1、2000港口門吊電氣部分設計之三中鐵工程機械研究設計院容毅系統的保護功能設計 5.1主要機構的聯鎖保護凡與機械傳動系統結合的開關均為全封閉的，各種行程開關靈活可靠，戶外用限位開關和行程開關的防護等級為IP55,對經常沖擊部位的限位采用接近限位開關，所有行程及聯鎖開關都安裝在容易進行調整、維護和更換的地方，并能防風雨雪及防鹽霧的銹蝕。對于各機構的所有終點停止限位，均采用機械式限位，而非用編碼器代替。起升機構：上升終點前減速限位上升終點限位上升極限限位下降終點前減速限位下降終點限位 超速限位，速度達115%!高工作轉速時動作，切斷主控制電源，并緊急制動絕對編碼器PLC與速度驅動器故障聯鎖超負荷保護

2、(11)旁路其它一些必要的聯鎖保護等小車運行機構：PLC與速度驅動器故障聯鎖小車前后行終點前減速限位小車前后行終點限位小車前后行極限限位小車錨定裝置限位（6）小車運行位置編碼器 當去司機室的通道的門未關時（設限位開關），整車不能運行旁路其它一些必要的聯鎖保護等大車運行機構：PLC與速度驅動器故障聯鎖大車錨定、夾軌器、緩沖器及電纜卷盤應與大車運行有聯鎖大車運行至終端時的減速限位與兩邊停止限位聯鎖 為方便大車錨定時的對位，在機側操作屏（支腿中部距地面1.?4米）設點動慢速運 行按鈕進行操作其它一些必要的聯鎖保護等。5.2超速保護超速保護共設置機械式和電子式雙重保護。任何一種保護在測量到最高轉速達到

3、125%寸，將發生并鎖定超速故障。超速故障為 1級故障，引起1級停車過程，進行機械 抱閘停車，軟件和硬件同時鎖定該故障。由于超速故障是十分嚴重的故障，聯動臺上的復位按鈕不能復位該故障，必須使用位 于保護控制柜面板上的超速復位按鈕進行復位，以確保故障已經過特別的處理，而不是輕 易地同其他故障同等處理。機械式保護設置專門的超速開關，與編碼器同軸安裝于主電機非傳動端。 超速開關為機械離心式， 提供一組開關量信號作超速保護用。超速開關的閾值可以整定。電子式保護電子式超速信號可有兩種途徑獲得。一種為數字式調速器超速保護設置。超速保護的閾值可以在一定范圍內設定。當達到動作值時，可通過調速器的繼電器輸出，聯

4、鎖到系統的硬線保護回路中去。另一種途徑是通過監測電機和卷筒的編碼器信號，送入PLC高速計數模塊后，經復雜的數學處理，可以監測起升機構的運行速度，同樣達到電子式保護的作用。5.3超負荷與超程保護本機有完善的超負荷保護裝置，起重機各運動機構均設有極限位置的行程和高度保護。在司機室有下列負荷顯示和超負荷保護： 兩臺小車起升機構的負荷顯示和超負荷保護；兩臺小車抬吊總負荷吊鉤負荷顯示和超負荷保護； 兩小車抬吊時最小距離保護。行程和高度的保護及顯示裝置起重機行走距離顯示；(6) 1#車運行行程顯示；2#小車運行行程顯示；1#小車升降高度顯示；2#小車主起升升降高度顯示；故障顯示每個機構設置超程限位，正常情

5、況下，超程限位不會動作。如果超程限位動作，系統將置一類故障，引起一級停車過程。5.4 高壓變壓器溫度保護變壓器二次側三相繞組預埋 PT100或PTC熱探頭。變壓器外殼帶溫度顯示裝置，實 時顯示變壓器三相溫度。溫控裝置自帶兩副干節點作超溫保護。如果達到報警溫度，一般為150 C,作三類故障處理，停止所有運行機構，并在觸摸 屏上作故障顯示。如果達到跳閘脫扣溫度，一般為160 C, PLC發送一個脫扣信號到相應的變壓器保護 高壓開關柜，引起高壓主斷路器跳閘。5.5 載荷稱重每個起升機構都有負荷傳感器。它提供 420mA/0-10V的模擬量信號，該信號正比例 于起升的負荷。它用于：最大運行速度的計算，

