Содержание
Электрооборудование мостовых кранов
Кроме перечисленного электрооборудования и аппаратуры на мостовых кранах, может возникнуть потребность в следующих оборудовании и аппаратуре.
1. Трансформатор для переносной лампы напряжением на 12 В, применяемой при ремонте, подключается к верхним зажимам рубильника, чтобы можно было воспользоваться освещением при отключении оборудования. На кранах, питающихся от сети постоянного тока, в кабине крановщика должен находиться аккумулятор напряжением 12 В и емкостью не менее 50 А-ч с тем, чтобы его работа продолжалась не .менее одной смены (8 ч). Лампа мощностью 50 Вт при напряжении 12 В потребляет зачас тока около 4 А, а для работы в течение смены потребуется 4X8 = 32 А-ч, и аккумулятор указанной емкости вполне достаточен. Аккумулятор желательно иметь щелочной, так как от него нет вредных для аппаратуры испарений. мостовой электродвигатель лампа кран
По правилам техники безопасности корпус трансформатора, а также один из концов вторичной обмотки заземляют, чтобы при повреждении изоляции обмоток корпуса трансформатор не находился под напряжением сети, а следовательно, не представлял опасности в случае прикосновения к нему.
2. Переносные лампы, применяемые на кранах, должны иметь защитную сетку и пластмассовый патрон; провод нужен шланговый марки ШРПС со штепсельной вилкой для подключения к розетке.
Очень удобны для питания переносных ламп пониженным напряжением однофазные аппараты местного освещения типа АМО-3. Аппарат состоит из следующих узлов: трансформатора типа ТПБ-50, предохранителя типа ПК и включателя типа ВТ-2, заключенных в штампованный стальной кожух. Номинальная мощность трансформатора 50 Вт, масса аппарата 3,3 кг. Аппараты рассчитаны на первичное напряжение 500, 380, 320 или 127 В и вторичное напряжение 36, 12 или 6 В.
- 3. Для заземления обмотки низшего напряжения трансформатора имеются винт и скоба. В качестве звукового сигнала на кране наиболее удобен электрический звонок громкого боя или ревун. На кранах с небольшой нагрузкой иногда применяют ручной колокол. Рекомендуется применять кнопку для звонка, употребляемую для пуска электродвигателей магнитными пускателями. Лучше всего использовать кнопки, смонтированные в пластмассовом корпусе.
- 4. Провода, двигатели и аппаратуру защищают от действия токов короткого замыкания плавкими предохранителями, которые отключают поврежденный участок цепи при коротком замыкании. На кранах для защиты трансформаторов безопасности и цепей управления применяют трубчатые предохранители типа ПР-2, имеющие два габарита: первый на напряжение до 220 В, второй — на напряжение до 500 В. Эти предохранители рассчитаны на номинальные токи от 6 до 100 А.
Патрон предохранителя представляет собой фибровую трубку, с двух сторон которой навернуты латунные втулки с прорезью для плавкой вставки. На втулки навинчивают латунные колпачки, являющиеся контактными частями патрона. Плавкие вставки делают из цинка с одним или несколькими узкими местами (перешейками). К достоинствам предохранителей относятся простота их устройства и низкая стоимость. Однако смена предохранителей всегда занимает некоторое время и обусловливает простой оборудования.
5. Более совершенный вид защиты крановых установок — воздушные автоматические выключатели или автоматы. Их устанавливают для защиты главных троллеев внизу на кабеле, который питает троллеи. Как уже было указано ранее, электродвигатели на кране защищают с помощью максимальных реле, предусмотренных на крановой защитной панели.
Автоматы рассчитаны на номинальный ток от 15 до 1000 А как постоянный, так и переменный.
На магнитном кране в кабине может быть установлен вольтметр постоянного тока для контроля за режимом работы генератора, питающего магнит. Кроме того, необходимы реостат возбуждения генератора и рубильник или магнитный пускатель. Генератор после запуска должен давать напряжение 220 В; если этого не наблюдается, реостатом возбуждения производят подгонку напряжения, после чего включают магнит.
Разрядное сопротивление устанавливают на мосту крана вместе с панелью управления ПМС.
Для приведения в действие рабочих механизмов мостовых кра- нов применяют трехфазные асинхронные двигатели переменного тока или двигатели постоянного тока последовательного или парал« лельного возбуждения. Рассмотрим крановые электродвигатели.
