交流变频轮胎起重机的制作方法
专利名称：交流变频轮胎起重机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种起重机，特别是一种交流变频轮胎起重机。
背景技术：
现有港口轮胎起重机所用动力为柴油机带动直流发电机发电作为各工 作机构的直流电动机的电源。直流电动机由于有机械式换向器致使直流电 动机成本高、维护麻烦、使用环境受到限制。相对直流电动机，交流电动 机，特别是鼠笼异步电动机具有结构简单，成本低，坚固耐用，运行可靠， 维护方便，惯性小，动态响应好等优点，经过近几年交流调速的研究，特 别是交流变频器技术的成熟应用，为港口轮胎起重机采用交流电动机提供 了条件。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有节能环保和价格低的交流变频轮胎起重 机。本发明的技术方案是，交流变频轮胎起重机，包括柴油机发电机组， 起升机构、行走机构、回转机构和变幅机构，其特征在于柴油机发电机 组的发电机为交流发电机；气泵电机、油泵电机、起升电机及其风机电机、 制动器电机、回转电机及其风机电机、变幅电机及其风机电机、制动器电 机和两台变频器分别与柴油机交流发电机组的电源或电网电源连接，可编 程序控制器PLC电源由柴油机交流发电机组或电网的三相电源经隔离变压器后产生的AC220V提供，行走电机和起升电机通过断路器分别与一个变频器的输出端连接，变幅电机与另一个变频器的输出端连接，左、右控 制台分别与可编程序控制器的输入模块连接，该可编程序控制器的输出模 块分别与两台变频器的调速端口连接。变频器与电源之间的电路上串接有 交流电抗器。本发明与现有技术比较具有节能环保和价格低的显著优点。
图l是本发明的主视图，图2是图1去掉吊臂和变幅机构的俯视图， 图3是本发明的电原理图。
具体实施方式
.-本发明为了解决现有港口轮胎起重机的起升、回转、行驶、吊臂变幅 所用直流电机及其调速系统的成本高、维修不方便，而且不能利用港口现 有交流电源，所造成的能源浪费和环境污染问题。为此，本发明将直流发 电机改为交流发电机及起升、回转、行驶和吊臂变幅的直流电机变为交流 电机。采用交流电机，可以用现有变频技术方便地实现无级调速，现结合 以上附图对本发明作进一步说明，本发明港口轮胎起重机的机械部分与现有轮胎起重机的行走机构9、回转机构2、变幅机构3、起升机构6、吊臂 7和吊钩8相同，所改变的部分是将柴油机带动直流发电机的直流发电机 变为交流发电机组成柴油交流发电机组1，所产生的380伏交流电作为本 发明轮胎起重机各驱动机构的交流电动机的电源。由于一般的港口都具有 交流电源，因而这种轮胎起重机在港口作业区内作业时可以利用港口的电 网提供的交流电源，而不需要柴油机驱动交流发电机工作，只是当起重机 转场作长距离移动时才需要发电机组提供电能，因此，此起重机具有节能、 环保的效果。本发明设有电网接线柜4，将港口电网上的电源与电控柜5 连接，在电网接线柜外可设置电缆巻筒，为起重机在港口作业区移动提供 足够长度的电缆。本发明的电控制原理是，本发明采用现有交流变频技术实现电动机的 无级调速，本发明釆用两台交流变频器，其型号分别是ATV71HD75N4， ATV71HD55N4，其中ATV71HD75N4变频器作起升和行走电动机调速， 因为起重机在移动时不作起重作业，两个电动机不会同时启动，另一台变 频器用于变幅电动机的调速。Ml气泵电机、M2油泵电机，SM回转电机， HMF起升电机风机电机、HMY制动器电机、SMF回转电机风机电机、SMY 制动器电机、LMF变幅风机电机、LMY变幅机构制动器电机及两台变频 器分别通过断路器Q5、 Q6、 Q7、 Q8、 Q9、 QIO、 Q11和Q12与港口电网 电源或柴油交流发电机组的电源连接，在变频器输入端串接有HL交流电 抗器，可以抑制变频器输入的谐波电流，改善功率因数。