京沪铁路客运专线450t提梁机的电气控制技术

正在建设的京沪高速铁路客运专线双线铁路全长1318km，设计时速为350km/h，总投资2209.4亿元。全线桥梁所占的比例约为80.5%，以 32m/900t混凝上箱梁为主，采用预制架设的方案，需要配备专业的提、运、架设备。桥梁的预制、运输，架设对设备的安全性、可靠性和稳定性提出了很高的要求。针对铁路客运专线梁场的需要，设计了2×450t轮轨式提梁机，该机的电气系统较以往的同类产品有较大改进。

1、提梁机概况

2×450t轮轨式提梁机由2台450t门式起重机组成，作业时2台门式起重机同时抬起箱梁、同步运行，用于架设最初的箱梁、拼装架桥机及将运梁车吊全桥面。

该机额定起吊重量为450t，净跨宽为38m，净起升高度25m。大车金属结构由2片主梁、刚性支腿和柔性支腿等组成。起重小车由4套卷筒组、4套传动机构、4套滑轮组、1套吊具、2台小车架和小车走行机构等组成。可实现重载直行和通过小车移动实现箱梁横移。大车运行速度0～12m/min，小车运行速度0～8m/min，起升速度0～0.5m/min(满载)。

450t提梁机结构如图1所示。

2、提梁机电气系统

走行机构和起升机构采用变频技术，由PLC控制，整机功率约为160kW。

电气系统框图如图2所示。

2.1　电气驱动系统

电气系统采用全变频驱动方式，采用日本安川变频器，该变频器具有针对起重机的特殊应用功能。

(1)能通过程序直接设置成起重机功能模式，在终端对数字输出编程后即可作为制动控制信号，实现制动器顺序制动功能。以往不采用变频器控制时，往往启动电流和机械冲击很大，在时序配合不好时还会产生溜钩现象，起升和下放的速度无法控制。

(2)具备高起动力矩、快速响应的功能，可在几毫秒内从零增加到全负荷力矩。

正确选型情况下，能够可靠地提供最高达250%的电机力矩，包括在零速度或经过零速度时。

(3)精确的速度控制和快速电气制动。

(4)变频调速的特性和直流电机相同。基速以下调速机械特性是一组平行直线，特性硬、负荷变化时转速下降很小;载荷下降时，特性延伸到第4象限，处于再生制动，依旧保持电动状态时的特性硬度，不会出现溜钩现象。

2.1.1大车走行驱动

大车两侧走行驱动共采用8台变频电机(每侧各4台电机，型号为YZPEJ160M2-8，功率为5.5kw)，分别由2台变频器来驱动每一侧的走行电机。选用日本安川CIMR～F784030变频器，采用V/F控制模式。其速度初步设定为20%、50%、100%的额定速度(可根据现场情况调整)。当大车运行速度由高速转向低速或回零时，电动机处在发电制动状态，这部分能量通过变频器制动单元经制动电阻发热消耗，运行机构制动减速。每台电机上自带有制动电磁铁，电气制动后再机械制动，以保证制动平稳无冲击。

2.1.2小车走行驱动

小车走行驱动共采用4台变频电机(型号为 YZPEJ-8，功率为2.2kw)，由1台变频器来驱动走行电机。选用日本安川CIMR-F784015变频器，采用V/F控制模式。其速度初步设定为 20%、50%、100%的额定速度(可根据现场情况调整)。当小车运行速度由高速转向低速或回零时，电动机处于发电制动状态，这部分能量通过变频器制动单元(内置型)经制动电阻发热消耗，运行机构制动减速。

2.1.3起升系统驱动

起升系统有4套卷筒组，分别由4台变频电机驱动(型号为YZP225S-8，功率为22kw)，由4台变频器分别驱动4台起升电机。

变频器采用矢量开环控制模式，能通过程序直接设置成起重机功能模式，在终端对数字输出编程后即可作为制动控制信号，实现顺序制动功能。

每个起升卷筒配有1套液压块式制动器(高速制动)和1套液压钳盘制动器(低速制动)。工作时首先打开低速制动器，变频器检测转矩建立情况，当转矩达到要求时，输出松闸信号进入PLC，由PLC发出松闸指令，高速制动器打开，开始工作;停止工作时，首先电气制动。再高速制动器闭合。最后低速制动器闭合，夹紧卷筒。