Сложные и специфические условия эксплуатации мостовых кра« нов (цикличность и кратковременность их работы, изменение нагрузки в течение цикла, суток и года и т. п.) предъявляют особые требования к применяемым электродвигателям.
В настоящее время промышленностью выпускаются крановые электродвигатели постоянного тока серии Д напряжением 220 и 440 В, асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором серии MTKF, МТКН и с фазным ротором MTF и МТН напряжением 220, 380, 500 В.
Наиболее полно особенностям работы крановых механизмов удовлетворяют крановые электродвигатели серии Д, которые прп последовательном возбуждении рекомендуется применять для механизмов подъема и передвижения кранов с большим числом включений в час, широким диапазоном регулирования скорости выше номинальной. Однако для питания этих двигателей необходимо использование источников постоянного тока либо выпрямительных (преобразовательных) установок. По сравнению с асинхронным двигателем масса, размеры и стоимость кранового двигателя постоянного тока при одинаковых номинальных моментах больше, а КПД меньше. Поэтому электродвигатели постоянного тока применяют только на механизмах кранов, работающих в тяжелом или весьма тяжелом режиме, например, механизмах подъема магнитных кранов металлургического производства и т. п.
Наибольшее распространение в приводах механизмов мостовых кранов нашли трехфазные электродвигатели переменного тока, поскольку большинство кранов получают питание непосредственно от сети трехфазного тока.
По сравнению с электродвигателями общепромышленного назначения крановые электродвигатели обладают значительной перегрузочной способностью (способностью выдерживать кратковременную перегрузку больше номинальной), имеют повышенный пусковой момент. Отличительным свойством крановых электродвигателей является меньший момент инерции якоря или ротора, что достигается уменьшением диаметра при одновременном увеличении их длины. Это позволяет снизить время пуска или торможения, реверсирования механизма и уменьшить нагрев электродвигателя.
Крановые электродвигатели обладают высокой надежностью при широком диапазоне изменения частоты вращения, частых пусках и торможениях, обусловленных повторно-кратковременным режимом их работы. Кроме того, они приспособлены для работы в условиях повышенной влажности, запыленности, вибрации и уларов. Например, частота вращения якоря электродвигателей постоянного тока может превышать номинальную в 3,5—4,9 раза, а ротора трехфазных электродвигателей переменного тока в 2,5 раза.
Крановые электродвигатели изготовляют в основном в закрытом исполнении с изоляцией обмоток, рассчитанной на работу в интервале температур от —60 °С до +180 °С и установленным па валу якоря или ротора вентилятором. Для улучшения наружного обдува станина трехфазных асинхронных электродвигателей статора выполнена ребристой.
Трехфазные асинхронные электродвигатели серии МТН отличаются от электродвигателей серии MTF допустимой температурой нагрева, которая составляет для электродвигателей серии MTF 155 °С, а для серии МТН 180 °С.
На предприятиях строительной промышленности и на крупных ремонтных заводах широкое применение находят мостовые краны. Обычно мостовой кран оборудован тремя или четырьмя двигателями кранового типа, один из которых установлен на раме моста и служит для его передвижения по подкрановым балкам, а два других — на грузоподъемной тележке и служат для передвижения тележки вдоль моста и для подъема—опускания груза. Питание электродвигателя моста осуществляется от главных троллеев, прокладываемых вдоль подкрановых балок. Электродвигатель передвижения тележки питается от вспомогательных троллеев, проложенных вдоль моста.
В кабине крановщика монтируется распределительное устройство крановой установки, провода от которого подаются к контроллерам, служащим для управления двигателями. Контроллеры и пусковые сопротивления также монтируются в кабине крановщика. На подкрановых путях устанавливаются конечные выключатели.
Промышленность выпускает мостовые краны, оборудованные для работы на переменном и постоянном токе.
Ниже рассматривается электросхема крана, оборудованного асинхронными двигателями трехфазного тока (рис. 1). Питание к крану подводится от сети через главные троллеи, плавкие предохранители ПРГ и главный рубильник Р. От рубильника напряжение подается на линейный контактор Л трехмоторной крановой защитной панели. К главным контактам линейного контактора присоединяются катушки трех двухкатушечных максимальных реле, катушка четвертого реле РМО включена в общий провод всех трех двигателей; два остальных провода защищены у каждого из двигателей (РМ1, РМ2, РМЗ).
