摘要：起重机在吊装深孔检修门、吊装高孔闸门及检修门，以实现泄洪功能和配合闸门的检修维护发挥了巨大作用，然而此门机运行时间较长，机械设备磨损严重、电气设备老化严重，急需进行彻底改造。由于电气方面存在着上述的许多缺陷及安全隐患，对起重机的安全运行直接构成了威胁，文章从如何对整车电气来一次彻底的大修改造，提高整车的可靠性、安全性，使起重机能够安全运行进行阐述。
关键词：水电站；坝顶门机；控制系统；电气改造
1门机电气改造项目汇总
通过对现场的考察了解，以及通过对原始设计图纸的分析，电气改造项目汇总如下：（1）起升电动机更换为变频电机，包括底座及联轴器的改造。（2）所有机构控制屏及电源控制箱全部更换。更换为新式电控柜，变频器、PLC、断路器、接触器、继电气等全部安装于控制柜内。控制柜主要包括：总隔离开关箱、总控制柜、PLC控制柜、起升控制柜、旋转机构控制柜、大车控制柜、小车控制柜。变频器采用西门子最新全数字矢量变频器S120系列产品，PLC采用西门子S7-300产品，主要组件开关、继电气、接触器等采用施耐德产品。（3）变频器制动电阻全部采用不锈钢制动电阻器。（4）所有限位器及联锁保护装置全部更换。（5）门机梁内外照明灯具及照明线路全部更换。所有灯具选用起重机专用防震灯具。（6）接线箱全部更换。（7）司机室内联动台及电气设备全部更换。（8）整车电线电缆全部更换。包括船用电缆、屏蔽电缆、通讯电缆等。（9）更换起升超载显示限制器，使超载保护起到应有的保护作用。（10）起重机设综合监测系统，具有完善的运行状态及故障检测显示系统，采用10英寸液晶中文彩色触摸屏显示起重机工作状态、显示故障、监控故障记录等和触摸屏功能选择。
2电气改造方案说明
2.1电气改造方案总述
根据改造要求，起重机的所有机构电气系统改造为“PLC＋变频器传动+逻辑控制+通讯控制”组成的控制系统。我公司将对起重机的整车电气系统重新进行设计，变频器及低压组件选型将根据门机的工况特点重新进行计算、选型，要求质量可靠、耐用，并且电气设备要故障率低。使改造后的设备，无论从性能上，还是从技术含量上，都达到当代起重机的技术水平。变频器采用西门子最新全数字式矢量变频器S120系列产品，PLC采用西门子S7-300产品。主要低压电气元件选用施耐德公司的产品，电阻器采用优质不锈钢电阻。起重机的起升和旋转起升采用变频调速加PLC可编程控制系统。运行机构采用变频调速加PLC可编程控制系统。起升及运行调速系统采用1：10的调速范围，主令操作采用无级有档调速控制方式。变频器采用全数字式参数设定，能够对电动机参数自动识别，具有速度的附加给定功能，在全速度范围进行±5%范围内的微调修正；调速装置具有高转矩响应速度和零转速时能够输出额定转矩以防止抱闸制动时的溜钩现象。变频器内部的保护功能应设置完备（如短路保护、过流保护、过载保护、低电压保护、过电压保护、缺相保护、漏电流保护、过热保护、掉电保护等）。对机械设备的冲击小，噪声和振动低等特性，且具有起重行业完备的各种保护功能，可靠性高。两台起重机的电气控制水平，应达到目前国内起重机行业的先进水平。所有电缆全部更换，固定电缆采用CFR船用电缆，信号线采用屏蔽电缆，通讯电缆采用专用通讯电缆，接地电缆采用黄绿接地线等。整机基本采用变频调速，PLC控制，司机室配置全中文综合故障监视仪。起升机构采用西门子公司生产的S120系列变频调速系统，运行机构采用西门子公司生产的S120系列变频调速系统。采用西门子公司生产的S7-300系列PLC，控制各机构执行调速控制。变频器上带有编码器接口和通讯接口模块，采用闭环矢量控制模式，速度反馈来自增量式脉冲编码器；变频器与PLC之间采用Profibus-DP通讯方式，PLC适时读取变频器的数据，并通过输入给PLC的主令控制器信号控制变频器的频率及电动机的转速。大车、小车除控制端为PLC控制配合变频控制，保证运行机构运行稳定。
