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【摘 要】起重机：顾名思义就是能够将重物起升、下降、水平移动的机械设备。在民用和工业建筑中，我们所看到的塔吊，就是最典型的起重机之一，他对建筑构件和材料在运输过程中的装卸能够精准的将部件吊到指定的位置，这解决了一系列人力无法完成的作业，缩短了工期，降低了成本。下面我就以我设计的75吨全回转起重机的电气系统做一个介绍。
【关键词】75吨；全回转；桅杆式起重机；电气系统
“一桥飞架南北，天堑变通途”这句耳熟能详的诗句出自诗人毛泽东之手，其含义是：长江大桥建成后，长江天险成为通畅的大路。这是建国以来的第一座长江大桥，当时我们聘请苏联专家、花大笔资金来建设长江大桥，可见它的重要性。武汉长江大桥是连接汉阳和武昌的脐带，使之前的轮渡过江成为历史，使交通更加方便，促进了经济的发展。然而一座长江大桥远远不能满足我们日益增长的经济，长江大桥花了我们数年的时间和巨额的资金，而且没有自己的架梁技术。在这种情况下我们武桥重工开始开始研究桥梁起重机项目，经过多年的研究和不懈的努力，我们在桥梁吊机方面取得了很大的成果，研制出各类型的架桥设备，例如27长江大桥70吨全回转起重机，德大铁路黄河断铁路桥的70吨全回转起重机，沪通长江大桥的75吨全回转起重机等，这些设备为我国的桥梁事业做出了卓越的贡献。我作为作为一名武桥人能为祖国的桥梁事业贡献自己的力量也倍感自豪，下面我来谈谈我所设计的沪通长江大桥75吨全回转桅杆式起重机电气系统的设计。
首先，我来介绍一下什么是全回转桅杆式起重机。桅杆式起重机分上下平台，上平台可以回转，下平台在桥梁轨道上可以前后走行，全回转指的是整个起重机平台能够360度全方位转向，桅杆式是指起重机的起重臂的长度较长在35米左右，这样可以满足多个幅度的作业，扩大工作范围。我们在电气方面的设计主要是根据起重机机械方面的工况来制定，来配合机械完成它们所需要的动作。整个起重机的机械运动部分包括主钩、变幅、副钩、回转、走行5个机构，我们电气方面从电源配置、控制系统、驱动系统、安全系统4个方面来实现对以上各个机构的控制，我们电气部分包括司机室、各机构电气柜、照明变压器这几个部分。
1.电源配置
本起重机采用3相5线制的380V交流电供电，其中3相为380V交流电，1相为零线1相为地线。总电源线从用户电缆桩接到起重机下平台的进线箱，经断路器连接到下平台的集电环，此处集电环和下平台焊接在一起，上平台和下平台供电线通过集电环的铜制滑环接触，电缆从集电环下方进上方出，当上平台在转动时，上平台和下平台之间就可以通过滑环的接触通电，避免上平台旋转而下平台不动造成电缆打结。电缆从集电环上出来后接入总电源进线PLC柜，再依次进入主钩、变幅、副钩、回转柜为各个机构的变频器和辅助电机供电，再由变频器驱动电机。此设备上的照明系统供电我们用了一台3相交流变压器，它与集电环3相出线直接相连，好处是使动力电源对各个电气设备均衡供电，避免谐波的产生。本起重机上有1台22KW的液压站，主要是用液压推动走行油缸实施走行动作，此处我们在下车体总电源接线箱中用一个断路器控制液压站的供电，机械方面需要时可以随时通过断路器进行启停。
2.控制系统
