摘 要

本文以MQ4038港口门机作为设计对象，对门机的辅助电气系统进行了范围上的界定，并以此为基础，以《港口起重运输机械设计手册》为核心，参考了由无锡市锡山港口起重机械有限公司提供的图纸以及武汉港迪电气公司提供的材料，伴以设备生产厂家的产品说明书和与生产厂家、老师、同学的沟通完成了以下设计。制定了电气系统的总体设计方案，绘制了电气图《总电源及安全隔离电源》。以此为基础完成了《总电源控制》、《PLC电源及硬件构成》、《PLC输出控制电路》、《安全辅助电源》、《安全辅助电源2》、《下部安全辅助电源》这些图纸。在与设备生产厂家的沟通以及查阅设计手册后完成了主要辅助电气设备的选型、电源与一部分电缆系统的设计。最后在设计电气布置的同时完成了电气控制柜与控制箱的选型并绘制了《机房电气布置》。

关键词：门机；辅助电气系统；电源；电缆系统；电气控制柜；

The Design of the Auxiliary Electrical System in The Crane MQ4038

Abstract

The design is for a crane MQ4038 work in harbour. We first define the scope of the auxiliary electrical system. Based on the scope, according to the Design manual of Port Crane and Conveyor, taking documents and drawings provided by Wuxi Xishan Harbour Crane Machinery and Wuhan GUIDE Electric Company as an example, after I checked the manual of chosen products and talked with producers, my teacher and my teammates, I finished the following design. I formulate the scheme of the general design of the auxiliary electrical system and draw the Main Power and Security Isolated Powers. Based on the general design, I finished the Control of the Main Power, the PLC Power and the construction of its hardwares, the Control Circuit of the Output of the PLC, the Security Auxiliary Power,the Security Auxiliary Power II, the Security Auxiliary Power for the Underpart. After communicating with the equipment manufactures and consulting the design manual, I finished the selection of main auxiliary equipment, the design of power supply and a part of the cable system. Finally, I design the layout of the electrical equipment and finish the selection of the electrical control cabinets and box at the same time and draw the Layout of the Electrical Equipment.

Key Words:Crane; Auxiliary Electrical System; Power Supply; Cable System; Electrical Control Cabinet;

