基于抓斗卸船機電氣系統研究

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　　摘要：本文主要論述了抓斗卸船機電氣安全保護系統的各種配置,并對它們的特點進行了說明；就它的一些欠缺和容易忽視的情況提出了機構安全保護裝置的設置原則,強調了保護裝置的有效性問題。供同行參考借鑒。
　　關鍵詞：抓斗卸船機； 電氣保護； 安全；
　　前言
　　抓斗卸船機電氣安全保護系統應實時有效、長期可靠，并在實踐中不斷完善，以確保人民生命和國家財產的安全。近幾年，國家按照科學發展觀的要求，站在以人為本的角度，將企業安全生產工作提到前所未有的高度,制定了一系列嚴格的安全生產法律法規。
　　一、卸船機電氣安全保護系統的配置研究
　　1、電氣繼電保護裝置的設置分析
　　中壓進線柜：應設電流速斷、反時限過電流、零序、欠電壓保護，采用具有電壓、電流、功率因數、歧變率、均衡度的數字式綜合顯示器。中壓變壓器：應設電流速斷、反時限過電流、溫度、零序、欠電壓、過電壓保護，應采用全數字式綜合顯示保護器。交流變頻電動機：應設短路、過流、熱保護、堵轉、缺相和單相接地、欠電壓保護。變頻調速傳動裝置：應設過壓、欠壓、接地、超速、過熱、溫度、電磁兼容保護。動力電源電路：應設短路、過壓、欠壓、隔離、相序保護，并優先采用 TN- C- S 配電方式。檢修電源電路：應設短路、過流、單相接地、漏電保護。照明電源電路：應設短路、過流、單相接地保護?？刂齐娫措娐罚簯O短路、過壓、欠壓、零電壓、急斷隔離保護。整機配電系統：應設接地、防雷保護。
　　2、主要機構安全保護裝置分析
　　開閉機構：應設雙向預備機械式限位、雙向終端機械式限位、雙向終端過卷機械式限位、離心式高速端超速裝置、離心式低速端超速裝置、排繩保護裝置、荷重式傳感器超載限制器保護、限制過開過閉輔助保護、啟動及事故信號裝置。并對控制器和調速器程序軟件的上述功能作重復軟保護。起升機構：應設雙向預備機械式限位、雙向終端機械式限位、雙向終端過卷機械式限位、離心式高速端超速裝置、離心式低速端超速裝置、排繩保護裝置、荷重式傳感器超載限制器保護、啟動及事故信號裝置。并對控制器和調速器程序軟件的上述功能作重復軟保護。小車機構：應設雙向預備機械式限位、雙向終端機械式限位、雙向預備動量驗證限位、料門防撞限位、定位驗證限位、停泊位限位、離心式超速裝置、排繩保護裝置、限制過擺輔助保護、啟動及事故信號裝置。并對控制器和調速器程序軟件的上述功能重復軟保護。變幅機構：應設雙向預備機械式限位、雙向終端機械式限位、上終端機械式急斷限位、雙向終端過卷機械式限位、松繩限位、離心式高速端超速裝置、離心式低速端超速裝置、限制過力矩輔助保護、啟動及事故信號裝置。并對控制器和調速器程序軟件的上述功能重復軟保護。大車機構：應設雙向預備機械式限位、雙向終端雙備機械式限位、防撞限位、防爬/錨定/拉索/夾輪/夾軌/各卷盤終端方向聯鎖限位、定位驗證限位、停泊位限位、大風預警裝置、登機和啟動及事故信號裝置、負荷均衡防扭自糾偏裝置。并對控制器和調速器程序軟件的上述功能重復軟保護。輸送系統：應設帶式輸送機設置可靠的防縱向撕裂、逆轉、跑偏、打滑、過載、脫槽、斷繩等事故停車檢測裝置和起動報警、膠帶清掃、流程聯鎖等電氣保護，并裝設緊急安全繩和事故開關; 振動輸送電機設接地保護。司機室運行機構：應設雙向預備機械式限位、雙向終端機械式限位、錨定限位、倉門限位、停泊位限位、防撞限位、大風預警裝置、啟動及事故信號裝置。并對控制器和調速器程序軟件的上述功能重復軟保護。
　　3、抓斗機構的保護分析
　　設在起升減速箱上的凸輪限位共有五組觸點：
　　1）、上升停止限位，抓斗的起升最高點，位置一般為碼頭軌道面以上26米。2）、上升安全限位，是抓斗起升的二級保護限位，當上升停止限位失靈時采取的保護措施，有兩個觸點，一個接入PLC的DI點，另一個串入制動器的控制回路。位置一般為碼頭軌道面以上26.5米。3）、下降停止限位，是抓斗下降的最低點，位置一般為碼頭軌道面以下27.5米。4）、同步限位，用于起升的同步。
