Системы управления электроприводами кранов
Многообразные системы управления крановыми механизмами могут быть классифицированы по назначению, способу управления, и условиям регулирования.
По назначению различают системы управления механизмами подъема, механизмами передвижения и вращения.
По способу управления бывают системы управления с силовыми кулачковыми контроллерами, с кнопочными постами, с комплектными устройствами (например, с магнитным контроллером и преобразователем энергии или без него).
По условиям регулирования могут быть системы управления: с регулированием скорости ниже номинальной, с регулированием скорости выше и ниже номинальной, с регулированием ускорения и замедления.
В системах крановых электроприводов применяют электродвигатели четырех видов:
двигатели постоянного тока с последовательным или независимым возбуждением с регулированием скорости, ускорения и замедления путем изменения подводимого к якорю напряжения и тока возбуждения,
асинхронные двигатели с фазным ротором с регулированием выше указанных параметров путем изменения подводимого к обмотке статора электродвигателя напряжения, сопротивления резисторов в цепи обмотки ротора и применения других способов,
асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором с постоянной (при номинальной частоте сети) или регулируемой (при регулировании выходной частоты преобразователя) частотой вращения,
асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором многоскоростные (полюснопереключаемые).
В последнее время увеличивается число кранов с электроприводом на переменном токе в связи с совершенствованием систем частотно-регулируемого электропривода.
Система управления с силовыми кулачковыми контроллерами — простая и наиболее распространенная для крановых электроприводов.
Для электродвигателей постоянного тока механизмов подъема применяют контроллеры с несимметричной схемой и потенциометрическим включением якоря на положениях спуска, для механизмов передвижения — контроллеры с симметричной схемой и последовательно включенными резисторами.
Для асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором применяют контроллеры, осуществляющие только функции включения и отключения электродвигателя, для асинхронных электродвигателей с фазным ротором контроллеры переключают обмотки статора и ступени резисторов в цепи обмотки ротора.
Основные недостатки систем электроприводов с кулачковыми контроллерами: низкие энергетические показатели, невысокий уровень износостойкости контактной системы, недостаточная плавность регулирования скорости.
Применение для этих систем электродинамического торможения с самовозбуждением для механизмов подъема (при спуске грузов) улучшает энергетические и регулировочные свойства систем, в частности, может быть достигнут диапазон регулирования скорости до 8 : 1 (при спуске грузов).
Системы управления с силовыми контроллерами обычно применяют для тихоходных кранов, работающих при невысоких требованиях к диапазону регулирования скорости и точности остановки. В условиях металлургических цехов — это мостовые крюковые краны общего назначения.
Системы управления с магнитными контроллерами применяют для кранового электрооборудования, работающего на постоянном и переменном токе относительно большой мощности (на постоянном до 180 кВт). На переменном токе эти система применяют для управления одно- и двухскоростными асинхронными электродвигателями с короткозамкнутым ротором и асинхронными электродвигателями с фазным ротором.
Эти системы с магнитными контроллерами для управления асинхронными электродвигателями с коротко- замкнутым ротором применяют обычно на кранах при мощности электродвигателей до 40 кВт, а для асинхронных электродвигателей с фазным ротором — в диапазоне мощностей 11-200 кВт (для механизмов подъема) и 3,5-100 кВт (для механизмов передвижения).
Системы управления крановыми электроприводами переменного тока с тиристорным преобразователем напряжения находят применение для асинхронных электродвигателей с фазным ротором крановых механизмов различного назначения. Тиристорный преобразователь напряжения включается в цепь обмотки статора и служит для регулирования напряжения, подводимого к этой обмотке. Основные достоинства этой системы управления: возможность получения устойчивых малых посадочных скоростей при диапазоне регулирования до 10:1, обеспечение бестоковой коммутации статорных цепей электродвигателя, что увеличивает износостойкость и срок службы электрооборудования.
Применение этих систем управления эффективно для крановых механизмов при необходимости обеспечения жестких требований в части регулирования скорости, например для кранов-штабелеров, мостовых кранов с манипуляторами.