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2.2电气控制系统说明
2.2.1配电系统
进线处设进线隔离开关，然后分两路，一路为工作回路，设总断路器、总电源接触器及各机构的由刀熔开关保护变频器组成的动力回路、220V控制回路、24V控制回路等，另一路为照明辅助回路，包括380V、220V、36V检修回路、梁内照明、桥下照明、加热器、控制柜内照明、风扇等。配电控制回路中，设有整机电源的起动、停止、电锁、紧停开关、电源指示、安全开关及紧急限位开关等环节，设有相序监测、缺相、短路、过流、过负荷、过欠压、接地及失压保护。当供电电源中断时自动断开总回路。检修及照明回路与工作回路分别供电，这样主回路检修时检修电源可以正常供电。
2.2.2主起升机构改造方案
主起升机构采用数字式的参数设定和带编码器的闭环控制变频调速系统；变频器采用西门子S120变频器并且带通讯板。变频器的其他配套件包括带快熔保护的刀熔开关、制动单元、进线电抗器等。加装主起升上、下限旋转限位开关，更换、调整重锤限位开关，并增设主起升超速保护开关。起升机构设三级限位保护，第一级为减速限位保护，变频器减速运行；第二级为停车限位保护，变频器停车；第三级为紧急限位保护（重锤限位），动力回路断电，确保制动器断电抱闸。制动器的控制实现三级控制，变频器控制+PLC控制+急停控制，确保制动器的安全动作，检测到故障迅速抱闸。制动器的监测除了控制回路断路器开关状态监测、主回路断路器开关状态监测、接触器动作监测之外，增加制动器的打开及闭合状态监测。主令控制器采用四档给定。变频器的速度给定范围为10%至100%之间，对应频率为5Hz至50Hz。本方案，变频器配有制动单元、制动电阻器，可实现四象限运行。在下降运行时，负载的位能将全部转换为热能消耗在制动电阻器上。
2.2.3运行机构改造方案
主令控制器采用无级有档给定，控制信号传输给PLC，由PLC对变频器实现档位控制。系统设有以下保护：前后限位保护、零位保护、电源电压断相保护、失压保护、装置过热保护、装置过流保护、接地故障保护、测速机故障保护、电动机缺相保护、电机I2t过载保护、瞬时掉电保护等。
2.2.4司机室内设备
控制台更换为新式联动控制台，此台比较先进，它由左右两个控制箱及中间一把航空座椅组成，视野开阔，占地面积小，结构非常紧凑，并且内部配置PLC模块，主令控制器采用新式主令控制器，操作轻巧，司机坐在座椅上只要轻轻地操作左右两个控制箱上的手柄即可全部完成操作过程，性能良好，安全可靠，操作灵活。
2.2.5起重机电气监控系统
司机室内设置起重机电气监控系统，电气监控系统能与PLC进行通讯，实现PLC信息的输出、显示。起重机电气监控系统采用西门子10′彩色触摸屏，安装在司机室内。起重机电气监控系统具备以下功能：（1）全中文菜单界面，操作方便；（2）能对进入PLC的各种开关量及模拟量实现实时监控；（3）以文本形式给出故障部位，通过文本画面指出故障内容及排除故障的方法，随时查找，排除故障点，通过子画面查阅详细内容，不用查阅手册就能排除故障；（4）应具有灵活的数据转换功能，可随时变换监视内容；（5）能够显示各机构的运行状态、运行速度（频率）、起吊重量；（6）声音输出，故障发生时及时提醒。
参考文献：
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论文作者:王桂华
论文发表刊物:《基层建设》2018年第3期
论文发表时间:2018/5/28
标签：变频器论文; 起重机论文; 回路论文; 电气论文; 机构论文; 故障论文; 电缆论文; 《基层建设》2018年第3期论文;