Линейный контактор включается нажатием на кнопку КР, установленную на защитной панели. Контактор Л может быть включен только в том случае, если все контроллеры предварительно поставлены в нулевое положение и цепь 1—2 замкнута, а также если при этом замкнуты контакты аварийного выключателя АВ и контакты люка КЛ.
Если во время движения крана люк для выхода на мост открыть, то линейный контактор автоматически отключится и снимет напряжение с троллеев, проложенных вдоль моста. Такое отключение линейного контактора вызывается требованиями техники безопасности. Отключение линейного контактора также происходит при срабатывании максимальной защиты одного из двигателей (размыканием контактов максимальных реле РМО, РМЗ, РМ2, РМ1) или одного из конечных выключателей КВ.
Рис. 1. Схема управления асинхронными двигателями мостового крана
Для двигателей подъемного механизма и передвижения тележки (с фазным ротором) требуется прокладка 11 троллеев: по три троллея для роторных цепей, по два — для статоряых цепей и одного общего также для цепей статора. Два троллея требуются для конечного выключателя подъема, устанавливаемого непосредственно у подъемного механизма на тележке крана. Таким образом, всего вдоль моста прокладывается 13 троллеев, а вдоль путей кранового моста для питания всего крана — три троллея.
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ СРЕДЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«КАМЕНСК – УРАЛЬСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ»
ТЕХНИЧЕСКАЯ ЭКСПЛУАТАЦИЯ И ОБСЛУЖИВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО И ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ
ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ»
ТЕМА: «ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ МОСТОВОГО КРАНА»
Выполнил: Е.А. Стрелов
Основными направлениями экономического и социального развития являются дальнейшее повышение эффективности металлургии и повышения качества выпускаемой продукции.
Важнейшими задачами в развитии металлургической промышленности является механизация трудовых работ и автоматизация производственных процессов. В решении этих задач значительная роль выпала на подъемно-транспортные механизмы, в первую очередь краны, применяющиеся на металлургических предприятиях.
Следует заметить, что производительность цехов предприятия в значительной мере зависит от надежности работы и производительности кранов.
Работа крана в условиях того или иного цеха специфична и зависит от характера конкретного производственного процесса.
Конструкция крана в основном определяется из его назначения и специфики технологического процесса. Ряд узлов, например, механизм подъема и передвижения выполняются однотипными для кранов различных видов. Поэтому имеется много общего в вопросах выбора и эксплуатации электрооборудования крана. Оборудование крана стандартизовано, поэтому краны, различные по назначению и конструкции, комплектуются серийно-выпускаемым типовым электрооборудованием. Схемы управления отдельными кранами отличаются, это связано со спецификой цехов и назначением крана.
Проектируемый кран, грузоподъемностью 10 т.с., предназначен для подъема и перемещения грузов в металлургическом производстве крытых помещениях при температуре окружающего воздуха от +400С до -400С.
Кран предназначен для разгрузки железнодорожных составов с анодными блоками и погрузки на внутрицеховой транспорт.
Технические характеристики механизмов крана, режимы их работы
Проектируемый кран, грузоподъемностью Q=10 т.с. снабжен тремя основными механизмами:
1. Механизм передвижения моста.
2. Механизм передвижения тележки.
3. Механизм подъема.
Механизм передвижения моста
Привод ходовых колес осуществляется от двух асинхронных двигателей с фазным ротором.
Наименование данных механизма передвижения моста:
1. Скорость передвижения моста υ (м/мин)………………………. 75
6. Диаметр ходовых колес (мм)……………………………………. 500
8. Тип редуктора………………………………. 1Ц2У 200-10-12(21)У1
10. Группа режимов работы…………………..М7(5М ГОСТ 25835-83)
Механизм передвижения тележки
Движение тележки осуществляется асинхронным двигателем с фазным ротором через редуктор.
Наименование данных механизма передвижения моста:
1. Скорость передвижения тележки υ (м/мин)…………………. 37,8
4. Тип редуктора……………………………………….Ц3ВК-160-20-16У1
5. Полное передаточное число…………………………………………. 20
7. Группа режимов работы………………………М6(4М ГОСТ 25835-83)
Привод механизма подъема осуществляется асинхронным двигателем с фазным ротором через шестереночный редуктор.
