艺要求，听从指挥，谨慎操作。做到万无一失。 结 论随着港口集装箱吞吐量的增加，对装卸效率、经济效益
25、要求的提高，以及现代科技技术的发展，轮胎集装箱龙门起重机不断发展。同时轮胎式集装箱起重机正朝着大型化、高速化、现代化的方向发展，然而也为了提高港口装卸效率，减少起重机作业时的时间浪费，是与龙门起重机的电控制系统与操作熟练度紧密相关。 集装箱轮胎龙门起重机由用油改为用电，是一次质的飞跃，也是一次港口行业的革命，减轻了能源的消耗，减少了污染。降低了成本，与之一起改变的是保护了环境，提高了效率，产业的效益上升。在未来的港口发展中，起重机用电将逐步取代用油，一步步的向更高的方向发展，技术的革新永远是第一步的。致 谢大学三年学习时光已经接近尾声，在论文即将完成之际，我的心情无法平静，在此我想对我的母校，
26、我的父母、亲人们，我的老师和同学们表达我由衷的谢意。 感谢我的家人对我大学三年学习的默默支持；感谢我的母校江苏海事职业技术学院给了我在大学三年深造的机会，让我能继续学习和提高；感谢工企电气091301班的老师和同学们三年来的关心和鼓励。 老师们课堂上的激情洋溢，课堂下的谆谆教诲；同学们在学习中的认真热情，生活上的热心主动，所有这些都让我的三年充满了感动。老师平日里工作繁多，但我做毕业设计的每个阶段，从选题到查阅资料，论文提纲的确定，中期论文的修改，后期论文格式调整等各个环节中都给予了我悉心的指导，在此谨向老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。同时，本篇毕业论文的写作也得到了许多同学的热情帮助。 感谢在整个毕业设计期间和我密切合作的同学，和曾经在各个方面给予过我帮助的伙伴们，在此，我再一次真诚地向帮助过我的老师和同学表示感谢，在以后的工作中我将用我所学的所有知识为企业尽我所能尽的力量，并不断吸取新的能量！ 参 考 文 献1 李谷音.港口起重机械（第二版）.北京.人民交通出版社2 黄立伟.轮胎式龙门集装箱起重机供电系统.天津.港口科技动态编辑部3龙潭港操作规程45678