可编程序控制器 PLC电源由柴油交流发电机组或电网电源中的三项电源经隔离变压器后产 生的AC220V提供。左、右控制台的输出端分别与PLC的输入模块连接，PLC的输出模块分别与两台变频器连接。ATV71HD75N4变频器的输出端 分别与起升电机和行走电机连接，另一台变频器的输出端与变幅电机连接。本起重机可采用柴油机一交流发电机组或接公网电两种方式供电，其 电能通过断路器和交流接触器分配到各机构。电气系统由总电源部分，机构控制、辅助部分及安全保护装置组成。1总电源部分1.1柴油机与交流发电机同轴运行，其转速可由调速器FC调节，调定 在1450r/min至1500r/min，以达到调节发电机输出电压为400V±5% (三 相四线制)、频率50HZ的目的。司机室左前角有搭铁开关，司机上机后踩 下搭铁开关电瓶才能供电，扭动钥匙开关到启动状态，才能启动柴油机； 司机下车要松开搭铁开关。1.2交流发电机产生的交流电由各机构断路器和交流接触器提供给各 机构。1.3各机构辅助部分及PLC控制电源由变压器T1提供。2机构控制 2.1起升机构2.1.1 采用一台变频电机HM;变频器HINV和速度控制卡HPG对电 机HM进行调速,由司机室联动台上的主令控制器的档位来决定电动机运 行的不同速度，主令控制器的正反方向均设四档，对称控制，各档速度分 别为10%、 35%、 60%、 100% (110%)额定速度。其中第四档可由转换 开关切换为空钩高速档。系统采用主令档位给定开关量，输入至PLC的 输入模块，经软件处理后再由PLC的输出模块输出的开关量控制变频器 的调速端口，变频器即可输出不同的速度，从而达到调速控制。其各档速 度可以在变频的内部任意设定，以满足不同的调速要求。断路器控制变频 器HINV主电源通断；交流电抗器HL抑制变频器HINV输入的谐波电流， 改善功率因数；制动电阻用于吸收电动机再生制动产生的电能,縮短大惯量 负载断电后停车时间。断路器Q8 (—般为闭合状态)和交流接触器控制变 频电机风机HMF主电源；断路器Q8 (—般为闭合状态)和交流接触器控制起升制动电机HMY。2丄2控制电路由可编程序控制器PLC和变频器HINV组成，其控制 原理采用可编程序控制器PLC输入模块的输入点分别作为起升机构限 位、下降、起升、变频器控制、检测、故障输出、机构保护、电机调速的 输入信号。利用可编程序控制器PLC输出模块的输出点控制中间继电器和 指示灯，通过中间继电器分别控制源变频器风机交流接触器、起升制动电 机交流接触器、起升运行计时及变频器H1INV输入设置和检测控制;指示 灯指示起升正常和高度限位。2.2行走机构2.2.1采用一台变频电机GM;与起升机构共用变频器HINV进行调速， 原理同起升机构。两个机构切换由右联动台转换开关来控制交流接触器， 同时也促使变频器HINV参数切换。行走电机采用自冷式风扇，风量由电 机转速来控制。2.2.2控制部分由交流变频器HINV与可编控制器PLC组成行走机 构其控制原理不包括与起升机构共用的输入.输出点，行走机构利用PLC 可编程控制器的输入点，分别作为行走机构多速切换、保护作用的输入信 号。采用PLC可编程控制器输出模块的输出点控制中间继电器和指示灯， 通过中间继电器分别控制行走换挡电磁气阀.行走制动电磁气阀、行走倒车 蜂鸣器；指示灯指示行走正常和故障。2.3变幅机构2.3.1采用变频电机LM，变频器LINV对电机LM进行调速,由联动台 上的主令控制器的档位来决定电动机的速度。主令控制器的正反方向各设 四档，对称控制。各档的速度分别为10%、 35%、 60%、 100%额定速度。 其原理是主令控制器的不同档位给出的开关量输入到PLC的输入模块， 经软件处理后，再由PLC的输出模块输出的开关量信号控制变频器的调速端口，使变频器输出相应的速度。不同档位的速度给定值可以在变频器 的内部任意设定，以满足不同的调速要求。交流电抗器LL抑制变频器LINV输入的谐波电流，改善功率因数；制动电阻用于吸收电动机再生制动产生 的电能，縮短大惯量负载断电后停车时间。