6、用于弱磁升速的判據單鉤過載測定與報警吊鉤聯動過載測定和報警在監控屏幕上顯示負載數值該負荷信號在PLC內部經過濾波處理，以避免負荷的振蕩。在用于計算最大運行速度時，該信號還經過較大的滯后處理，以避免最大速度的計算 值出現振蕩。在負荷達到額定負荷的95%時，司機室聯動臺上的滿載指示燈閃爍；在負荷達到額定負荷的100%寸，司機室聯動臺上的滿載指示燈亮；在負荷達到105%時，“過載”燈亮，引發2級停車請求，起升機構停止上升運動， 但下降運行仍允許，并只能低速下降。負載傳感系統發生故障時（如 PLC AI模塊故障，傳感器故障，傳感器電源開關跳脫 等），系統仍可工作。監控屏幕的顯示值為 0,同時報告“稱重

7、系統故障”信息，并禁止 弱磁升速功能。5.6 故障保護起升機構：起升機構在上、下起開兩個方向設置了減速、停止、緊急停止三極限位保 護和報警。起升機構均設置了可靠的電氣，機械雙重超速保護。在終點限位時，司機室內 會有聲、光和信號提示，以便于司機操作兩個小車運行機構：兩小車運行機構的下列重故障采取了硬線保護及PLC程序保護。當下列任何故障出現時，首先通過 PLC程序發出信號使變頻器停止工作，經0.5s-1s 延時之后，再通過硬線切斷動力回路電源。以保證小車在重故障發生時能夠安全可靠停車。重故障包括1.變頻器故障。2.錨定故障。3.過載等。過運行既為二級限位保護，當一級限位失靈后，該保護為最后一級行

8、程保護。此故障 被視為重故障。當過運行發生時，須把小車電控柜內的過運行強制運行選擇開關打到強制 位置，才可使主回路送電。并可操作使小車退出過運行狀態，然后將選擇開關打到正常位 置，使故障復位，小車便可正常運行。在兩個小車上，各設置了緊急停止按鈕，運行過程中如遇到異常情況發生時，可就近 按下任何一個緊急停止按鈕，使龍門吊停車。兩個小車各機構均設置了減速、停止、過運行三道終點限位保護。當小車運行至終點 時，司機室內會有聲、光和信號提示，以便于司機掌握行走狀態。在小車行程的中點位置設置了小車位置校準開關，每次小車從此位置經過時，都會對 小車的位置信號進行校準。大車運行機構：大車運行機構的下列重故障采

9、取了硬線保護及 PLC程序保護。當下列 任何故障出現時，首先通過 PLC程序發出信號使變頻器停止工作，經 3.5-5s 延時之后, 再通過硬線切斷動力回路電源。以保證大車在重故障發生時能夠安全可靠停車。重故障包括：1.變頻器故障。2.夾軌器故障。3.錨定故障。4.過運行。5.柔性腿轉角 偏轉角度超差。6.剛性腿與柔性腿同步超差。7.風速超過設定值等。在大車左右兩側門腿各設置了 2個緊急停止按鈕，運行過程中如遇到異常情況發生 時，可就近按下任何一個緊急停止按鈕，切斷大車運行機構電源，使大車停止運行。同時 在剛、柔腿的左、右兩個臺車上都設置了一個聲光報警器， 大車行走時提示地面人員注意。在大車在終

10、點位置設置了減速、停止、過運行三道終點限位保護。當大車運行至終點時，司機室內會有聲、光和信號提示，以便于司機操作故障蜂鳴器（位于聯動臺上）在有新的故障出現時，蜂鳴器報警。在按下“故障確認”按鈕后，蜂鳴器停止報警（但故障仍未復位，故障指示燈仍亮） 聯動臺上有兩個蜂鳴器，一只備用。故障確認/故障復位/故障指示燈當有新的故障出現時，故障指示燈閃爍，且蜂鳴器報警。按下“故障復位”按鈕后， 如故障消除，則故障指示燈與蜂鳴器報警停止，如果故障仍存在，指示燈將持續閃爍，且 蜂鳴器繼續報警；對于非停車故障，有時仍可繼續工作，則此時按下“故障確認”按鈕后，蜂鳴器報停 止警，但故障仍在，等待排除，故障指示燈亮5.

