基于抓斗卸船机电气系统研究
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摘要：本文主要论述了抓斗卸船机电气安全保护系统的各种配置,并对它们的特点进行了说明；就它的一些欠缺和容易忽视的情况提出了机构安全保护装置的设置原则,强调了保护装置的有效性问题。供同行参考借鉴。
关键词：抓斗卸船机； 电气保护； 安全；
前言
抓斗卸船机电气安全保护系统应实时有效、长期可靠，并在实践中不断完善，以确保人民生命和国家财产的安全。近几年，国家按照科学发展观的要求，站在以人为本的角度，将企业安全生产工作提到前所未有的高度,制定了一系列严格的安全生产法律法规。
一、卸船机电气安全保护系统的配置研究
1、电气继电保护装置的设置分析
中压进线柜：应设电流速断、反时限过电流、零序、欠电压保护，采用具有电压、电流、功率因数、歧变率、均衡度的数字式综合显示器。中压变压器：应设电流速断、反时限过电流、温度、零序、欠电压、过电压保护，应采用全数字式综合显示保护器。交流变频电动机：应设短路、过流、热保护、堵转、缺相和单相接地、欠电压保护。变频调速传动装置：应设过压、欠压、接地、超速、过热、温度、电磁兼容保护。动力电源电路：应设短路、过压、欠压、隔离、相序保护，并优先采用 TN- C- S 配电方式。检修电源电路：应设短路、过流、单相接地、漏电保护。照明电源电路：应设短路、过流、单相接地保护。控制电源电路：应设短路、过压、欠压、零电压、急断隔离保护。整机配电系统：应设接地、防雷保护。
2、主要机构安全保护装置分析
开闭机构：应设双向预备机械式限位、双向终端机械式限位、双向终端过卷机械式限位、离心式高速端超速装置、离心式低速端超速装置、排绳保护装置、荷重式传感器超载限制器保护、限制过开过闭辅助保护、启动及事故信号装置。并对控制器和调速器程序软件的上述功能作重复软保护。起升机构：应设双向预备机械式限位、双向终端机械式限位、双向终端过卷机械式限位、离心式高速端超速装置、离心式低速端超速装置、排绳保护装置、荷重式传感器超载限制器保护、启动及事故信号装置。并对控制器和调速器程序软件的上述功能作重复软保护。小车机构：应设双向预备机械式限位、双向终端机械式限位、双向预备动量验证限位、料门防撞限位、定位验证限位、停泊位限位、离心式超速装置、排绳保护装置、限制过摆辅助保护、启动及事故信号装置。并对控制器和调速器程序软件的上述功能重复软保护。变幅机构：应设双向预备机械式限位、双向终端机械式限位、上终端机械式急断限位、双向终端过卷机械式限位、松绳限位、离心式高速端超速装置、离心式低速端超速装置、限制过力矩辅助保护、启动及事故信号装置。并对控制器和调速器程序软件的上述功能重复软保护。大车机构：应设双向预备机械式限位、双向终端双备机械式限位、防撞限位、防爬/锚定/拉索/夹轮/夹轨/各卷盘终端方向联锁限位、定位验证限位、停泊位限位、大风预警装置、登机和启动及事故信号装置、负荷均衡防扭自纠偏装置。并对控制器和调速器程序软件的上述功能重复软保护。输送系统：应设带式输送机设置可靠的防纵向撕裂、逆转、跑偏、打滑、过载、脱槽、断绳等事故停车检测装置和起动报警、胶带清扫、流程联锁等电气保护，并装设紧急安全绳和事故开关; 振动输送电机设接地保护。司机室运行机构：应设双向预备机械式限位、双向终端机械式限位、锚定限位、仓门限位、停泊位限位、防撞限位、大风预警装置、启动及事故信号装置。并对控制器和调速器程序软件的上述功能重复软保护。
3、抓斗机构的保护分析
设在起升减速箱上的凸轮限位共有五组触点：
1）、上升停止限位，抓斗的起升最高点，位置一般为码头轨道面以上26米。2）、上升安全限位，是抓斗起升的二级保护限位，当上升停止限位失灵时采取的保护措施，有两个触点，一个接入PLC的DI点，另一个串入制动器的控制回路。位置一般为码头轨道面以上26.5米。3）、下降停止限位，是抓斗下降的最低点，位置一般为码头轨道面以下27.5米。4）、同步限位，用于起升的同步。