本起重机的控制系统包括司机室操作手柄、可编程控制器PLC、变频器控制控制模块组成，控制的动作包括主钩、变幅、副钩的升降，回转机构的左右旋转。下面举一个简单的例子来说明控制系统的原理：比如说要主钩升，驾驶员把主钩扭动到升位置时手柄上面的开关点就会给可编程控制器PLC输入信号，这些信号经过PLC的逻辑运算后输出相应的开关量输出信号，对于开关量输出信号我们使用的是以太网通讯，就是把PLC的输出信号通过以太网传送给变频器的控制模块，较传统的继电器控制输出更方便，精度更高，还节约了材料，然后经变频器控制模块处理后输出电机所需要的数值，从而控制电机转动拉动钢丝绳对主钩进行升的动作。这就起到通过手柄对主钩控制的目的，这套控制系统中我们采用了PLC加变频器的组合，相比直接控制电机的系统更安全可靠，精度更高。因为可编程控制器PLC是一个可靠性极高的自动化产品，他抗干扰能力强，运算速度快，通讯能力强，程序易懂易编写；用变频器控制电机可以对电机转速进行控制、可以监控电机运行时的各项参数对电机进行安全保护、节省电能。他们组合到一起就形成了一套控制精度高、安全、节能环保的控制系统，这套系统对安全效率的作业有着重要意义。
3.驱动系统
本起重机的驱动系统就是运用变频器驱动电机控制各个机械动作，为什么用变频器驱动电机呢？上面控制系统中我已经提到，变频器可以对电机进行精准控制，比如对电机转速的控制，电机的工作频率是0-50HZ，我们在起重作业时需要的频率要分为快慢不同的档位，这样可以满足不同速度的作业要求，变频器中的多段速指令可以满足这一点，通过设置多段速指令可以把速度分为若干个频率区间，我们把手柄上的三个档位设置为一档10HZ，二档30HZ，三档50HZ，这样就可以通过手柄对变频器频率进行控制，从而控制电机的速度，而且还可以设置每一档达到固定频率的时间，比如设置一档加速时间为2秒，那么当手柄按到1当位置时，变频器驱动电机从0-10HZ的加速时间就是2秒；再如变频器对电机运行状态的监控，在变频器显示频上可以显示电机在运行时的各项参数，包括运行频率、电压、电流等基本运行参数，还包括电机运行故障时的过电压、过电流、过转矩、输入缺相、输出缺相等报警参数，这些参数可以让我们对电机运行状态了如指掌，使得调式方便，遇到故障时可以快速分析故障原因，从而节省了调式和排除故障的时间；再如变频器控制电机可以达到节能环保的目的，应用变频调速，可以大大提高电机转速的控制精度，使电机在最节能的转速下运行，在实际运行中，轻载运行的时间所占比例非常高，如采用变频调速，可大大提高轻载运行时的工作效率。因此，采用变频器驱动电机是一个精准、调式方便、检查方便，节能环保的方法，对安全效率的作业有着重要意义。
4.安全系统
本起重机的安全系统包括：各个机构的限位、视频监控系统、力矩限制器。各个机构的限位主要是对各机构的行程进行限位保护，如主副钩和变幅的的上升限位，当他们到达升位置的最高额度时，升限位的机械触点闭合给PLC输入一个开关量信号，经PLC处理可以控制PLC输出让它们停止上升动作。视频监控系统包括一个一分四显示器和4个摄像头，显示器放在司机室内，摄像头中3个放置在主钩、副钩、变幅卷扬机上方用来监视钢丝绳的绕线状态，一个放置于桅杆上用于监视起重机主副钩和工作面的状态。力矩限制器包括：显示器、主副钩取力传感器、度传感器、大风报警仪。主副钩取力传感器可以对主副钩的钢丝绳拉力采集信号换算成精度很高的吨位数；角度传感器可以计算桅杆的水平角度和工作幅度，大风报警仪可以测出室外的风速等级；显示器可以显示起重机主副钩起吊吨位、变幅桅杆的水平角度、工作幅度、室外风速等级，这些参数可以对整个吊重系统进行监控，这些采集到的信号会传送给力矩限制器的控制部分，经运算处理后力矩限制器将信号输出为常开或常闭开关量给PLC然后由PLC限制各个机构的运行，从而达到安全保护的作用。
