带斗门机电气改造中新技术的应用

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摘 要：带斗门机主要应用港口货物装运，对控制系统有着严格的要求，为提高机械设备运行综合效率，必须要在现有基础上对电气系统特点进行分析，确定其所存的不足，基于此来选择相应的措施对其进行改造优化，本文对此方面进行了简要分析。

关键词：带斗门机；电气系统；技术改造

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2015.24.041

带斗门机作为港口主要设备，其运行效率一直都是重点研究内容，尤其是电气系统其决定着设备控制效率，如果存在问题势必会对设备运行安全性与工作效率产生严重影响。因此，应基于带斗门机运行现状，以满足港口生产实际需求为目的，对其电气控制系统进行改造优化，减少设备运行各项因素的影响，提高其作业综合效率。

1 带斗门机传统电气系统缺陷分析

所分析带斗门机是1989年生产设备，直流调速系统的调速采用机组传动方式进行控制。由于磁放大器采用的模拟量控制方式，电气元件老化造成电气参数漂移，电气元件为分立元件，故障率较高。并且，磁放大控制板属于淘汰产品，配件价格高，供货周期长。在实际应用中，司机操纵自整角机改变晶闸管的导通角，从而调节发电机的励磁，改变发电机的端电压，实现电动机的无极调速。

另外，对实际生产现状进行分析，发电机组长年运行，电气效率低，同时还存在较高的运行成本。如在卸船后期发电机空运转时能源浪费严重。同时发电机组长年高速运行，所需年维修成本高，平均年维修成本在5万元左右。带斗门机在故障发生时会给生产造成事故隐患，如在起升过程中发生飞车，抓斗直接砸在甲板上发生事故。

同时，本机原作业需要配两名司机同时操作，在主驾驶室分别对门机进起升、变幅、旋转机构行控制，付驾驶室的司机对门机的辅助机构和行走机构进行控制操作，每个班最少需要两个人工作，人力成本比较高。

2 带斗门机电气系统改造优化分析

2.1 改造要点

（1）带斗门机电气房安装有AC440V开关进线柜，高压馈线柜、负荷开关柜、变压器柜，取代了原有的直流发电机-直流电动机系统。

（2）选用 DCS800系列全数字直流驱动器系列，它具有多电机参数扩展能力。如右图中一台直流调速器设置了支持电机和行走电机两套参数，分别控制起升电机和行走电机。

（3）DCS800系列全数字直流驱动器提供了通信控制方式，克服原模拟系统信号容易受干扰，能直接进行数字量信号传输，与PLC提供不同的通信接口，支持多种通信协议。

2.2 技术分析

（1）DCS800直流驱动器具有参数自学习功能，使电机能可靠工作在最佳电流工作状态。DCS800直流驱动器具有完善的故障诊断能力，能对电枢电流、电枢开路、缺相等多种故障进行保护，避免了直流电动机发生飞车现象。

（2）采用带编码器的S+B主令控制器取代了带自整角机的控制主令， 主令控制器的运行命令直接进入PLC， DCS800直流驱动器的命令均受PLC控制，使PLC成为人机控制的桥梁。适应了作业时调速要求高，起制动平稳，操控准确，抓取速度快。从而提高效率，降低消耗。

（3）采用带编码器的S+B主令控制器取代了带自整角机的控制主令， 主令控制器的运行命令直接进入PLC， DCS800直流驱动器的命令均受PLC控制，使PLC成为人机控制的桥梁。适应了作业时调速要求高，起制动平稳，操控准确，抓取速度快。从而提高效率，降低消耗。

（4）在门机的系统设计中在电气房中采用了西门子S7-300主PLC装置，在机下行走柜中和联动台中分别设置远程I/O模块，这种方式可以减少大量的导线直接连到远处信号装置，线路检查方便，可以就近检查信号连接是否正确。在PLC程序设计中具有抓斗深挖自动控制，起升支持电机松开制动器，直流驱动器进入转矩控制，使起升电动机产生一定的提升力，以保证抓斗在闭合过程中既能往下沉，又不松驰起升支持钢丝绳。通过协调控制起升和开闭电动机的速度和转矩，实现最大抓取量控制。

（5）为能够及时发现故障发生点，在电气房内设置彩色触摸控制屏能实现实时动画监控系统运行状态，实时故障报警，显示当前故障帮助信息（电气系统故障的内容、时间和排除故障的方法）。触摸屏还能显示系统状态及电气系统的主要器件的工作状态。

3 带斗门机电气系统改造优化结果分析

经过改造后带斗门机电气机械性能得到大幅提高，据司机介绍带斗门机机械震动大幅减小，对机械结构起到了很大的保护作用，钢丝绳和制动轮损耗减少，机械结构开裂减少，安全性能大幅提高。由于采用了彩色触摸屏，电器状态一目了然，故障非常少，排除故障时间大幅减少。DCS800系列全数字直流驱动器具有良好的保护功能，能避免发生飞车故障，保证了设备和人生的安全。取消了直流发电机组，节约了电能，提高了能源利用率，并每年节约维修成本5万余元。采用了主驾驶室集中操作，节约人力成本每年6万余元。不但保证了安全生产，并且有效提高了装卸效率。

4 结束语

对带斗门机电气系统进行改造优化，对提高其运行综合效率具有重要意义。通过对现有系统的全面研究，确定其存在的不足与缺陷，有针对性的进行优化，提高其运行安全性，解放劳动力，更全面的提高其运行综合效率。

参考文献：

[1]王金波.带斗门机电气设计应注意的几个问题[J].港口装卸，2002（04）：10-11.

[2]薛梅.DTC直接转矩控制变频调速技术在门机电气系统改造中的应用[J].港口科技动态，2003（01）：7-9.

作者简介：孔令姝（1985-），女，江苏南京人，本科，研究方向：港口电气自动化。