Наименование данных механизма подъема:
3. Число ветвей полиспаст…………………………………………………3
7. Диаметр блока полиспаст(мм)……………………………………….406
8. Диаметр уравнительного блока (мм)………………………………. 406
9. Тип редуктора……………………………………..1Ц2У-400-25-11МУ1
10. Полное передаточное число………………………………………….25
11. Диаметр барабана (мм)……………………………………………. 504
12. Группа режимов работы…………………….М7 (5М ГОСТ 25835-83)
13. Скорость подъема υ (м/мин)………………………………………….12
Режим работы крана
Режим работы крановых механизмов – важный фактор при выборе мощности приводных электродвигателей, аппаратуры и системы управления. От него зависит и конструктивное исполнение механизмов.
Режимы работы кранов металлургических цехов разнообразны и в основном определяются особенностями технологических процессов. При этом в ряде случаев даже однотипные краны работают в разных режимах. Неверный выбор режима при проектировании электропривода кранов ухудшает технико-экономические показатели всей установки. Так, например, выбор более тяжелого режима работы по сравнению с реальным приводит к завышению габаритов, массы и стоимости кранового оборудования. Выбор же более легкого режима означает повышенный износ электрооборудования, частые поломки и простой. Поэтому важно выбрать оптимальный режим работы кранового механизма.
Режим работы кранового механизма характеризуется следующими показателями:
1. Относительная продолжительность включения (ПВ)
2. Среднесуточное время работы
3. Число включений за 1 час электродвигателя
4. Коэффициент нагрузки
5. Коэффициент временности нагрузки
6. Коэффициент использования механизма
По правилам Госгортехнадзора для крановых механизмов установлено четыре номинальных режима работы:
Легкий (Л), Средний (С), Тяжелый (Т) и Весьма тяжелый (ВТ).
Для каждого механизма крана режим работы определяется отдельно, режим работы крана в целом устанавливается по механизму подъема. В соответствии со стандартом СЭВ 2077-80 все краны разделяются на 7 классов (А0-А6) ([2] стр. 7 табл. 1). Все механизмы крана работают в весьма тяжелом режиме (ВТ) ПВ=40%.
Требования, предъявляемые к электроприводам крана
Крановый электропривод работает в специфичных условиях, определяемых условиями работы крановых механизмов, к которым относятся: работа в повторно-кратковременном режиме при большом числе включений в час, различные внешние воздействия на оборудование крана.
Выбранная схема электропривода должна удовлетворять следующим требованиям:
— обеспечить надежность работы всех элементов и узлов механизма электропривода;
— осуществить пуск, реверс, торможение привода, создание необходимых диапазонов регулирования скорости;
— обеспечить надежность защиты электрооборудования от токов короткого замыкания и перегрузок, т.е. схема должна иметь все виды защиты, предусмотренные в ПУЭ.
Управление работой крана осуществляется из кабины, в которой устанавливается защитная панель. Кроме защитной панели и установленного в ней электрооборудования в кабине крана размещены командоконтроллеры для управления механизмами крана, автомат для запитки освещения крана, кнопка включения сирены и другое.
На мосту крана устанавливаются двигатели с тормозами. Кроме того, на мост вынесены ящики сопротивлений.
На тележку устанавливаются двигатели подъема и передвижения тележки с тормозными механизмами. Электрооборудование тележки запитывается гибким кабелем.
Обоснование выбора системы электропривода
Все многообразие различных схем управления может быть разделено по следующим группам:
1. По способу управления, непосредственно кулачковыми контроллерами. Весь процесс управления осуществляется непосредственно оператором (крановщиком).
2. Управление кнопочными постами. Возможности управления ограничены особенностями пульта.
3. Управление сложным комплексным устройством (магнитным контроллером с использованием преобразователя энергии или без него). Оператор выбирает только необходимые скорости, а процессы разгона, торможения и необходимые промежуточные операции осуществляются автоматически.
Выбор системы управления для крановых механизмов осуществляется на основе анализа сравнительных технических данных, а именно: диапазона регулирования, способа управления, ресурса (уровень износостойкости), диапазона возможных скоростей, мощностей электроприводов, показателей динамики и энергии, а также дополнительных данных, определяющих условия эксплуатации электроприводов. Экономическая оценка систем управления должна базироваться на основании минимальных расходов, связанных с первоначальными затратами, эксплуатационными затратами на ремонт, а также затратами энергии, потребляемой из сети за период эксплуатации до капитального ремонта.