断路器Q10 (—般情况为闭合状态)和交流接触器控制变频电机风机LMF主电源。断路器QIO (—般为 闭合状态)和交流接触器控制变幅制动电机LMY主电源通电。2.3.2控制电路由PLC可编程控制器和LINV变频器组成，其控制原理 采用PLC可编程控制器的输入点分别作为变幅机构限位、增幅、减幅、变 频器控制、检测、故障输出、电机调速的输入信号。利用PLC可编程控制 器输出模块的输出点控制中间继电器和指示灯，通过中间继电器分别控制 变频电机风机接触器，变频电机风机接触器及变频器LINV输入设置和检 测控制；指示灯指示变幅正常和减幅限位。2.4回转机构2.4.1采用一台电机SM，通过交流接触器通断来切除电阻来调速.交流 接触器控制SM电机的正反运行，断路器Q9控制回转制动器电源，回转 制动器制动力矩由司机踩踏程度来确定，踩压幅度越大制动力矩越大，倒 极限位时为制动器额定制动力矩。2.4.2控制回路由PLC可编程控制器和交流接触器辅助触头组成，其 控制原理采用PLC可编程控制器的输入点，分别作为回转机构左、右旋 转、联锁、电源通断、运行控制、电机调速的输入信号。采用PLC可编程 控制器输出模块的输出点控制中间继电器和指示灯，通过中间继电器分别 控制接触器;指示灯指示旋转正常。3辅助部分3.1可编程控制器PLC与断路器Q5，交流接触器控制气泵电机Ml 运行。3.2可编程控制器PLC与断路器Q6、交流接触器控制油泵电机M2 运行。3.3整车照明系统和电磁阀由DC24V蓄电池及24V直流电源B供电。 3.4仪表显示由交流电流表A、交流电压表V、频率表HZ等组成。4安全保护装置4.1可编程控制器PLC控制机构运行，具有正常状态及故障显示。4.2设有控制电源紧停按钮。4.3动力电源及控制电源设有断路器及快速熔断器便于调试和维修。 4.4设有相序、欠压、过压保护(相序继电器)。 4.5设有过流保护装置。4.6控制回路采用24V直流电源和隔离变压器供电。4.7各机构控制柜设有保护接地。4.8装有微电脑力矩限制器。4.9起升高度、变幅减幅设有限位保护。
权利要求
1、交流变频轮胎起重机，包括柴油机发电机组，起升机构、行走机构、回转机构和变幅机构，其特征在于柴油机发电机组的发电机为交流发电机；气泵电机、油泵电机、起升电机及其风机电机、制动器电机、回转电机及其风机电机、变幅电机及其风机电机、制动器电机和两台变频器分别与柴油机交流发电机组的电源或电网电源连接，可编程序控制器PLC电源由柴油机交流发电机组或电网的三相电源经隔离变压器后产生的AC220V提供，行走电机和起升电机通过断路器分别与一个变频器的输出端连接，变幅电机与另一个变频器的输出端连接，左、右控制台分别与可编程序控制器的输入模块连接，该可编程序控制器的输出模块分别与两台变频器的调速端口连接。
2、 如权利要求1的交流变频轮胎起重机，其特征在于变频器与电源 之间的电路上串接有交流电抗器。
全文摘要
交流变频轮胎起重机，涉及一种起重机，本发明的目的是提供一种具有节能环保和价格低的交流变频轮胎起重机。本发明的技术方案是，交流变频轮胎起重机，包括柴油机发电机组，柴油机发电机组的发电机为交流发电机；起升电机、回转电机、变幅电机和两台变频器分别与柴油机交流发电机组的电源或电网电源连接，可编程序控制器PLC电源由柴油机交流发电机组或电网的三相电源经隔离变压器后产生的AC220V提供，行走电机和起升电机分别与一个变频器的输出端连接，变幅电机与另一个变频器的输出端连接，左、右控制台分别与可编程序控制器的输入模块连接，该可编程序控制器的输出模块分别与两台变频器的调速端口连接。本发明用于港口起重。
文档编号B66C23/06GK101214907SQ20071030483
公开日2008年7月9日 申请日期2007年12月29日 优先权日2007年12月29日
发明者刘文明, 孙明尧, 张理科, 徐长生 申请人:卫华集团有限公司