Система управления крановыми электроприводами постоянного тока Г-Д (генератор-двигатель) широко применялась в крановых электроприводах до 60-70-х годов из-за следующих основных ее достоинств: значительного диапазона регулирования скорости (20 : 1 и более), плавного и экономичного регулирования скорости и торможения, большого срока службы, относительно невысокой стоимости.
Эта система эффективно применялась для крупных и ответственных кранов, в том числе кранов металлургических предприятий. Однако применение ее ограничивалось рядом недостатков: наличием вращающихся частей и громоздкостью, сравнительно низким кпд, значительными массогабаритными показателями, высокими эксплуатационными затратами.
Системы управления с тиристорными преобразователями напряжения и электродвигателями постоянного тока (ТП — ДП) позволяют с помощью тиристорного устройства, изменяя угол открытия тиристоров, регулировать напряжение, подаваемое электродвигателю.
Системы ТП — ДП находят применение для электроприводов мощностью до 300 кВт, а в некоторых случаях — и более. Они обладают высокими регулировочными свойствами, причем при диапазоне регулирования 10:1 — 15:1 не требуют применения тахогенераторов для контроля скорости. При применении тахометрической обратной связи по скорости в этих системах может быть получен диапазон регулирования скорости до 30 : 1
Недостатками систем ТП — ДП являются: относительная сложность устройства тиристорных агрегатов, относительно высокие капитальные и эксплуатационные Затраты, ухудшение качества электроэнергии в сети (влияние на сеть).
Системы управления с преобразователями частоты (ПЧ — АД) позволяют в крановых электроприводах при применении асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором получить высокий диапазон регулирования скорости при хороших динамических показателях электропривода.
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Подписывайтесь на наш канал в Telegram!
Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.
Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:
Источник
Механизмы управления краном
Все движения крана управляются с рабочего места машиниста ручными рычагами, ножными педалями, кнопками, воздушными кранами и пусковой электроаппаратурой.
В современных кранах встречаются следующие системы управления: рычажная, гидравлическая, пневматическая, электрическая и смешанная, включающая в себя элементы различных систем.
Рычажное управление состоит из рычагов и тяг, шарнирно связанных между собой, и является одной из наиболее распространенных систем управления; эту систему также часто применяют в сочетании с другими видами управления. Основным преи муществом рычажной системы является относительная простота ее устройства, надежность в работе и неприхотливость в обслуживании; действие этой системы зависит лишь от физических усилий машиниста.
К недостаткам рычажной системы управления относится то, что она требует значительных усилий и относительно больших перемещений рычагов.
Усилия на рычагах управления по существующим нормам не должны превышать 6-8 кгс, а ход рычага должен быть не более 400-500 мм. Усилие на ножные педали не должно превышать 16 кгс, а ход педали должен быть не более 250 мм. Если возникают большие усилия, то система управления усложняется дополнительными устройствами.
Для уменьшения передаваемых усилий рычаги должны быть тщательно смонтированы, не иметь перекосов; валики шарниров обработаны и отшлифованы.
На четкость управления рычагами сильно влияет слабина (люфт) в шарнирных соединениях. Чтобы уменьшить ее и повысить твердость, рабочие поверхности трущихся деталей закаливают. Вследствие того что в каждом механизме слабина и некоторая деформация рычагов неизбежны, в нем всегда имеется мертвый ход. Он считается нормальным, если не превышает 1/10 общего хода рычага.
На рис. 152 показана схема управления краном ПК-ЦУМЗ-15. Силовыми механизмами этого крана управляют с помощью пяти ручных рычагов 16 и четырех ножных педалей 13. Все рычаги и педали сосредоточены в одном месте и смонтированы в одном блоке-стойке. Каждый рычаг и педаль специальными пружинящими защелками, западающими в зубчики секторов стоек, могут фиксироваться в определенном положении.
Проследим порядок управления механизмом поворота. Нажимом кисти руки на ручку рычага выводят собачку рычага из зубчика сектора стойки. Перемещая рычаг на себя, машинист перемещает нижний конец рычага, а следовательно, и соединенную с иим тягу 22 вперед.
Второй конец тяги соединен шарнирно с двуплечим рычагом 1, сидящим на вертикальной оси. Со вторым плечом этого рычага соединены две тяги 3, расположенные поперек продольной оси крана. Эти тяги соединены с хвостовиками двух вильчатых рычагов 4, укрепленных на стойках под горизонтальным валом поворота механизма лебедки.