11、7 高度測量編碼器高度測量采用編碼器，安裝在卷筒上，用于同步運行糾偏以及高度和高差的顯示。在 發生下列任一情況時，即檢測到編碼器故障：速度斜坡已輸出到額定速度的20燦未接收到計數脈沖；到達減速開關/編碼器校驗開關時，計數值與預設值超過預定的誤差； 脈沖編碼器電源故障； 計數模塊故障。編碼器故障的后果：如果機構不是運動在同步狀態，則不影響其運動。故障僅顯示。如機構在同步狀態工作，則兩個機構都將發生 1級故障和1級停車請求。這時按下“復位”按鈕，再按“合閘 ”按鈕，機構又可運動，但只能限速運動，所 有同步運行機構的速度給定相同，不進行同步調節。5.8 警告信號起重機的支腿近地面處各裝一個防風雨的旋

12、轉式發光音響發光二極管警報器，共4個，在運行電機啟動前兩秒鐘自動開始工作，聲、光裝置自動發出音響、閃光警告，以疏 避行人和車輛。機上安裝一個電笛，以供司機在作業時提醒附近地面上的人們注意。由裝在司機室前側的腳踏開關控制警報能夠準確傳輸到司機室中，同時還能對設備外其他人員發出警告。5.9 防撞兩小車之間設置防撞報警裝置，用于檢測與小車的接近度。此裝置應能避免兩小 車全速相向移動的相撞。該裝置在起重機移動時被啟動。有兩級設置，一級可為司機 發出 音頻警報信號并減速，另一級可使小車緊急停止。 兩龍門吊之間也須設置防撞報警裝置，有兩級設置，一級可為司機發出音頻警報 信號并減速，另一級可使大車停止。 起

13、重機與貨場端擋的防撞要求是：當起重機前方緩沖器距端擋10米時限制速度為15米/分。當前方緩沖器距端擋3米時自動停車制動，但可以點動前進到端擋。在上述 限制過程中司機室應有警報提示。5.10 風速指示器和警報器在起重機最高處安裝風速儀，并安裝于不受外物阻礙處。司機室設風速聲、光報警裝置；司機室和電氣房設風速指示裝置。當風速 >20米/秒時，音響報警器將發出信號，此時 起重機仍可工作。風速超過23米/秒自動切斷驅動回路，大車停車制動，夾軌器自動抱軌， 此時能在司機室或大車地面操作臺手動解除聯鎖。5.11 緊急停車急停按鈕設置在：電氣控制室主配電保護柜面板一個 司機室聯動臺右面板一個剛性腿接近

14、地面1.4 m前后各一只柔性腿接近地面1.4 m前后各一只 主電氣房主配電柜門上設一個 主電氣房高壓開關控制柜門上設高壓急停按鈕1#小車機房內一個2#小車機房內一個所有急停開關有兩付常閉觸點，一付切斷控制電源，一付進PLC艮告急停發生位置。急停事件為一級故障處理，進行機械制動。5.12 電氣設備的電氣保護起重機所有的電氣保護、安全聯鎖、限位、信號指示、報警、故障檢測裝置均符合 GB3811-83的設計要求。5.12.1 起重機接地、防雷安裝起重機接地、防雷安裝、施工、驗收均符合 GB-232及IEC的各項要求 所有電氣設備，正常不帶電的金屬外殼、支架、管槽、電纜金屬外皮等均采用足 夠截面的銅導

15、線可靠接地。金屬結構除通過大車行走車輪與鋼軌接觸外，還安裝了銅刷將 鋼結構與鋼軌可靠接觸，保證起重機整機接地電阻不大于10Q ,大車軌道接地電阻不大于 4Q。 開關柜、操作臺的接地銅絞線最小截面為 2.5mm 箱、柜的門用銅絞線與接地金屬結構件可靠連接，其截面不小于2.5mm、 一 .2 高壓電氣設備接地銅絞線截面視容量選用，最小為 6mm 6)電動機、變壓器外殼可靠接地。接地銅導體截面積Q與相關載流導體截面積 S的關系滿足如下條件： 當S0 2.5mn2時，Q=S但不小于1.5mm 當 2.5mm<S0 120mm0寸，Q=S/2,但不小于 4mm 當 S> 120mm寸，Q=7

16、0mm嚴禁用接地線作載流零線直擊雷防護措施方案避雷針根據門吊的特殊情況，并考慮保護范圍以及設備的安全，在門吊頂端左右各安裝一支高度為6米的法國進口的ESE600cs提前放電避雷針，其保護范圍大于 40米。避雷針 支持桿采用304不銹鋼加工制作與門吊可靠的焊接。引下線門吊屬于金屬導體，利用自然接地引下線。接地裝置根據建筑物防雷設計規范，在鋼軌附近建設接地網，間距不大于 24米一組，接地系統采用陳列式地網，接地極采用專用接地極（/50鍍鋅角鋼），長度為2米，挖土溝深0.5-0.8米，寬度以方便操作為宜，一般為 50厘米，然后將接地極打入地下，接地極問距為6米，然后將-4X40鍍鋅扁鋼水平焊接，所有