技术领域：
本发明涉及一种起重机，特别是一种交流变频轮胎起重机。
背景技术：
现有港口轮胎起重机所用动力为柴油机带动直流发电机发电作为各工 作机构的直流电动机的电源。直流电动机由于有机械式换向器致使直流电 动机成本高、维护麻烦、使用环境受到限制。相对直流电动机，交流电动 机，特别是鼠笼异步电动机具有结构简单，成本低，坚固耐用，运行可靠， 维护方便，惯性小，动态响应好等优点，经过近几年交流调速的研究，特 别是交流变频器技术的成熟应用，为港口轮胎起重机采用交流电动机提供 了条件。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有节能环保和价格低的交流变频轮胎起重 机。本发明的技术方案是，交流变频轮胎起重机，包括柴油机发电机组， 起升机构、行走机构、回转机构和变幅机构，其特征在于柴油机发电机 组的发电机为交流发电机；气泵电机、油泵电机、起升电机及其风机电机、 制动器电机、回转电机及其风机电机、变幅电机及其风机电机、制动器电 机和两台变频器分别与柴油机交流发电机组的电源或电网电源连接，可编 程序控制器PLC电源由柴油机交流发电机组或电网的三相电源经隔离变压器后产生的AC220V提供，行走电机和起升电机通过断路器分别与一个变频器的输出端连接，变幅电机与另一个变频器的输出端连接，左、右控 制台分别与可编程序控制器的输入模块连接，该可编程序控制器的输出模 块分别与两台变频器的调速端口连接。变频器与电源之间的电路上串接有 交流电抗器。本发明与现有技术比较具有节能环保和价格低的显著优点。
图l是本发明的主视图，图2是图1去掉吊臂和变幅机构的俯视图， 图3是本发明的电原理图。
具体实施方式
.-本发明为了解决现有港口轮胎起重机的起升、回转、行驶、吊臂变幅 所用直流电机及其调速系统的成本高、维修不方便，而且不能利用港口现 有交流电源，所造成的能源浪费和环境污染问题。为此，本发明将直流发 电机改为交流发电机及起升、回转、行驶和吊臂变幅的直流电机变为交流 电机。采用交流电机，可以用现有变频技术方便地实现无级调速，现结合 以上附图对本发明作进一步说明，本发明港口轮胎起重机的机械部分与现有轮胎起重机的行走机构9、回转机构2、变幅机构3、起升机构6、吊臂 7和吊钩8相同，所改变的部分是将柴油机带动直流发电机的直流发电机 变为交流发电机组成柴油交流发电机组1，所产生的380伏交流电作为本 发明轮胎起重机各驱动机构的交流电动机的电源。由于一般的港口都具有 交流电源，因而这种轮胎起重机在港口作业区内作业时可以利用港口的电 网提供的交流电源，而不需要柴油机驱动交流发电机工作，只是当起重机 转场作长距离移动时才需要发电机组提供电能，因此，此起重机具有节能、 环保的效果。本发明设有电网接线柜4，将港口电网上的电源与电控柜5 连接，在电网接线柜外可设置电缆巻筒，为起重机在港口作业区移动提供 足够长度的电缆。本发明的电控制原理是，本发明采用现有交流变频技术实现电动机的 无级调速，本发明釆用两台交流变频器，其型号分别是ATV71HD75N4， ATV71HD55N4，其中ATV71HD75N4变频器作起升和行走电动机调速， 因为起重机在移动时不作起重作业，两个电动机不会同时启动，另一台变 频器用于变幅电动机的调速。Ml气泵电机、M2油泵电机，SM回转电机， HMF起升电机风机电机、HMY制动器电机、SMF回转电机风机电机、SMY 制动器电机、LMF变幅风机电机、LMY变幅机构制动器电机及两台变频 器分别通过断路器Q5、 Q6、 Q7、 Q8、 Q9、 QIO、 Q11和Q12与港口电网 电源或柴油交流发电机组的电源连接，在变频器输入端串接有HL交流电 抗器，可以抑制变频器输入的谐波电流，改善功率因数。可编程序控制器 PLC电源由柴油交流发电机组或电网电源中的三项电源经隔离变压器后产 生的AC220V提供。左、右控制台的输出端分别与PLC的输入模块连接，PLC的输出模块分别与两台变频器连接。