卸船机大修及电气改造施工方案

卸船机大修工程技术HLqz2011-6-7卸船机大修及电气改造施工方案建设单位意见批准：审核：编制：许敏山东合力起重机械有限公司2011-5-3卸船机大修工程技术一、工程概况：大唐鲁北发电有限公司，对门座式卸船机起升/开闭机构、小车牵引机构、俯仰机构、旋转走机构等机械部分检修保养，臂架挂钩与整机金属结构进行防腐。并对其电气系统就行改造。根据我公司技术人员于现场观察，初步了解贵公司的设备使用情况，本次检修技术要求精细、工期紧，根据其要求和工程性质特制定以下施工方案。二、工程质量目标：合格三：组织机构：四、施工组织部署：为了保证施工顺利完成，并做到安全文明施工，我单位组织技术水平高，经验丰富的职工进行施工，成立施工领导小组，实行统一指卸船机大修工程技术挥，合理组织，确保施工任务完成。施工负责人：质量负责人：安全负责人：技术负责人：施工班长：机修工：人电工：人电气焊工：人安全员：人五、施工准备及各项资源需用量计划：施工前组织全体施工人员熟悉图纸，了解施工现场，对全体施工人员进行技术交底和安全交底，做好施工前的准备工作，备齐检修所用工器具及所需消耗材料，脚手架等。六、执行标准：本次大修符合国家和部颁发的现行技术规范、规程、标准。遵照执行的技术规范如下（但不限于此）：标准名称国际标准化委员会ISO国际电子技术委员会IEC电气与电子工程师协会IPCEA《起重机设计规范》GB3811卸船机大修工程技术《起重机械安全规程》GB6067《起重机试验规范和程序》GB5905《交流异步电动机半导体变频调速装置总技术要求》GB12668《港口门座式起重机修理技术规范》GB/T17496-1998《港口门座式起重机修理技术条件》GB/T17495-1998《通用桥式起重机》GB/T14405《通用桥式和门式起重机司机室技术条件》GB/T14407《起重机电控设备》JB4315《起重吊钩》GB10051《起重机车轮》JBT6392《起重机用减速器》JB/T89052《渐开线圆柱齿轮精度》GB10095《优质钢丝绳》GB8918《电气装置安装工程施工及验收规范（起重机械电气装置篇）》GBJ232七、电气改造方案（变频调速）原型拖动方案卸船机大修工程技术整机各部分的拖动系统，一般都需要调速。在变频技术成熟之前，绕线式异步电机转子回路串接电阻调速是起重机械中最常见的调速方法。绕线式电机主电路如左图所示：通过滑环和电刷在转子回路内串入若干段电阻，由接触器来控制接入电阻的多少，从而控制转速。该方案存在下述问题：1．设备故障率高因工矿企业工作环境差，风尘、腐蚀性气体等极易对电机滑环、碳刷及接触器造成不良影响，加之电机启动频繁，电流及机械冲击大，因此月平均故障率可高达数次；2．控制线路复杂电机调速级数越多，需要接入的接触器就越多，这使得控制线路十分复杂，故障查除困难；3．热功率损耗大转子回路串入电阻后，电机损耗功率以热能形式释放，能量不能回收，电阻需定时更换。卸船机大修工程技术4.能耗分析线绕式异步电动机的转子回路串入电阻后，其机械特性如下图所示。因转差变大，机械特性变“软”，在负载转矩TL不变的情况下，拖动系统的工作点由A点移到B点，转速由n1降为n2。其定子电磁输入功率分配情况如下：1.电磁输入功率为：Pin=TL·n02.电机输出功率为（曲线②）：Pout=TL·n23.电机损失功率为（曲线②）：△P=TL·(n0-n2)如上图所示，①、②号曲线分别为线绕式电机转子回路串入电阻前、后的机械特性曲线。图中阴影部分表明电机在串入调速电阻后，其功率损失增大许多，且机械特性偏“软”电机驱动能力明显下降。本次改造的机构主要分为：起升，变幅，旋转三大部分。原控制方式：它的主要电气控制元件使用继电器和交流接触器。因为各机构电动机功率相当大，原系统采用了转子串电阻进行降压起动，调速也是通过切除转子所串电阻进行调速。转子串电阻方式调速范围窄。