起重机电气控制系统优化设计分析

起重机电气控制系统优化设计分析

缪晓明

江阴兴澄特种钢铁有限公司 邮编：214400 

摘要：如今我国运输业的快速发展，起重机在运输装卸过程工作中广泛应用。而起重机的运作离不开各种电气设备的支持，但电气故障的出现对起重机的运作效率和安全性都带来了不利影响。对此文章围绕起重机电气设备危害因素的影响进行分析，就危害因素的应对提出了系统优化设计的相关问题分析，并探讨电气设备危害因素的预防策略。

关键词：起重机；电气控制；系统优化

引言

现如今的世界范围当中，起重机得到了广泛的市场，相对于传统的起重机转动惯性大，噪音严重，工作效率低等问题，永磁电动机已经有了巨大的进步，不但使得结构空位的简单质量更轻，而且在性能方面也有着功率因数高，功率密度高等的优点，并且随着时代的不断发展，有越来越多高性能的永磁材料也会被不断地研发起来，使用的电机生产当中，其性能和能效的优势将会越发的明显。

1起重机的研究现状

作为现如今在工程建设当中必不可少的机械设备，国外早就已经在上个世纪80年代开始着手研究改造起重机，并且对于其中的核心零部件起重机的研究更是将其列为的重点项目。

在此后的半个多世纪，随着资源的兴起以及全球经济贸易化的推进，对于运输的需求也越来越高，因此就进行了一系列的建设活动，因此，起重机的起重能力也被随之而不断提高，除了能够配合工程的建设，在遇到突发情况的时候也可以进行及时的救助，因此，在这样复杂的情况之下，起重机也就因此得到了迅速的发展。并且在当时那个年代，最先开始使用船用起重机的大部分都是一些的发达国家，他们在起重机的设计与制造方面的技术在世界上都是处于领先地位的。

2起重机电气控制系统设计模块组成及功能介绍

液压起重机电气控制系统主要由电源管理模块、操作控制模块、发动机控制模块、液压控制模块、显示模块、远程管理模块和常规控制模块等组成。其功能主要有：控制功能，负责对发动机、液压泵、液压控制阀和整机的复合控制。检测和保护功能，则是通过一系列的传感器、油压开关、蜂鸣器、熔断器和触摸屏等对起重机的发动机、液压系统、气压系统和工作状态进行检测和保护。照明功能方面，主要有司机室厢灯、工作装置作业及检修灯；其它功能，主要有刮雨器、喷水器、空调和收放音机等。

3起重机电气控制系统设计原则、要求及内容

3.1设计原则

起重机电气控制系统的设计原则是：(1)最大限度满足机械和生产工艺对电气控制系统的要求；(2)在满足控制要求的前提下，设计方案要合理，并且方案力求经济简单，便于操作和维修，不要盲目追求高指标和自动化；(3)确保控制系统安全可靠工作；(4)遵守行业设计标准。在国家制定的标准下，要严格绘制电气图纸，结合实际情况加强制定设计标准。

3.2设计要求及内容

对起重机电气控制系统进行设计时，要结合实际情况将设计任务设置为最基础的方向，同时还要注意加强起重机电气控制设计理念，将相关的参数作为创新设计理念上的基础，明确电气控制的任务量，还要严格制定设计内容，设定一个符合电气控制中需要的标准，从而提高设计工作的效率比和质量。起重机电气控制系统设计的基本任务是控制要求设计、编制设备制造和使用维修过程中所必须的图纸、技术参数、设计说明等资料。其中图纸包括电气原理图、电气系统组件划分图、元器件选型及布置图、安装接线图、电气箱图、控制面板图等等。

4起重机电气控制系统中的优化设计分析

由上可知，在起重机电气控制系统中采用优化设计方法旨在通过串联、并联等方法来优化控制系统，以确保其结构的稳定性，使其发挥应有的作用，稳定地发挥功能。采用优化设计可以实现起重机的状态信息采集、指令发送等功能，降低起重机在使用过程中发生故障的概率，让相关工作高效稳定的落实。