ATV71HD75N4变频器的输出端 分别与起升电机和行走电机连接，另一台变频器的输出端与变幅电机连接。本起重机可采用柴油机一交流发电机组或接公网电两种方式供电，其 电能通过断路器和交流接触器分配到各机构。电气系统由总电源部分，机构控制、辅助部分及安全保护装置组成。1总电源部分1.1柴油机与交流发电机同轴运行，其转速可由调速器FC调节，调定 在1450r/min至1500r/min，以达到调节发电机输出电压为400V±5% (三 相四线制)、频率50HZ的目的。司机室左前角有搭铁开关，司机上机后踩 下搭铁开关电瓶才能供电，扭动钥匙开关到启动状态，才能启动柴油机； 司机下车要松开搭铁开关。1.2交流发电机产生的交流电由各机构断路器和交流接触器提供给各 机构。1.3各机构辅助部分及PLC控制电源由变压器T1提供。2机构控制 2.1起升机构2.1.1 采用一台变频电机HM;变频器HINV和速度控制卡HPG对电 机HM进行调速,由司机室联动台上的主令控制器的档位来决定电动机运 行的不同速度，主令控制器的正反方向均设四档，对称控制，各档速度分 别为10%、 35%、 60%、 100% (110%)额定速度。其中第四档可由转换 开关切换为空钩高速档。系统采用主令档位给定开关量，输入至PLC的 输入模块，经软件处理后再由PLC的输出模块输出的开关量控制变频器 的调速端口，变频器即可输出不同的速度，从而达到调速控制。其各档速 度可以在变频的内部任意设定，以满足不同的调速要求。断路器控制变频 器HINV主电源通断；交流电抗器HL抑制变频器HINV输入的谐波电流， 改善功率因数；制动电阻用于吸收电动机再生制动产生的电能,縮短大惯量 负载断电后停车时间。断路器Q8 (—般为闭合状态)和交流接触器控制变 频电机风机HMF主电源；断路器Q8 (—般为闭合状态)和交流接触器控制起升制动电机HMY。2丄2控制电路由可编程序控制器PLC和变频器HINV组成，其控制 原理采用可编程序控制器PLC输入模块的输入点分别作为起升机构限 位、下降、起升、变频器控制、检测、故障输出、机构保护、电机调速的 输入信号。利用可编程序控制器PLC输出模块的输出点控制中间继电器和 指示灯，通过中间继电器分别控制源变频器风机交流接触器、起升制动电 机交流接触器、起升运行计时及变频器H1INV输入设置和检测控制;指示 灯指示起升正常和高度限位。2.2行走机构2.2.1采用一台变频电机GM;与起升机构共用变频器HINV进行调速， 原理同起升机构。两个机构切换由右联动台转换开关来控制交流接触器， 同时也促使变频器HINV参数切换。行走电机采用自冷式风扇，风量由电 机转速来控制。2.2.2控制部分由交流变频器HINV与可编控制器PLC组成行走机 构其控制原理不包括与起升机构共用的输入.输出点，行走机构利用PLC 可编程控制器的输入点，分别作为行走机构多速切换、保护作用的输入信 号。采用PLC可编程控制器输出模块的输出点控制中间继电器和指示灯， 通过中间继电器分别控制行走换挡电磁气阀.行走制动电磁气阀、行走倒车 蜂鸣器；指示灯指示行走正常和故障。2.3变幅机构2.3.1采用变频电机LM，变频器LINV对电机LM进行调速,由联动台 上的主令控制器的档位来决定电动机的速度。主令控制器的正反方向各设 四档，对称控制。各档的速度分别为10%、 35%、 60%、 100%额定速度。 其原理是主令控制器的不同档位给出的开关量输入到PLC的输入模块， 经软件处理后，再由PLC的输出模块输出的开关量信号控制变频器的调速端口，使变频器输出相应的速度。不同档位的速度给定值可以在变频器 的内部任意设定，以满足不同的调速要求。交流电抗器LL抑制变频器LINV输入的谐波电流，改善功率因数；制动电阻用于吸收电动机再生制动产生 的电能，縮短大惯量负载断电后停车时间。断路器Q10 (—般情况为闭合状态)和交流接触器控制变频电机风机LMF主电源。