Информационные материалы

В 2011 году одна из организаций, занимающихся ремонтом и модернизацией кранов, обратилась с просьбой разработать проект по реконструкции электрооборудования и системы управления электрическим мостовым краном  с асинхронными электродвигателями с фазным ротором.
Кран проработал 20 лет, диапазоны регулирования скоростей механизмов подъёмов и передвижения соответствовали требованиям технологических процессов, однако существующая система управления не полностью соответствовала требованиям «Правилам устройства и безопасной эксплуатации грузоподъёмных кранов» ПБ10-382-00 и местным инструкциям. Естественно, что и часть оборудования уже выработала свой ресурс, и требовала замены.
1.Требования Заказчика при разработке проекта модернизации системы управления краном

1.1. Цели модернизации электрооборудования и системы управления краном.
Целью модернизации является повышение надёжности и безопасности кранов. Новое оборудование позволит сократить расходы на ремонт и обслуживание электрооборудования, уменьшить потери от простоев и затраты на электроэнергию, улучшить условия труда машинистов крана.
1.2.Требования к модернизации.
1.2.1.Разработка проекта модернизации, монтаж и наладка электроприводов, систем контроля и управления механизмами:
- главного и вспомогательного подъёмов;
- передвижения крана;
- передвижения тележки.
1.2.2.Разработанная  документация должна соответствовать требованиям «Правил устройства и безопасной эксплуатации грузоподъёмных кранов (ПБ10-382-00)», «Правил устройства электроустановок» (ПУЭ) и других руководящих документов.
1.2.3.Оборудование кранов должно обеспечить надёжную и бесперебойную работу всех механизмов, предусмотренных паспортом крана.
1.2.4.Электрооборудование кранов должно обеспечивать работу с оборудованием, используемым при эксплуатации в цехе.
1.3.Технические требования, которые необходимо учесть при проведении  модернизации.
1.3.1.Реконструкция существующей кабины управления, оснащённой креслом-пультом с виброизоляцией, системами кондиционирования, вентиляции и отопления воздуха.
1.3.2.Установить регистраторы параметров работы механизмов главного и вспомогательного подъёмов.
1.3.3.Установить следующие приборы безопасности:
1.3.4.Ограничители для защиты от столкновения с соседним краном и тупиковыми упорами (обеспечить подход на малой скорости);
1.3.5.Ограничители верхнего и нижнего положения крюковой подвески на механизмах главного и вспомогательного подъёмов, а также дополнительные ограничители, срабатывающие до основных ограничителей, переводящих схему на пониженную скорость подъёма;  
1.3.6.Ограничители массы поднимаемого груза для главного и вспомогательного подъёмов.
1.3.7.Ограничители крайних положений для тележки (обеспечить подход на малой скорости);
1.3.8.Выключатели безопасности для контроля состояния калиток при выходе на мост и на кран и люка выхода из кабины на мост;
1.3.9.Устройство защиты от спадания каната.
При разработке проекта за основу взять существующую принципиальную схему и применить современное оборудование и материалы.
2.Основные технические решения разработки проекта.
2.1.Электроснабжение и электрические защиты.
Питание электрооборудования крана осуществляется от существующих в пролёте троллей. Напряжение – трёхфазное, 0,4 КВ, 50Гц. Токосъёмники – скользящие.
Вводной выключатель предназначен для дистанционного включения и отключения питающего напряжения со шкафа автоматики. Нулевой контактор выполняет роль устройства безопасности от несанкционированного доступа на электротехническую галерею, мост и тележку, а также при возникновении нештатных ситуаций на кране или в ближайшем его окружении.
Защита отходящих линий к шкафам электроприводов механизмов по условиям термической устойчивости осуществляется автоматическими выключателями с комбинированной тепловой и мгновенной защитой. Защита двигателей и статорной электрической проводки от превышения статорных токов осуществляется с помощью токовых реле типа РЭО.
2.2.Система управления краном.
На кране установлены асинхронные электродвигатели с фазным ротором. Для таких электродвигателей применяются  контактно-контроллерные системы управления с регулированием сопротивления в цепи ротора.
Для механизмов подъёмов до модернизации применялась схема с динамическим торможением, в модернизированной схеме применяется та же схема с некоторыми улучшениями.
Отличительной особенностью модернизированной схемы является общий для обоих подъёмов командоконтроллер и ключ выбора работающего подъёма, что, в общем случае, соответствует требованиям исключения совместной работы обоих подъёмов для монтажных кранов.