　　開閉機構的凸輪限位比起升的少一組觸點，即同步限位，其余的與起升一樣。除凸輪限位外，抓斗機構還有其他保護：
　　1）、普通模式軟限位，抓斗在普通模式下，上升的最高點是21米，此設置為PLC系統中軟限位，沒有硬件。2）、超速保護，起升和開閉相對值編碼器外側各裝有一個同軸超速開關，整定值為起升電機額定轉速的115%左右，動作時，PLC將切斷控制回路，給出超速故障報警。3）、過溫保護，主驅動電機內各裝有一組溫控開關，當電機溫度或溫升達到預設溫度時，PLC便會斷開控制回路，并給出故障報警。4）、鋼絲繩疊繞，每個鋼絲繩卷筒底部都裝有一個機械傳動裝置，當鋼絲繩發生疊繞時，傳動裝置就會是該限位開關動作，PLC斷開控制回路，并通過CMS顯示屏給出故障報警。5）、俯仰水平限位，前大梁必須停在水平位置上，否則起升、開閉機構的運行都將被禁止。6）、過載保護，抓斗的稱重由裝在后大梁尾部的測力滑輪組上的兩個傳感器給出。傳感器放大的模擬信號經過AI輸入點接入PLC，PLC獲取信號。抓斗負載以噸為單位，滿負荷為62噸，超出此數值持續1秒鐘，就會產生0級過載報警信號，此時抓斗可繼續運行；超出71噸持續2秒鐘，PLC將給出1級過載報警信號，此時抓斗只能下降，不能起升；負載超過77.5噸持續1秒鐘，PLC將給出2級過載報警信號，此時起升和開閉機構的緊急制動器就會動作，正常情況下抓斗驅動器不能送電，必須將司機室的“過載旁路”按鈕按下，并同時按送電按鈕，驅動器方可得電，但起升不能超過5秒鐘，必須進行開斗操作以后，此保護才能恢復正常。7）、風速測量與報警 ，在卸船機的最高處，T型架的頂端裝有一風速儀，可測量0~55m/s的風速。當風速超過18m/s持續5秒鐘時，就會產生大風警報信號，當風速低于此數值，警報自動復位；當風速超過20m/s持續10秒鐘時，PLC將允許抓斗完成最后一個抓取循環的操作，使抓斗進入漏斗上方撒料以后停止，并給出大風停止故障警報；當風速超過25m/s持續5秒鐘時，抓斗在任何位置都將被給出立即停止信號。為確保安全，風速低于20m/s持續2分鐘，大風故障信號才允許被復位。給出大風停止信號以后，可以在特殊模式下進行錨定等操作。主起升驅動的操作可在司機室或機房操作箱，司機室有一個四通主控開關，由起升和開閉構成，位于聯動臺的右操作手柄，主控開關能無級速度反饋和四檔切換，速度反饋來自主控開關的8比特數字編碼器。機房操作箱包括4個按鈕，起升上下，開閉上下。
　　4、聯鎖保護裝置分析
　　根據作業工藝規定、對設備運行邏輯設置聯鎖保護( 內容較多，此處省略) 。
　　二、機構安全保護裝置設置原則
　　1、電氣保護裝置的設置，必須由實物現場驗證其運行是有效的。
　　2、電氣保護裝置的性能要能耐受常年風吹、日曬、雨淋、腐蝕的環境條件，否則除頻繁更換和浪費外,還會造成假象使運行人員麻痹大意，釀成慘禍。
　　3、對工藝環節的要求必須可靠，具致命性的機構部位設置的保護開關不能使用非直接式的，如：電磁(容)接近開關、光電開關、超聲波開關等等。
　　4、對控制器和調速器程序軟件方式的軟保護，僅僅只能作為主保護的冗余，不能當作必要條件。
　　5、電氣保護裝置的設置，應在更換時盡量無需復雜繁瑣的人工再調整過程。
　　6、在制作卸船機管理系統( GCMS) 時 ，要設“電氣保護裝置有效性驗證”功能項，可在每次開機前進行自檢，通過后再轉入正常作業。
　　三、結語
　　抓斗卸船機是用于電力、冶金、交通行業的國家骨干企業的強檢特種大型起重設備，也是容易發生人身傷亡和設備損毀事故的設備。抓斗卸船機內配置的電氣安全保護系統對整機的安全運行起著決定性作用，必須正確設置、實用有效、可靠耐久。

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