Вследствие движения продольной тяги вперед движение через двуплечий рычаг передается поперечным тягам, которые переместятся вправо, а вильчатые рычаги 4 повернутся; тогда правый рычаг включит, а левый выключит фрикционные муфты на валу поворота.
Перемещая рычаг управления в другую сторону, т. е. от себя, машинист осуществит обратное включение муфт, вследствие чего кран будет поворачиваться в обратную сторону. При нажатии,
Рис. 152. Схема управления краном ПК-ЦУМЗ-15:
1 -¦ рычаг двуплечий; 2 — валик управления тормозом поворота; 3 — тяга; 4 — вильчатый рычаг включения муфты поворота; 5 — вильчатые рычаги включения муфты главного вала; б — отводка включения муфты механизма подъема Стрелы; 7 — хомутик включения фрикционов барабанов; 8 — щековина лебедки; 9 — вертикальные валики управления фрикционами барабанов; 10 и /2. — кривошипы тормозных леит; 11 — валик управления с тормозом передвижения; 13 и 18 — педали; 14 — педаль-защелка; 15 — собачка; 16 — рычаги управления; 17 — тяга; 19 — пружина; 20 и 22 — тяГи продольные; 21 — валы поперечные; 23 — стакан; 24 — стержень; 25 — рычаг тройной; 26 — перемычка например, на педаль тормоза левого барабана второе плечо педали станет подниматься и тяга 17 переместится вверх. Благодаря шарнирному соединению этой тяги с системой трех рычагов, сидящих на одной оси, и перемычки, поставленной в верхнее отверстие тройного рычага 25, движение передается на продольную тягу 20, которая переместится вперед. При движении этой тяги вперед поперечный вал 21 повернется против часовой стрелки и кривошипом 10, к которому присоединен подвижной конец ленты тормоза, затянет тормоз левого барабана груза.
При отпуске педаль под действием пружины (на чертеже не видно) переместится в верхнее свое положение, а все движения тяг и рычагов произойдут в Обратном направлении и тормоз окажется выключенным. При работе крана с крюком этот тормоз должен быть замкнутого типа. Перевод тормоза с открытого типа на замкнутый совершается с помощью сильной пружины 19 и перестановкой перемычки 26 на нижнее отверстие рычага 25. В результате такой перестройки тормоз под действием пружины всегда затянут, а при нажатии на педаль происходит не затяжка, как было в предыдущем случае, а оттормаживание тормоза. Педаль-защелка служит для удержания отпущенного тормоза.
Управление левой и правой фрикционными муфтами грузового вала осуществляется ручными рычагами и системой тяг и рычагов, поворачивающих вертикальные валики 9. На верхних концах этих валиков посажены вильчатые рычаги, которые перемещают вдоль оси вала хомутики 7, чем включают и выключают соответствующие муфты.
Тормозами поворота и передвижения открытого типа управляют педалями через систему рычагов и тяг, которые, воздействуя на валики 2 и 11, поворачивают их, в результате чего происходит затяжка или ослабление колодочных тормозов.
На рис. 153 представлена схема пневматического управления краном КДВ-15п, имеющим те же силовые механизмы, что и паровой кран ПК-ЦУМЗ-15. Воздух под рабочим давлением 5-6 кгс/см 2 подается от компрессора в резервуар 1 первичной очистки, горизонтально расположенный. Здесь он теряет скорость своего движения, в результате чего первично очищается от масла и влаги. Далее воздух поступает в масловлагоотде-литель 2 — вертикальный сосуд, внутри которого размещен фильтр из мелкого очищенного древесного угля. В этом сосуде воздух проходит основную очистку от влаги и масла.
Очищенный воздух поступает в ресивер 3, размещенный вне кабины крана, где охлаждается и освобождается от влаги. Оба резервуара и масловлагоотделитель имеют внизу краники 23 для спуска осадков и конденсата. От ресивера воздух подается к воздухораспределителю 9 пульта управления, на котором размещено 11 золотников, распределяющих воздух по соответствующим рабочим цилиндрам в зависимости от необходимости включения того или иного механизма крана.