综上所述，75吨全回转起重机的电气系统是一个安全可靠、准确度高、节能环保、便于检修的实用型系统，但是随着产品需求量的提高和科技的进步我们的设计需要不断的更新优化，欢迎大家批评指正。
参考文献：
《起重机设计规范》、《起重机械安全规程》、《起重机械超载保护装置安全技术规范》《起重机试验规范和程序》
【关键词】75吨；全回转；桅杆式起重机；电气系统
“一桥飞架南北，天堑变通途”这句耳熟能详的诗句出自诗人毛泽东之手，其含义是：长江大桥建成后，长江天险成为通畅的大路。这是建国以来的第一座长江大桥，当时我们聘请苏联专家、花大笔资金来建设长江大桥，可见它的重要性。武汉长江大桥是连接汉阳和武昌的脐带，使之前的轮渡过江成为历史，使交通更加方便，促进了经济的发展。然而一座长江大桥远远不能满足我们日益增长的经济，长江大桥花了我们数年的时间和巨额的资金，而且没有自己的架梁技术。在这种情况下我们武桥重工开始开始研究桥梁起重机项目，经过多年的研究和不懈的努力，我们在桥梁吊机方面取得了很大的成果，研制出各类型的架桥设备，例如27长江大桥70吨全回转起重机，德大铁路黄河断铁路桥的70吨全回转起重机，沪通长江大桥的75吨全回转起重机等，这些设备为我国的桥梁事业做出了卓越的贡献。我作为作为一名武桥人能为祖国的桥梁事业贡献自己的力量也倍感自豪，下面我来谈谈我所设计的沪通长江大桥75吨全回转桅杆式起重机电气系统的设计。
首先，我来介绍一下什么是全回转桅杆式起重机。桅杆式起重机分上下平台，上平台可以回转，下平台在桥梁轨道上可以前后走行，全回转指的是整个起重机平台能够360度全方位转向，桅杆式是指起重机的起重臂的长度较长在35米左右，这样可以满足多个幅度的作业，扩大工作范围。我们在电气方面的设计主要是根据起重机机械方面的工况来制定，来配合机械完成它们所需要的动作。整个起重机的机械运动部分包括主钩、变幅、副钩、回转、走行5个机构，我们电气方面从电源配置、控制系统、驱动系统、安全系统4个方面来实现对以上各个机构的控制，我们电气部分包括司机室、各机构电气柜、照明变压器这几个部分。
1.电源配置
本起重机采用3相5线制的380V交流电供电，其中3相为380V交流电，1相为零线1相为地线。总电源线从用户电缆桩接到起重机下平台的进线箱，经断路器连接到下平台的集电环，此处集电环和下平台焊接在一起，上平台和下平台供电线通过集电环的铜制滑环接触，电缆从集电环下方进上方出，当上平台在转动时，上平台和下平台之间就可以通过滑环的接触通电，避免上平台旋转而下平台不动造成电缆打结。电缆从集电环上出来后接入总电源进线PLC柜，再依次进入主钩、变幅、副钩、回转柜为各个机构的变频器和辅助电机供电，再由变频器驱动电机。此设备上的照明系统供电我们用了一台3相交流变压器，它与集电环3相出线直接相连，好处是使动力电源对各个电气设备均衡供电，避免谐波的产生。本起重机上有1台22KW的液压站，主要是用液压推动走行油缸实施走行动作，此处我们在下车体总电源接线箱中用一个断路器控制液压站的供电，机械方面需要时可以随时通过断路器进行启停。
2.控制系统
本起重机的控制系统包括司机室操作手柄、可编程控制器PLC、变频器控制控制模块组成，控制的动作包括主钩、变幅、副钩的升降，回转机构的左右旋转。下面举一个简单的例子来说明控制系统的原理：比如说要主钩升，驾驶员把主钩扭动到升位置时手柄上面的开关点就会给可编程控制器PLC输入信号，这些信号经过PLC的逻辑运算后输出相应的开关量输出信号，对于开关量输出信号我们使用的是以太网通讯，就是把PLC的输出信号通过以太网传送给变频器的控制模块，较传统的继电器控制输出更方便，精度更高，还节约了材料，然后经变频器控制模块处理后输出电机所需要的数值，从而控制电机转动拉动钢丝绳对主钩进行升的动作。