开闭机构的凸轮限位比起升的少一组触点，即同步限位，其余的与起升一样。除凸轮限位外，抓斗机构还有其他保护：
1）、普通模式软限位，抓斗在普通模式下，上升的最高点是21米，此设置为PLC系统中软限位，没有硬件。2）、超速保护，起升和开闭相对值编码器外侧各装有一个同轴超速开关，整定值为起升电机额定转速的115%左右，动作时，PLC将切断控制回路，给出超速故障报警。3）、过温保护，主驱动电机内各装有一组温控开关，当电机温度或温升达到预设温度时，PLC便会断开控制回路，并给出故障报警。4）、钢丝绳叠绕，每个钢丝绳卷筒底部都装有一个机械传动装置，当钢丝绳发生叠绕时，传动装置就会是该限位开关动作，PLC断开控制回路，并通过CMS显示屏给出故障报警。5）、俯仰水平限位，前大梁必须停在水平位置上，否则起升、开闭机构的运行都将被禁止。6）、过载保护，抓斗的称重由装在后大梁尾部的测力滑轮组上的两个传感器给出。传感器放大的模拟信号经过AI输入点接入PLC，PLC获取信号。抓斗负载以吨为单位，满负荷为62吨，超出此数值持续1秒钟，就会产生0级过载报警信号，此时抓斗可继续运行；超出71吨持续2秒钟，PLC将给出1级过载报警信号，此时抓斗只能下降，不能起升；负载超过77.5吨持续1秒钟，PLC将给出2级过载报警信号，此时起升和开闭机构的紧急制动器就会动作，正常情况下抓斗驱动器不能送电，必须将司机室的“过载旁路”按钮按下，并同时按送电按钮，驱动器方可得电，但起升不能超过5秒钟，必须进行开斗操作以后，此保护才能恢复正常。7）、风速测量与报警 ，在卸船机的最高处，T型架的顶端装有一风速仪，可测量0~55m/s的风速。当风速超过18m/s持续5秒钟时，就会产生大风警报信号，当风速低于此数值，警报自动复位；当风速超过20m/s持续10秒钟时，PLC将允许抓斗完成最后一个抓取循环的操作，使抓斗进入漏斗上方撒料以后停止，并给出大风停止故障警报；当风速超过25m/s持续5秒钟时，抓斗在任何位置都将被给出立即停止信号。为确保安全，风速低于20m/s持续2分钟，大风故障信号才允许被复位。给出大风停止信号以后，可以在特殊模式下进行锚定等操作。主起升驱动的操作可在司机室或机房操作箱，司机室有一个四通主控开关，由起升和开闭构成，位于联动台的右操作手柄，主控开关能无级速度反馈和四档切换，速度反馈来自主控开关的8比特数字编码器。机房操作箱包括4个按钮，起升上下，开闭上下。
4、联锁保护装置分析
根据作业工艺规定、对设备运行逻辑设置联锁保护( 内容较多，此处省略) 。
二、机构安全保护装置设置原则
1、电气保护装置的设置，必须由实物现场验证其运行是有效的。
2、电气保护装置的性能要能耐受常年风吹、日晒、雨淋、腐蚀的环境条件，否则除频繁更换和浪费外,还会造成假象使运行人员麻痹大意，酿成惨祸。
3、对工艺环节的要求必须可靠，具致命性的机构部位设置的保护开关不能使用非直接式的，如：电磁(容)接近开关、光电开关、超声波开关等等。
4、对控制器和调速器程序软件方式的软保护，仅仅只能作为主保护的冗余，不能当作必要条件。
5、电气保护装置的设置，应在更换时尽量无需复杂繁琐的人工再调整过程。
6、在制作卸船机管理系统( GCMS) 时 ，要设“电气保护装置有效性验证”功能项，可在每次开机前进行自检，通过后再转入正常作业。
三、结语
抓斗卸船机是用于电力、冶金、交通行业的国家骨干企业的强检特种大型起重设备，也是容易发生人身伤亡和设备损毁事故的设备。抓斗卸船机内配置的电气安全保护系统对整机的安全运行起着决定性作用，必须正确设置、实用有效、可靠耐久。
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