由于该机使用频率高、线路复杂、接头触点多、耗电量大、起动电流大等原因造成需经常更换交流接触器，导致故障率高，使该机存在运行质量低等弊端。这次改造中，主要是对起升、变幅、旋转三大机构的电控系统进行变频调速改进，配置方案如下：1、控制系统硬件配置该机改造的控制硬件配置主要由操纵手柄、PLC、变频器、电动卸船机大修工程技术机及其它电气单元组成。如下（图1）所示：我们采用日本欧姆龙PLC与日本安川变频器，取代了原有的电气元件。利用PLC代替了继电器逻辑控制，使可靠性大为提高，用变频器调速解决了电机转子串联电阻调速存在的起动电流大、电气元件故障率高、调速范围窄的问题。2、PLC控制系统(1)PLC选择PLC是通过监视输入信号和提供输出信号进行工作的，根据原系统现场输入，输出信号的作用及数量，结合改造要求选择PLC型号规格。通过对本机工况的了解，实际需要输入点84个，输出点需要40个。可选用欧姆龙C200HE系列PLC，输入模块选用IA222，16个点，输出模块选用OC225，16个点，但是考虑输入或输出点寿命的问题及日后系统扩展的需要，故实际中使用6个输入模块共96点，4个输出模块共64点。这样可以大大满足日后要求。卸船机大修工程技术（2）PLC输入输出`模块化（I/O图）设计为了直观，看图方便，使用每一个模块分组设计，如附图纸MQ4035—C2至MQ4035—C12所示。第一二组模块作为起升、行走、变幅、回转操纵手柄信号输入点，第三、四、五、六组作为各机构运行电路条件，保护限位，及机构保护回检测电路的信号输入点。第七、八组模块作为起升、行走、变幅、回转档位信号输出点。第九、十组模块作为中继及指示灯信号输出点。这样需要更换模块也比较方便。（3）PLC软件的使用PLC程序采用欧姆龙CX-Programmversin3.0软件程序来编写的，此软件可以分不同项目名称来进行编写的，项目分为：电源、起升、变幅、旋转、行走五部分编写，这样看起来比较直观，而且我们维修中也相当方便。具体梯形图请看咐梯形图纸的各部分程序。3、变频器调速系统在装卸作业中，机械是由电动机拖动运转的，电动机的运行总是和其各个机构联在一起的，电动机和工作机构两者之间的机械活动构成了一个机电运行整体，在选用变频器调速时考虑电动机特性与实际各机构中的应用。因本起重机有四个运行机构，不同的机构需选择各种不同功率的变频器。我们选择日本安川公司VARIPEED—616G5系列高性能变频器。下面将具体从起升机构叙述变频器的控制原理，其它机构变幅、旋转、行走与起升基本相同。卸船机大修工程技术（1）起升机构在起重机中，其核心是起升机构，它是个位能变动性负载，因此，要求系统具有良好的动态性能，这样才能使货物平稳，安全可靠。如果利用原有绕线式电动机使用变频调速控制是很难满足条件的，故此电动机必需更换成更具有优越性，高性能的YZP系列变频专用电动机，故选用型号为CIMR-G5系列变频器。带PG-B2速度反馈卡进行闭环矢量控制，系统具有足够的硬度和良好的低频转矩特性。即使在OHZ电动机也能以150%额定转矩输出，且速度控制精度达到1:1000。因采用变频器控制，制动器的松闸和抱闸都由变频器给出的信号来控制，采用闭环控制后，变频器中加了PG-B2速度反馈卡可以很好的检测到脉冲编码器发生的信号，从而检测电动机的实际转速，实现零速抱闸。这样就可以大大的延长制动器闸瓦、减速箱、钢丝绳的寿命。起升机构控制线路见咐图纸：MQ4035-H1~MQ4035-H3；在起升机构变频器的控制回路端子的连接电路图如下（图2）：卸船机大修工程技术其中用到数子字输入端1号、2号，多功能输入端子4、6、7、11号，多功能输出端子9、10、18、19号，其中1号和2号端子为变频器定义好的正转，反转端子，其中1号或2号端子与11号公共端子接通时，电动机作正转或反转运行，不接通时电动机停止。4号端子在变频器出厂时默认为故障复位，实际设计也是故障复位，所以变频器参数中H1-02不用更改，6号端子、７号端子分别定义为多速1、多速2。