17、焊接達到國家規范要求，焊接處進行防銹、防腐處理。將降阻劑調勻后灌入接地溝內。地網接地電阻值須小于10?。接地網與鋼軌進行可靠焊接。共建設接地網 20組。5.12.2 主要電氣設備保護主要電氣設備有完善的保護裝置和報警裝置，并有明確的故障顯示。主要有超風速、超負荷、超速（起升）、短路、過流、過壓、接地、過載、過熱、堵轉過流、失壓（欠壓） 、失反饋、漏電、缺相、調速裝置和 PLC控制系統等保護功能。各電氣設備的主要保護有如下配置：1高壓進線1 .短路2 .過電流3 .失壓（欠壓）4 .過壓5 .零序保護6 .溫度（變壓器）2低壓出線1 .短路2 .過電流3 .相序4 .失壓（欠壓）5 .過壓6 .

18、漏電3交流電動機1 .過載2 .缺相3 .短路4 .過速度4交流動力照明供電回路1 .過壓2 .短路3 .過電流4 .漏電5調速控制裝置1 .系統保護2 .電機保護3 .裝置自我保護6控制電源回路1 .欠壓2 .過壓3 .漏電4 .諧波7電纜卷取裝置1 .電纜松弛2 .電纜過緊3 .電纜放完4 .過電纜井5.12.3 整機最大使用功率超限保護本機最大使用功率出現在吊梁與小車行走同時運行的工況；為了將本設備最大使用功率控制在1050KW以內，電氣系統將通過設計軟硬件功能模塊，來強制實現在該工況下小車 行走速度不超過額定值的二分之一。從而達到此目的。5.13 故障保護處理的PLC編程以下描述的故障

19、保護與停車過程等概念對每個運動機構都是相同的。5.13.1 故障保護的停車過程- 統定義有3種故障停車過程：ST1 : 1級停車過程ST2 : 2 級停車過程ST3 : 3 級停車過程- 種停車過程各不相同，每個過程都只有在停車結束，且引起停車請求的故障消除后 才能取消。ST1停車過程：- 立即關閉制動器，停止機構的運動。- 使該機構相關的器件回復到安全狀態。該過程是機械停車過程，引起它的故障不允許進行電氣停車，如調速器故障、熔絲斷 故障等。- 生ST1停車時電氣元件的動作：- -機構的主繼電器失電- -機構的主接觸器失電- -制動器接觸器失電- -關閉輸入到變頻器的所有信號。ST2停車：關閉

20、制動器，迅速停止機構的運動。零速度給定輸入到變頻器。該過程是機械電氣停車過程，這類故障與電氣傳動設備無關。發生ST2停車時電氣系統的動作：一制動器接觸器失電一“斜坡復位”信號送往變頻器，導致電機在電流限幅值下停車。ST3停車過程：機構沿斜坡停止。 停止后將變頻器回復到安全狀態。該過程是電氣斜坡制動過程。ST3停車時電氣系統的動作：- -變頻器速度給定信號逐步復位到零（在馬達轉速接近零速時制動器自動關閉）制動器關閉后：- -主繼電器失電- -主接觸器失電- -制動器接觸器失電- -關閉到變頻器的信號停車請求系統定義有3類停車請求：SR1: 一類停車請求SR2 二類停車請求SR3 三類停車請求停車

21、請求并非故障，不需要復位。一類停車請求SR1:引起一級停車過程ST1 o引起SR1請求的事件：分閘按鈕按下。二類停車請求SR2:引起二級停車過程ST2。引起SR2請求的事件：達到工作極限，如：停車限位動作、起升超重，防撞開關動 作等。因工作極限有兩個方向，因此該請求有兩種情況：SR2s2:方向2（上升，前行，右行）停車請求，只有該方向的限位開關信號或超重信 號復位后才解除。SR2S3:方向3（下降，后行，左行）停車請求，只有該方向的限位開關信號復位后才 解除。三類停車請求SR3:將引起三級停車過程。引起SR3請求的事件：登機門限位開關動作，系統工作方式的改變，如并車控制切換，或手動、自動定位切換等。5.13.2 故障等級系統將故障劃分成3個等級：FLT1: 一級故障FLT3:三級故障FLT4:四級故障這三個等級是按故障的嚴重程度和緊急性而劃分的，它們將導致相應等級的停車過程 發生。新發生的任意故障都將在監控屏幕上顯示并打印出來。系統記憶的故障，只有在相應 的故障源消除，并按下