Выбирается система с наилучшими экономическими показателями.
Если к электроприводу крановых механизмов предъявляются повышенные требования в отношении регулирования скорости, обеспечения низких устойчивых условий скорости в различных режимах, то применяются двигатели постоянного тока, которые допускают большие перегрузки по моменту, позволяющие опускать и поднимать тяжелые грузы с пониженной скоростью. Однако использование двигателей постоянного тока внесет необходимость преобразования переменного тока в постоянный, что связано с увеличением капитальных затрат, дополнительных затрат энергии и эксплуатационных расходов.
Среди кранов мостового типа различают краны с ручным и электрическим приводом механизмов подъема и передвижения. Последние наиболее часто используются на крупных предприятиях, поскольку позволяют обслуживать цеха и склады с большим грузопотоком.
Мостовые краны с электрическим приводом имеют очень большой диапазон нагрузок, поэтому и мощность электропривода может колебаться в достаточно широком интервале – от нескольких сотен ватт до 1000 кВт и более. Крановое электрооборудование должно быть рассчитано на особые условия эксплуатации: циклический повторно-кратковременный режим работы с числом включений/выключений, достигающим 500-600 в час, постоянные перегрузки при разгоне и торможении механизмов, широкий диапазон регулирования скорости.
Электрооборудование мостового крана разделяют на основное, обеспечивающее передвижение моста и грузовой тележки и подъем/опускание груза, и вспомогательное, выполняющее различные дополнительные функции, не связанные напрямую с основной работой крана.
Основное оборудование
Вспомогательное оборудование
- осветительное оборудование (прожекторы и прочие приборы рабочего и ремонтного освещения);
- приборы звуковой сигнализации;
- приборы обогрева (электропечь в кабине управления краном, работающим под открытым небом или в неотапливаемом помещении);
- измерительная аппаратура;
- дополнительная защита.
Электропитание механизмов
Подвод электропитания к элементам крана может осуществляться двумя способами: троллейными линиям или гирляндными кабельными системами.
Электропитание моста кранов большой грузоподъемности осуществляется, как правило, посредством троллейной линии. Вдоль всего пути мостового крана к стене здания прикрепляется троллейная шина (главный троллей). Энергию с троллеев снимают расположенные на краю моста контакты скользящего типа – башмаки токосъемников.
Троллейное комплектное устройство
При расположении троллейных шин в пролетах здания расстояние от троллеев до уровня земли (пола) должно быть не меньше 3.5 м, а от троллеев до настила моста – не меньше 2.5 м. Уменьшение указанных расстоянийтребует принятия мер, исключающих случайное прикосновение к троллеям, например, их ограждение. Главные троллеи (за исключением контактной поверхности) должны быть окрашены в красный или любой другой цвет, отличный от окраски подкрановых балок и конструкционных элементов здания.
Электропитание двигателей, ответственных за перемещение грузовой тележки и работу механизма подъема груза, также может осуществляться с помощью троллея, проложенного вдоль главной балки моста. Токосъемники в этом случае устанавливаются на раме тележки.
Альтернативный способ подвода электроэнергии к двигателю тележки – гирляндная кабельная система. Она представляет собой гибкий кабель, подвешенный на нескольких специальных кабеленесущих каретках, перемещающихся вместе с тележкой вдоль моста. Использование подобных кареток предотвращает сильные натяжения и резкие перегибы кабеля – основные причины его повреждения в ходе эксплуатации. Гирляндная система менее надежна, но дешевле и проще в монтаже и эксплуатации.
Гирляндная кабельная система — подвесная кабельная система, обеспечивающая подвод силовых кабелей к подвижному оборудованию
Наиболее широкое распространение получил комбинированный способ подвода питания к электрооборудованию крана: вдоль кранового пути пролагают троллейную линию, а подвод тока к двигателям грузовой тележки осуществляют с помощью подвешенной на мосту гирлянды. В некоторых случаях (например, во взрывоопасных цехах) подвод тока посредством гибкого кабеля применяется и для грузовой тележки, и для моста.
Выход кранового электрооборудования из строя неизбежно приводит к остановке крана, т.е. к простою дорогого оборудования и обслуживающих его квалифицированных рабочих.