变频器中参数相应改为H1-04=3，H1-05=4其中6号7号端子都与1号公共端子不接通时变频器输出速度1；6号端子与11号公共端子接通，7号不接通时，变频器输出速度2；6号不接通，7号接通时，变频器输出速度3；6号、7号端子都同时接通时，变频器输出速度4。其中在变频中d1-01、d1-02、d1-03、d1-04中分别设定4种速度的频率。9号10号端子为运行频率检出信号，则H2-01设为的37，有频率输出时9号10号端子接通。当变频器有故障时18号20号端子由常开变为常闭信号，信号反馈到PLC使起升机构停止工作。（2）变幅机构变幅机构也是一个位能变动性负载，使用一台30KW变频专用电动机驱动。选用CIMR-G5A4045变频器，利用交流变频调速，开环V/F控制模式。（3）旋转/行走机构（a）旋转机构：原旋转机构是2台22KW绕线式电动机，考虑改造中既要节约成本开支，又能满足技术和生产要求的情况下，卸船机大修工程技术将原来电动机不更换，分别把两台电动机的转子绕组抽头端子短接，去除原来的电阻不要，可实现变频调速的要求。（b）行走机构（无行走机构时可不执行）：行走机构是非工作性机构亦是这次改造加装的机构，左腿与右腿共使用了8台变频专用电动机驱动。在本起重机工作中，防止事故的发生，旋转与行走机构是不能同时运行的。且经计算，旋转总功率为：2台Ｘ２２ＫＷ＝４４ＫＷ；行走总功率为：８台×5.5Kw=44Kw；鉴于以上因素，故采用共用一台变频器调速，使用CIMR-G5A4075变频器，利用交流变频调速，开环V/F控制模式。4、优点：a、制动器闸瓦损耗少，制动轮无磨擦发热现象。b、在机械机构方面，减速器和传动部份噪音减少了。c、在节能方面，改造前每月用电量6640度左右，改造后用电量5680度左右，大概节约了14.5%。d、改造后经过一段时间检查，钢丝绳磨损的程度大大减少。e、通过使用PLC、变频器控制后，在检修中十分方便快捷。f、整机运行中较平稳，工作效率也相对提高。八、机械检修范围A、主起升机构1、主钩减速机开箱、解体检查，处理漏油。检测传动系统2、卷筒检测，球型联轴器检测检修。卸船机大修工程技术3、检测卷筒连接螺栓4、减速机与卷筒、检测直线度5、清洗减速机箱体，换机油，箱体结合面处理，开回油槽6、检查平衡梁变形情况7、检测定滑轮组8、检测动滑轮组9、检测钢丝绳10、制动器检测调整B、小车牵引机构1、减速机解体、清洗检测、检修。箱体结合面处理2、检查各联轴器磨损情况并清洗加油3、检查车轮组及轴承清洗加油4、处理主、副小车道轨接头5、牵引钢丝绳检查或更换C、旋转机构1、减速机解体、清洗检测、检修。箱体结合面处理。2、检查各联轴器磨损，加油保养，万向联轴器检修，加油保养3、检查车轮组清洗加油4、处理紧固副梁螺丝5、大车制动器更换D、整机金属结构检测、检查并除锈防腐九、主要设备检修步骤卸船机大修工程技术A、起升开闭机构检修1、分别拆除起升开闭机构电动机与齿轮箱传动轴及连接螺栓，并做好法兰装配标记线。2、在现场检修场地地面分别铺设彩条布及塑料布，打开起升开闭机构齿轮箱排油阀，用小油桶将齿轮油接至废油桶。3、在起升开闭齿轮箱箱盖把合面做好装配标记线，拆除齿轮箱润滑油管及油泵。拆除齿轮箱箱盖定位销钉及把合螺栓，销钉与销孔应做好编号。在齿轮箱顶部桥架主梁孔上方悬挂一只3t导链，提起齿轮箱箱盖，清扫齿轮组及传动轴，手动盘车检查齿轮齿面及传动轴有无裂纹，必要时更换或做其他处理。在各级齿轮齿面涂抹红丹粉，手动盘车检查齿面啮合情况。4、检查齿轮箱盖有无裂纹，必要时处理。拆除箱盖观察孔，清扫组合面。5、全面清扫齿轮箱、箱盖、润滑油管路、齿轮组及传动轴，清除齿轮箱盖及齿轮箱本体组合面高点及毛刺，组合面涂抹密封胶后，按装配标记线回装箱盖，按编号安装定位销钉及螺栓并把紧。6、从箱盖观察孔注入新齿轮油。清扫观察孔组合面，更换耐油橡胶板，组合面涂抹密封胶后回装观察孔盖板，并把紧螺栓。7、将起升开闭机构电机拆除更换回装电动机各连接零部件。8、分解起升开闭走机