4.1优化设计的综合性分析

从过往的优化设计情况来看，在一些特殊工况下优化设计效果突出。从目前来看，大吨位门式起重机在港口中得到了广泛应用，在实际发展过程中，对这种高速门式起重机的起重量和工作速度提出了全新的要求，想要让这些起重设备得到稳定运行，实现低速准确对位、轻载高速运行，就需要对其中电气控制系统进行合理设计。所谓优化设计就是在起重机内部构建两套电气控制系统，一般状态下一备一用，特殊情况下同时独立工作。常规的设计手段主要包括串联和并联两种，其中串联主要面向各连锁开关、安全保护开关和过流继电器触点等方面内容，避免回路出现断电情况，打造出优化安全保护系统，对电气控制回路进行优化。在实际应用过程中，下降深度限位、过流继电器触点、上升限位、运行小车过鞍梁保护触点、司机室开关触点、小车限位开关、桥架平台通道口连锁开关触点、大车限位开关、大车防撞连锁触点等都会受到优化设计的影响，在安全接触器的控制下完成正常运作。并联也是起重机电气控制优化技术设计中的关键，相比较串联技术而言，并联技术可以更好地单元进行控制，有效降低失效概率，尤其是港口内使用的门式起重机，在制动上效果突出，配合双制动器，完成同时工作。在这个过程中借助电磁力的方式实现了不同的回路控制效果，让整个系统得到安全可靠落实，不仅不会对起重机本身造成冲击，还会让制动更加平稳，在电气控制上可靠性突出。

4.2优化设计的细节性分析

常见的电气控制优化技术设计方法包括分析设计法和逻辑设计法，前者根据工艺生产需要正确选择单元电路，继而逐渐组装完善，这种设计方法没有固定流程，容易掌握，目前应用较广，但无法保证设计的控制系统最优。后者将电路中每一个子环节均单做逻辑变量，根据电路控制需要借助逻辑代数绘制优化线路架构，以此得到最优电气控制优化技术系统设计方案，但设计要求较高。在优化系统中包括优化CPU、优化控制网络、优化节点等，在专用的接口模块下采用专用光纤进行连接，确保电气控制网络始终处于正常的运作状态下，完成高效率的数据交换。

4.3优化设计的实例性分析

为了进一步验证，优化设计在起重机中的应用效果，确保起重机电气控制系统可以实现安全串联、并联设计，结合实际工程实例，对电气装置优化技术的应用效果展开进一步分析。以某港口使用大吨位高速门式起重机为试验对象，随机布置工作现场，观察设计出来港口门式起重机电气控制优化技术系统功能能够正常运行。根据实际运行情况来看，优化技术可以按照要求正常运行，也能够沿着规定运行轨迹路线完成工作，相应的参数也可以在交互界面中显示。在确认港口门式起重机电气控制优化技术系统功能得到满足，工程任务全部完成后，进一步对电气控制系统优化设计的调试结果分析，以此保证电气控制优化技术系统可以对港口门式起重机进行精确控制和保护。已知该港口内使用的大吨位高速门式起重机重50t，在明确其余控制参数的基础上，通过仿真分析的方式，在不同信号形式以及PID参数的情况下，各种电气控制命令，以此判断运行控制指令效果，运行过程中是否存在其他故障，明确大吨位高速门式起重机电气控制优化技术的响应效果。

结束语

随着我国经济发展的迅速腾飞，运输业也因此而高速的发展着，起重机的作用也因此而变得越发的重要，因此，设计合适的的控制系统也是至关重要的，因此，在现有的研究当中，我们可以利用控制系统中控制电机所使用的逆变器结构以及模拟电网时候所用的整流器结构，来进行仿真实验，从而论证闭环pi控制器在这两个系统当中是否可以有效进行控制，在后续的研究当中，我们可以建立异步电机与永磁同步电机的数学模型，来比较他们的优势与劣势，最后来设计操作系统，测试其有效性。

参考文献

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