目录

第1章 绪论 1

1.1 起重机简介 1

1.2 目的和意义 1

1.3 本文的主要设计内容 2

第2章 MQ4038门机辅助电气系统设计要求 3

2.1 电气系统分析 3

2.2 辅助电气系统设计范围界定 3

第3章 电气系统总体设计方案 5

3.1 总体设计描述 5

3.2 总体设计方案 5

第4章 主要辅助电气设备选型设计 7

4.1 总电源及安全隔离电源中的主要辅助电气设备选型 7

4.2 总电源控制中的主要辅助电气设备选型 8

4.3 PLC电源及硬件构成中的主要辅助电气设备选型 8

4.4 PLC输出控制电路中的主要辅助电气设备选型 9

4.5 安全辅助电源中的主要辅助电气设备选型 9

4.6 下部安全辅助电源中的主要辅助电气设备选型 10

第5章 电源与电缆电线系统设计 11

5.1 电源设计 11

5.1.1 为控制电路供电的220V控制电源的设计 11

5.1.2 为四大机构以及油泵供电的380V总电源的设计 13

5.1.3 为安全辅助电路供电以及为司机室、机房内的空调等设备供电的220V隔离电源的设计 14

5.1.4 提供筒体照明以及各处插座电力的36V插座电源的设计 15

5.1.5 为机房屋顶风机以及A1柜换气扇供电的380V三相插座电源的设计 15

5.2 电缆电线系统设计 15

5.2.1 电缆电线型号的确定 15

5.2.2 电线电缆截面积计算 15

5.2.3 中心集电环选型 19

第6章 电气控制柜与电气设备布置设计 20

6.1 电气控制柜选型 20

6.2 电气设备布置 20

第7章 结论 21

7.1 经济性分析 21

7.2 总结 21

中外文参考文献 22

致谢 23

第1章 绪论

1.1 起重机简介

在现在这个强调物流、生产贸易全球化的时代，运输成了第一第二产业不可缺少的一部分。在运输过程中，海运成了一个主要的运输方式。空运成本太高，陆运成本不低而且无法长距离大量运输。大宗货物的运输，只能主要依靠海运。随着集装箱的发明，大型货轮的制造，以及经济全球化进程的推进，港口的货运量与日俱增。起重机作为装卸船只、堆场管理、装卸货车必要的机械，成为了工厂、港口等场合不可缺少的的设备。随着科技的发展、生产的需求，起重机的功能和载荷能力都在不断的进步。在过去几年的学习中，确实可以通过设计起重机时的不同来切身体会到这种变化。

1. 向大型化发展。起重机的起重量以夸张的速度变大，在这个过程中，对钢结构的需求、对电机的需求也在随之变大。国标中的细节也在随之变化，虽然老国标依然可以使用，但是新国标在计算钢结构方面与老国标相比差别很大。这是新时代对起重机钢结构提出的新要求，更高强度的钢结构、更长的使用寿命、更小的变形、更高的稳定性。随着这些新要求的产生，更多的新材料、新焊条、更优秀的结构设计方案、更科学的结构校核方式不断出现。这一切都是随着对起重机更大的这一需求发生的。
2. 向人性化发展。随着起重机主要功能——起重量的增大，对司机室舒适度也提出了更高的要求。无论是司机室的空调还是对司机室座椅舒适度的要求都体现了人性化这一概念。这样人性化的改变改善了司机的工作环境，降低了司机的疲劳速度，提高了司机持续工作的时间，不仅驾驶起重机变得舒适（和以前的极不舒适巨大振动相比）。
3. PLC以及变频器的大规模使用完全替代了之前的大量继电器以及变速电阻的使用。这部分的改进使得起重机工作时出错的可能性大大降低，变频器的使用也使得电机的工作能力大大提升。
4. 采用新技术保证起重机质量。设计时通过对起重机进行有限元分析保证了结构的设计强度，不仅更可靠，也大大缩短了设计时间。运用各种故障诊断系统，不仅能在出现故障后最快速度找出问题点，同时声发射技术的不断进步也将可以使我们更准确的掌握钢结构实时情况，甚至能提前预测到过去不可能预测的疲劳失效。这些新技术不但保证了大型起重机的安全性，同时也提高了生产效率，减少了维修时间，甚至可以提前发现，避免一部分维修时间。

1.2 目的和意义

在这样一个时代，起重机的应用非常广泛，作为一名机械专业的学生，毕业前参与设计一台起重机是非常有意义的。在这段设计过程中，我们能重新审视过去四年的学习，通过这次毕业设计，我们完成对过去四年机电传动、起重机、PLC等课程的复习以及再次总结，最终将其应用于这次的起重机辅助电气设备设计中。

1.3 本文的主要设计内容

1. 门机辅助电气系统设计范围界定
2. 电气系统总体设计方案制定
3. 主要辅助电气设备选型设计
4. 电源与电缆电线系统设计
5. 电气控制柜设计与电气设备布置设计

第2章 MQ4038门机辅助电气系统设计要求

2.1 电气系统分析

为了满足一台门机基本的作业要求，它的电气系统至少需要起升机构、变幅机构、回转机构、大车运行机构以及为各机构供电的电源与电缆电线系统。此外，采集操作者对各大机构控制的操作台，将包括操作台信号、各开关信号（限位开关、力矩开关、光电耦合开关等）等与起重机工作状态有关的信号传递给PLC，再通过PLC控制各台变频器，最终完成对电机的控制，以使门机达到作业要求。另外，根据国标，我们还需要风速仪、空警灯、各照明灯；根据电机工况的需求，我们还需要制动器、风机、柜换气扇；根据PLC、变频器以及各接触器、线圈的工作需求，我们还需要换气扇或者空调；最后，出于司机工作环境的考虑，一般需要在司机室配备空调。

2.2 辅助电气系统设计范围界定

根据《实用起重机电气技术手册 第2版》，辅助电气设备主要由两部分组成。

第一部分是照明，它包括司机室照明、工作区域照明、通道和电气室照明、紧急照明以及其他照明。