Для механизмов передвижения до модернизации применялась схема с торможением противовключением, в модернизированной схеме применяется та же схема с несколькими изменениями.
Первое – в схеме до модернизации торможение механизма при установке командоконт-роллера в нулевое положение осуществлялось механическим тормозом.
В модернизированной схеме введён ножной выключатель (педаль), при нажатии которой
осуществляется электрическое торможение противовключением. При отпускании педали
накладывается механический тормоз.
Второе- в схеме до модернизации применялась не вполне настраиваемая и адекватная схема контроля ЭДС роторной цепи.
В модернизированной схеме применён датчик контроля частоты вращения вала электродвигателя. По величине напряжения тахогенератора формируется сигнал окончания процесса торможения противовключения, а также темп разгона и замедления механизма и осуществляется формирование графика на операторской панели.
Как видно из приведённых выше требований  создание  современной интеллектуальной системы управления возможно только с применением  микро-процессорного контроллера, в нашем случае S7-1200 (МПК) фирмы SIEMENS. МПК, установленные в шкафу автоматики, управления механизмами подъёмов и передвижения, объединены в мощный системный контроллер крана. Сигналы от реле, командоконтроллеров, концевых выключателей поступают на входные модули МПК, где обрабатываются по определённому алгоритму, и передаются на выходные модули, с которых сигналы поступают на контакторы, сигнальные и звуковые индикаторы.
Операторская панель, установленная на двери шкафа управления в кабине, предназначена для отображения текущих и аварийных сигналов, часовых и суточных трендов токов электродвигателей и скорости для механизмов передвижения. С операторской панели при наладке и настройке вводятся параметры для формирования разгона и торможения механизмов.
Для управления электродвигателями применены контакторы типа SIRIUS фирмы SIEMENS.
Всё оборудование встроены в шкафы PROVENTO со степенью защиты IP54. Все шкафы снабжены вентиляторами охлаждения и терморегуляторами.  
2.3.Кабина управления.
Из кабины управления производится управление краном. В кабине управления находится следующее оборудования:
- кресло-пульт с необходимыми органами управления и сигнализации:
- шкаф автоматики:
- кондиционер;
- обогреватель;
- две розетки для бытовых нужд и подключения программатора;
- два светильника и выключатели для них;
- регистратор параметров;
- щиток ремонтного освещения.
2.4.Шкаф управления механизмами подъёмов.
Шкаф управления механизмами подъёмов предназначен для управления режимами работы вспомогательного и главного подъёмов.
2.5.Шкаф управления механизмами передвижения.
Шкаф управления механизмами предназначен  для управления режимами работы механизмами передвижения тележки и крана.
2.6.Вводное устройство.
Шкаф вводного устройства предназначен для подключения крана к цеховой сети, оперативного управления электрооборудованием крана, преобразования напряжений до необходимого уровня, обеспечения организационных и технических мероприятий при ремонтах и наладке электрооборудования.
2.7.Оборудование на мосту и тележке крана.
Помимо электродвигателей и гидротолкателей на мосту установлено следующее оборудование:
- четыре щитка ремонтного освещения;
- четыре светильника подкранового освещения;
- трансформатор подкранового освещения.
При обсуждении проекта с основным Заказчиком в качестве единственного возражения против нашего проекта было применение МПК S7-1200. Требовали применить микропроцессорный контроллер S7-300  фирмы SIEMENS. Учитывая, что в 2011 году SIEMENS объявил о скором выходе на рынок МПК типа S7-1500 и снятии с производства МПК S7-300, мы не имели права принять решение о применении S7-300. Нас, естественно удалили из тендера, и вероятнее всего приняли решение применить в проекте  частотный электропривод.  Богатая была организация Заказчика, сейчас не знаем.
В 2012 -2013 годах мы применили в различных проектах шестнадцать  МПК типа S7-1200, накопили определённый опыт, хорошо понимаем – это надёжный контроллер для любого применения и мы были правы в крановом проекте.
 В настоящее время, естественно, проводятся капитальные ремонты, модернизация электрооборудования грузоподъёмных кранов. Но так как  богатство некоторых организаций ушло в переносном смысле в песок, имеет смысл вернуться и к разработанному нами проекту.
Если кто-то пожелает более подробно ознакомиться с этим проектом-просим обращаться.