断路器QIO (—般为 闭合状态)和交流接触器控制变幅制动电机LMY主电源通电。2.3.2控制电路由PLC可编程控制器和LINV变频器组成，其控制原理 采用PLC可编程控制器的输入点分别作为变幅机构限位、增幅、减幅、变 频器控制、检测、故障输出、电机调速的输入信号。利用PLC可编程控制 器输出模块的输出点控制中间继电器和指示灯，通过中间继电器分别控制 变频电机风机接触器，变频电机风机接触器及变频器LINV输入设置和检 测控制；指示灯指示变幅正常和减幅限位。2.4回转机构2.4.1采用一台电机SM，通过交流接触器通断来切除电阻来调速.交流 接触器控制SM电机的正反运行，断路器Q9控制回转制动器电源，回转 制动器制动力矩由司机踩踏程度来确定，踩压幅度越大制动力矩越大，倒 极限位时为制动器额定制动力矩。2.4.2控制回路由PLC可编程控制器和交流接触器辅助触头组成，其 控制原理采用PLC可编程控制器的输入点，分别作为回转机构左、右旋 转、联锁、电源通断、运行控制、电机调速的输入信号。采用PLC可编程 控制器输出模块的输出点控制中间继电器和指示灯，通过中间继电器分别 控制接触器;指示灯指示旋转正常。3辅助部分3.1可编程控制器PLC与断路器Q5，交流接触器控制气泵电机Ml 运行。3.2可编程控制器PLC与断路器Q6、交流接触器控制油泵电机M2 运行。3.3整车照明系统和电磁阀由DC24V蓄电池及24V直流电源B供电。 3.4仪表显示由交流电流表A、交流电压表V、频率表HZ等组成。4安全保护装置4.1可编程控制器PLC控制机构运行，具有正常状态及故障显示。4.2设有控制电源紧停按钮。4.3动力电源及控制电源设有断路器及快速熔断器便于调试和维修。 4.4设有相序、欠压、过压保护(相序继电器)。 4.5设有过流保护装置。4.6控制回路采用24V直流电源和隔离变压器供电。4.7各机构控制柜设有保护接地。4.8装有微电脑力矩限制器。4.9起升高度、变幅减幅设有限位保护。
权利要求
1、交流变频轮胎起重机，包括柴油机发电机组，起升机构、行走机构、回转机构和变幅机构，其特征在于柴油机发电机组的发电机为交流发电机；气泵电机、油泵电机、起升电机及其风机电机、制动器电机、回转电机及其风机电机、变幅电机及其风机电机、制动器电机和两台变频器分别与柴油机交流发电机组的电源或电网电源连接，可编程序控制器PLC电源由柴油机交流发电机组或电网的三相电源经隔离变压器后产生的AC220V提供，行走电机和起升电机通过断路器分别与一个变频器的输出端连接，变幅电机与另一个变频器的输出端连接，左、右控制台分别与可编程序控制器的输入模块连接，该可编程序控制器的输出模块分别与两台变频器的调速端口连接。
2、 如权利要求1的交流变频轮胎起重机，其特征在于变频器与电源 之间的电路上串接有交流电抗器。
全文摘要
交流变频轮胎起重机，涉及一种起重机，本发明的目的是提供一种具有节能环保和价格低的交流变频轮胎起重机。本发明的技术方案是，交流变频轮胎起重机，包括柴油机发电机组，柴油机发电机组的发电机为交流发电机；起升电机、回转电机、变幅电机和两台变频器分别与柴油机交流发电机组的电源或电网电源连接，可编程序控制器PLC电源由柴油机交流发电机组或电网的三相电源经隔离变压器后产生的AC220V提供，行走电机和起升电机分别与一个变频器的输出端连接，变幅电机与另一个变频器的输出端连接，左、右控制台分别与可编程序控制器的输入模块连接，该可编程序控制器的输出模块分别与两台变频器的调速端口连接。本发明用于港口起重。
文档编号B66C23/06GK101214907SQ20071030483
公开日2008年7月9日 申请日期2007年12月29日 优先权日2007年12月29日
发明者刘文明, 孙明尧, 张理科, 徐长生 申请人:卫华集团有限公司
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