任务二港口起重机械的供电与保护装置的检测

任务二港口起重机械的供电与保护装置的检测（一）学习目标1.了解起重机械对移动供电装置的功能要求；2.掌握港口起重机械的移动供电装置总受电屏与保护屏结构组成和电气功能3.能通过查看机械电气布线，正确测绘出电气原理图。（二）任务引导通过教师讲解港口起重机械的供电与保护的组成和电气功能，学生查看实训机械电气实际布线，测绘电气原理图，并通过网络和相关书籍了解其它品牌和型号机械的电气设备组成。（三）相关知识1.起重机械对移动供电装置的功能要求(1)容量要求随着起重机吨位的增加和工程应用的需要，有时几台设备共用供电滑触线，因此移动供电容量要从几十安培到几千安培。(2)速度要求起重机各种装卸机械均在向高速发展，由25m／min发展到600m／min，移动供电装置要满足以上速度要求，并且能够保证具有与设备相同的寿命周期。(3)安全防护要求起重机在移动受电时，移动供电装置要具有可靠的绝缘和雨水防护，以防止发生触电、漏电等人身事故。(4)信号通信要求起重机调速、报警及安全等各种控制功能，能够在移动状态通过移动供电装置可靠地传递多种信号，要求信号不丢失、不失真。(5)特殊使用环境要求起重机在易燃、易爆或高温湿热环境中，移动供电装置、移动受电状态和载流状态应能适应这些特殊环境的要求，确保安全运行。2.移动供电装置根据移动供电装置的应用状况及功能特点，其分类有多种方式，大多数产品按供电方式可分为有线移动供电和无线移动供电两大类。由于有线供电方式无论从可靠性还是价格成本方面均比无线方式优越，因此在港口机械中大量采用的是有线移动供电装置。有线式具有使用可靠、成本低、使用寿命长、安装维修简便等特点。有线移动供电装置可分为非滑接式和滑接式两大类。非滑接式一般采用电缆(圆电缆和扁电缆)供电，按电缆收放运动的不同，可分为挂缆滑车、卷缆装置和电缆拖链(又称柔性电缆桥架)几种。该类装置具有传输动力和控制信号可靠、无接触电弧、安全可靠、可在易燃易爆场所使用的特点，然而，移动距离不能过长，移动轨迹受到限制，电缆使用寿命有限。滑接式移动供电装置，可分为无防护式和防护式两种。无防护式俗称裸滑线，有电车裸滑线、供电导轨。现就港口起重机械常用的供电装置作介绍。⑴非滑接式移动供电装置①挂缆滑车这种装置采用电缆供电，并固定在特制的夹具或滑轮上，夹具或滑轮沿着钢丝绳或工字钢上移动。图6-2-1为电缆滑车沿钢丝绳移动的供电情形及夹具的结构，这种装置一般用于小吨位起重机。图6-2-2为电缆滑轮沿工字钢移动的供电情形及滑轮的结构，这种装置一般适用于大吨位或机构较多的小车，可挂较多的电缆，但轨道敞露，易受冰雪、积尘堵塞。图6-2-1钢线绳轨道1-电缆；2-钢丝绳；3-钢线；4-滑轮；5-接线盒；6-小车图6-2-2角钢或工字钢轨道1-电缆；2-档头；3-工字钢；4-支架；5-接线盒；6-小车；7-钢丝绳②电缆卷筒装置起重机供电电缆的一端固定在电缆卷筒上，另一端接在电源接线箱上。电缆卷筒安装在起重机一侧的支架或支腿上。卷筒内装有集电环装置，电缆的芯线接在集电环的电刷上，电刷随卷筒转动，滑环不动。电流从电刷经滑环进入起重机，实现了旋转部分与固定部分间电气连接。起重机移动时，为了避免电缆放出后不能及时卷起而被其车轮轧断，必须解决电缆卷绕的拖动问题。电缆卷筒根据其卷绕动力可分为重力蓄能式、弹簧蓄能式、电动式和液压式。在港口机械中前3种最为多见。电动电缆卷筒的结构如图6-2-3所示；电缆卷筒用平衡重拖动的情形如图6-2-4所示。