这就起到通过手柄对主钩控制的目的，这套控制系统中我们采用了PLC加变频器的组合，相比直接控制电机的系统更安全可靠，精度更高。因为可编程控制器PLC是一个可靠性极高的自动化产品，他抗干扰能力强，运算速度快，通讯能力强，程序易懂易编写；用变频器控制电机可以对电机转速进行控制、可以监控电机运行时的各项参数对电机进行安全保护、节省电能。他们组合到一起就形成了一套控制精度高、安全、节能环保的控制系统，这套系统对安全效率的作业有着重要意义。
3.驱动系统
本起重机的驱动系统就是运用变频器驱动电机控制各个机械动作，为什么用变频器驱动电机呢？上面控制系统中我已经提到，变频器可以对电机进行精准控制，比如对电机转速的控制，电机的工作频率是0-50HZ，我们在起重作业时需要的频率要分为快慢不同的档位，这样可以满足不同速度的作业要求，变频器中的多段速指令可以满足这一点，通过设置多段速指令可以把速度分为若干个频率区间，我们把手柄上的三个档位设置为一档10HZ，二档30HZ，三档50HZ，这样就可以通过手柄对变频器频率进行控制，从而控制电机的速度，而且还可以设置每一档达到固定频率的时间，比如设置一档加速时间为2秒，那么当手柄按到1当位置时，变频器驱动电机从0-10HZ的加速时间就是2秒；再如变频器对电机运行状态的监控，在变频器显示频上可以显示电机在运行时的各项参数，包括运行频率、电压、电流等基本运行参数，还包括电机运行故障时的过电压、过电流、过转矩、输入缺相、输出缺相等报警参数，这些参数可以让我们对电机运行状态了如指掌，使得调式方便，遇到故障时可以快速分析故障原因，从而节省了调式和排除故障的时间；再如变频器控制电机可以达到节能环保的目的，应用变频调速，可以大大提高电机转速的控制精度，使电机在最节能的转速下运行，在实际运行中，轻载运行的时间所占比例非常高，如采用变频调速，可大大提高轻载运行时的工作效率。因此，采用变频器驱动电机是一个精准、调式方便、检查方便，节能环保的方法，对安全效率的作业有着重要意义。
4.安全系统
本起重机的安全系统包括：各个机构的限位、视频监控系统、力矩限制器。各个机构的限位主要是对各机构的行程进行限位保护，如主副钩和变幅的的上升限位，当他们到达升位置的最高额度时，升限位的机械触点闭合给PLC输入一个开关量信号，经PLC处理可以控制PLC输出让它们停止上升动作。视频监控系统包括一个一分四显示器和4个摄像头，显示器放在司机室内，摄像头中3个放置在主钩、副钩、变幅卷扬机上方用来监视钢丝绳的绕线状态，一个放置于桅杆上用于监视起重机主副钩和工作面的状态。力矩限制器包括：显示器、主副钩取力传感器、度传感器、大风报警仪。主副钩取力传感器可以对主副钩的钢丝绳拉力采集信号换算成精度很高的吨位数；角度传感器可以计算桅杆的水平角度和工作幅度，大风报警仪可以测出室外的风速等级；显示器可以显示起重机主副钩起吊吨位、变幅桅杆的水平角度、工作幅度、室外风速等级，这些参数可以对整个吊重系统进行监控，这些采集到的信号会传送给力矩限制器的控制部分，经运算处理后力矩限制器将信号输出为常开或常闭开关量给PLC然后由PLC限制各个机构的运行，从而达到安全保护的作用。
综上所述，75吨全回转起重机的电气系统是一个安全可靠、准确度高、节能环保、便于检修的实用型系统，但是随着产品需求量的提高和科技的进步我们的设计需要不断的更新优化，欢迎大家批评指正。
参考文献：
《起重机设计规范》、《起重机械安全规程》、《起重机械超载保护装置安全技术规范》《起重机试验规范和程序》