Рис. 153. Схема пневматического управлення краном КДВ-15п:
/ — резервуар первичной очистки; 2 — масловлагоотделитель; 3 — ресивер; 4 — колесные пары; 5 — цилиндр тормоза ходовых тележек; 6 — кран машиниста; 7 -манометр; 8 — цилиндр включения муфт груза; 9 — воздухораспределитель; 10-11 — золотники включения; 18 — пружины тормозов груза; 19 — цилиндр включения тормоза и поворота; 20 — педаль ножная; 21 — барабан; 22, 24 и 27 — валы механизмов; 23 — краник спускной; 25 — пружины возврата муфт; 25 — цилиндр включения муфты поворота
Распределительный золотник (рис. 154) представляет собой стальной корпус 5, внутри которого помещен плунже-рок 1 с уплотнением из колец 6 маслобензостойкой резины.
Головка плунжера выступает из корпуса, на нее оказывается давление при включении золотника. Плунжерок опускается на 4-5 мм и своим нижним концом нажимает и открывает нижний клапан пластинчатого типа 7 или шарикового типа 13.
С открытием нижнего клапана воздух поступает в золотник и через него в магистраль, присоединенную сбоку золотника. Одновременно при опускании плунжера вниз его внутренний канал окажется перекрытым нижним клапаном и внутренняя полость золотника разобщится с атмосферой. При отключении воздуха, т. е. при отпуске плунжерка, он под действием пружины 3 поднимается. Нижний клапан пружиной 9 закроется и прекратит дальнейший доступ воздуха в магистраль, а нижний конец плунжерка окажется открытым, и через канал А и отверстие В воздух из магистрали будет выходить наружу, прекращая свое воздействие на цилиндр пневмоуправления.
На данном кране три механизма имеют реверсивные устройства, включаемые фрикционными муфтами. Для включения этих муфт используются цилиндры 26 двойного действия (см. рис. 153), управляемые каждый двумя золотниками. Золотники 16, 11 и 10 выполнены комбинированными, каждый из двух золотников включается только раздельно. Остальные механизмы включаются односторонними цилиндрами 19, включаемыми каждый своим рычажком.
Проследим включение и действие одного из этих механизмов. В нерабочем состоянии как муфты, так и поршни в цилиндрах двустороннего действия удерживаются в своем нейтральном, среднем положении пружинами 25, посаженными на специальные втулки, закрепленные на тягах, которые соединены со штоками поршней; при этом резьбовые соединения в точках А и Б позволяют изменять относительное положение пружин и устанавливать нужное первоначальное положение муфт и поршней.
При включении рычагом одного из двух золотников 11 воздух поступит в ту или иную полость цилиндра. Под воздействием воздуха поршень переместится, сжав пружину 25, включит муфту,
Рис. 154. Золотник пиевмоуправлеиия:
а — золотник с пластинчатым клапаном; б — то же с шариковым клапаном; 1 — плунжерок; 2 — кольцо стопорное; 3 и 9 — пружины; 4 — контргайка; 5 — корпус; 6 — кольцо уплотнительное; 7 — клапан пластинчатый; 8 — корпус клапана;
10 — прокладка; 11 — крышка Нижняя; 12 — контргайка; 13 — клапан-шарик и кран будет двигаться. С отключением воздуха вся система под действием этой пружины вернется в первоначальное положение, механизм передвижения отключится и кран остановится. При включении рычажком второго золотника И воздух поступят в другую полость цилиндра и все перемещения произойдут в обратном направлении с включением другой муфты, обеспечив включение механизма передвижения с изменением направления движения.
Система электрического- управления механизмами крана весьма совершенна и удобна. Она нашла широкое распространение в электрических и дизель-электрических кранах. Применение ее на паровых кранах осложнено необходимостью иметь достаточно мощный источник электрического тока. При электрическом управлении крановые механизмы с пульта управления включаются нажатием кнопок, включением контроллеров, магнитных пускателей и специальных электромагнитных устройств. К недостаткам электрического управления могут быть отнесены: сложность монтажной схемы, специфичность обслуживания и ремонта, невозможность подмены управления в случае неисправности электрической части.
Источник