图6-2-3电动电缆卷筒结构图6-2-4重力电缆卷筒结构1-集电环装置；2-护罩；3-电缆卷筒；4-电缆；1-滑轮；2-支架；3-配重锤；5-大齿轮；6-轴；7-支架；8-底座4-电缆卷筒；5-电缆；6-绳轮重力蓄能式电缆卷筒利用平衡重带动，通常在卷筒轴上装有一个同心轴的绳轮，钢丝绳一端固定在绳轮上，另一端绕过固定在支架上的滑轮与平衡重锤相连。当机械离开插头箱移动时，也借机械本身的走行动力带动卷筒转动，使电缆自动放出，这时钢丝绳被绕在绳轮上，重锤被举起；当机械移向插头箱时，电缆拉力减小，重锤下降，钢丝绳从绳轮上放出，而带动电缆卷筒旋转，电缆即被绕上卷筒。弹簧蓄能式电缆卷筒如图6-2-5所示，由支架、接线盒、卷筒、转轴、弹簧盒、集电环、电刷等组成。蜗卷弹簧外端固定在弹簧盒的圆柱面上，内端固定在旋转轴上，动力电源连接在电缆一端，经过轴的内孔与集电环连接，与移动受电设备连接的一端，在卷筒上缠绕后，由侧孔进入卷筒内部与电刷连接。电刷在弹簧压力的作用下，压紧在集电环上，保证两者既可自由转动，又保持良好的接触导电。当放电缆时，电缆受拉力，卷筒和转轴同时转动，弹簧上紧，外力机械能变为弹簧能；当收电缆时，弹簧变形能逐步释放，驱动转轴，卷筒转动，回收电缆。电动式电缆卷筒有两种：一种是采用力矩电动机，另一种是采用普通电动机。力矩电动机用电阻值较大的导电材料作笼型转子的辐条及端环。由于电阻较大，允许长期低速运转甚至堵转，具有独特的机械特性。力矩电动机的转速随负载增加自动降低，在卷绕过程中对电缆保持一定的拉力，用来配合电缆的收放最为合适。在力矩电动机与电缆卷筒之间配上一套齿轮或其他传动装置就构成了电动式电缆卷筒。图6-2-5弹簧蓄能式电缆卷简结构1-支架；2-进线；3-轴；4-轴套；5-卷筒；6-电缆；7-集电环；8-电刷；9-蜗卷弹簧；10-弹簧⑵滑接式移动供电装置①集电环集电环又称环形集电器、中心受电器，它是一种活动触头，用来实现固定部分与转动部分之间的电气连接。在具有回转机构的装卸机械(如电动轨道起重机)中，位于回转机构上的电气设备与电源之间以及这些电气设备与固定于车架下的走行电动机之间的连接，必须通过集电环来实现。图6-2-6为集电环的结构，由一组铜滑环组成，各个滑环用绝缘螺栓相互连接起来，从每一个滑环上引出绝缘的接线头，回转机构的电气设备通过连接导线接在这些接头上。绝缘螺栓两端装有角钢支持板，由这些支持板将集电环固定在回转机构的回转支柱上。滑环随机构一起回转，每个滑环都有一组固定不动的电刷与之紧密接触。电刷装在刷握中，固定部分的连接导线即接至相应的刷握。集电环上滑环的数量根据电路的实际需要而定，一般留有一两环作备用。②滑线供电装置沿着机械或机构运动的路程而敷设的光导线(即不带绝缘的导线)或角钢。在用滑线供电时，机械或机构上装有导电器(又称受电器)，导电器沿滑线表面滑动或滚动，将滑线上的电流引至机械或机构。滑线供电装置在桥式起重机上用得很广泛。其对整个起重机供电的由两组滑线供电装置组成。一组是对整机供电的主滑线或称为大车滑线；另一组是对小车和起升机构供电的小车滑线。图6-2-6集电环结构1-回转中心；2-滑环；3-电刷；4-绝缘环；5-轮导线采用型钢(角钢、圆钢、钢轨)作为材料的为硬滑线；采用铜线或钢心铝线的为软滑线。硬滑线供电装置如图6-2-7所示。用型钢做滑线时，可以用生铁滑块作为导电器，利用导电器本身的重量压在滑线的工作面上，以获得良好的接触。软滑线供电装置采用裸导线作为滑线固定悬挂，其中间部分的滑线由支架通过线夹固定，中间支架的间距不超过6m，固定悬挂时软滑线用的导电器如图6-2-8所示。这种滚轮式导电器在滑线的下方通过，导电器借弹簧的作用压向滑线，以保证良好接触。图6-2-7硬滑线供电装置1-角钢；2-夹架；3-受电器；4-铁靴；5-绝缘瓷瓶或绝缘套；6-馈电支架图6-2-8软滑线供电装置1-滑线；2-滚轮集电器；3-电线接头3.总受电屏与保护屏在大型港口起重机械中广泛使用总受电屏和保护屏，对起重机械进行控制和保护。总受电屏和保护屏一般安装在靠近起重机电源滑线侧的桥架内，在司机室和总受电屏可以分别控制起重机的总电源。⑴总受电屏电气原理总受电屏控制原理见图6-2-9。它主要由总断路器Q00和总接触器KM0组成。断路器分断能力强，但电寿命、机械寿命较短，因而仅作隔离开关和断路保护用。一般情况下，分、合总电源都由总接触器KM0完成，总接触器还可以起失电压保护作用，门开关S61、S62等串接在线圈回路作安全保护。断路器不允许经常操作，仅在总接触器因某种原因卡住或烧死时，才操作紧急开关S20，使断路器分励脱扣器线圈得电，断开总电源。图6-2-9总受电屏控制原理图⑵保护箱用凸轮控制器或主令控制器操纵的桥式或门式起重机，广泛地使用保护箱。保护箱由刀开关、接触器、过电流继电器等组成，用于控制和保护起重机，实现电动机的过载与短路保护，以及失电压、零电压、安全、限位等保护。保护箱主回路电气原理见下图：图6-2-10保护箱主回路原理图QS为总电源开关，非工作时间及检修时作隔离开关用。KM1为线路接触器，正常工作时用来接通及分断电源，非正常情况下用来紧急切断电源，兼作失电压保护。KI1为总电流继电器，各机构电动机共用。KI2、KI3：KI4、KI5等为各机构电动机用过电流继电器，每台电动机有两相电流继电器进行保护。保护箱控制回路电气原理如下图所示：图6-2-11保护箱控制回路电气原理图在图6-2-11中HL01为电源接通指示灯，SBl为紧急开关，在事故情况下供紧急停电和在正常情况下供分断电源用。按钮SB2为正常情况下接通电源用。S61、S62、S63为舱口门、横梁门、栏杆门安全开关，当任何一个门打开时起重机均不能工作。当某个机构电动机过载或短路时，过电流继电器动作KI1、KI2、KI3、KI4、KI5，其触点之一使线路接触器KM1线圈断电，从而切断电源。SAl、SA2、SA3分别为大车、小车、起升机构的控制器，只有当各控制器处于零位时，才能接通KMl实现了零位保护。lSQl、lSQ2、2SQl、2SQ2、3SQ1分别为大车、小车、起升机构行程限位开关，12Sl、12S2分别为大车向前、向后接通开关，10S1、l0S2分别为小车向左、右接通开关，05S1为起升机构上升接通开关，当机构向前(或上升)方向运行时，则与此方向相应的限位开关和控制器辅助触头接入线路，而向后(或下降)方向运行的控制器辅助触头断开。当机构运行至某个方向的极限位置时，相应的限位开关断开而使线路接触器分断，整个起重机停止工作。此后，必须将全部控制器置于零位重新送电后，机构才可以向另一方向运行。总受电屏与保护箱相比，具有供电电流大，可达1200A，分直流、交流两种。断路器具有分断能力大，短路保护能力强的特点，但价格较贵，用在凸轮控制的机构时还要另增设过电流继电器。（四）实训内容及步骤1.在实训机械上查看移动供电装置总受电屏与保护屏电气布线，结合教师讲授，测绘出对应电气原理图并注明电路功能。2.通过网络或查阅相关书籍，绘制出同一种机械不同品牌的实际电气原理图。（五）任务评估任务评估内容见表6-2-1表6-2-1港口起重机械的供电与保护训练任务评估表项目配分评估细则要求得分总得分一、实训机械电气原理图测绘701.组成单元齐备：5分/个2.单元功能描述正确：5分/个3.图形符号不规范扣：5分/个4.原理图分别合理性：10分二、其它品牌机械电气原理图301.每个元器件型号：1分2.每个元器件功能：1分（六）知识巩固1.港口起重机械移动供电装置主要有哪些?2.总受电屏需要实现哪些电气功能？