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门座起重机回转机构电控改造易川;龙华荣【摘要】港口机械大型化是一种发展趋势,传统的门座起重机回转机构切电阻调速方式已不能满足码头生产需求.通过对门座起重机回转机构调速方式进行变频调速改造,使设备安全性和利用率最大化,提高劳动生产率及自动化程度,节约能源,降低生产成本.【期刊名称】《港口装卸》【年(卷),期】2018(000)005【总页数】3页(P30-32)【关键词】门座起重机;回转机构;变频;切电阻【作者】易川;龙华荣【作者单位】上海振华重工(集团)股份有限公司;上海振华重工(集团)股份有限公司【正文语种】中文1 引言20世纪90年代，变频调速技术不成熟，门座起重机(以下简称门机)回转机构调速方式均为切电阻的方式，并利用转子中串联电阻进行调速，通过切电阻来控制电机速度，同时用来制动。
随着港口机械的大型化发展，传统的门机切电阻方式已经不能满足码头高效、安全、节能的生产需求，尤其是现代码头门机的主流吨位都在40 t以上，如果仍使用切电阻方式控制，不仅将导致门机启动停止时转动惯量过大，而且易造成撞船伤人的安全事故。
为此，有必要对门机回转机构调速方式进行改造，使设备安全性和利用率最大化。
2 传统的门机切电阻回转机构切电阻调速就是绕线式电动机转子串电阻调速，通过改变转子回路的电阻，从而改变交流电动机的运行曲线，进而达到调速的目的，属于改变转差率调速的一种方式。
三相异步电动机转速公式为：n=60f/p(1-s)，改变供电频率f、电动机的极对数p 及转差率s均可达到改变转速的目的。
从调速的本质来看，调速方式分为改变交流电动机的同步转速和不改变同步转速2种。
绕线式异步电动机转子串入附加电阻，使电动机的转差率加大，电动机在较低的转速下运行。
串入的电阻越大，电动机的转速越低。
此方法控制方便、成本可控，但转差功率以发热的形式消耗在电阻上。
这种调速方式属有级调速，机械特性较软，导致回转机构启动时冲击力很大，调速范围很小[1]。
门座式起重机一．何为门座式起重机门座式起重机是以其门形机座而得名的。
这种起重机多用于造船厂、码头装卸等场所。
在门形机座上装有起重机的回转部分，门形机座实际上是起重机的承重部分。
门形机座的下面装有运行机构，可在地面设置的轨道上行走。
回转部分上装有臂架和起升、回转、变幅机构。
四个机构协同工作，可完成设备或船体分段的安装，或者进行货物的装卸作业二.门座式起重机的结构门座式起重机的构造一般分为两大部分，即上旋转部分和下运行部分。
上旋转部分包括：臂架系统、人字架、旋转平台和司机室、机器房。
在机器房内安装有起升机构、变幅机构和旋转机构。
下运行部分包括：门座和运行结构。
三.门座式起重机四大机构（1）.起升机构起升机构是起重机提取货物作升降运动的机构，一般是依靠改变电动机的旋转方向来改变取物装置是升、降运动。
起升机构由驱动装置、钢丝绳缠绕系统和取物装置组成。
（门座式起重机的取物装置一般是吊钩或抓斗）（2）.变幅机构门座式起重机利用变幅机构来改变货物的径向货物以完成装卸任务。
臂架带载进行变幅的称为工作性变幅机构，臂架不带载进行变幅的称为非工作性变幅机构。
为提高生产效率，门座式起重机广泛采用工作性变幅机构。
（3）.旋转机构门座式起重机的旋转机构是完成吊物沿圆弧作水平移动的机构。
其与起升和变幅机构配合，可将起吊货物移送到变幅范围内的任意位置。
旋转机构是由旋转支撑装置及促使转动部分旋转的驱动装置两部分组成的。
（4）.运行机构门座式起重机运行机构是由运行支撑装置、运行驱动装置和安全装置三部分组成。
支撑装置包括均横梁、车轮、锁轴；驱动装置包括电动机、制动器和减速机。
运行机构的安全装置包括夹轨器、缓冲器以及限位开关、扫轨板等四.门座式起重机安全操作规程一、起重机司机安全守责1、司机必须经过体格检查，身体健康并无妨碍门座起重机操作的疾病及生理缺陷。
2、司机必须进行一定时期的特种设备安全教育和培训，经考试合格取得“国家统一格式的特种作业人员证书”。
题目介绍、要求以及数据设计题目：四连杆式门座起重机工作机构设计一、设计题目简介四连杆门座起重机是通用式门座起重机,广泛应用于港口装卸、修造船厂、钢铁公司,主要由钢结构、起升机构、变幅机构、回转机构、大车运行机构、吊具装置（抓斗、简易集装箱吊具、吊钩）、电气设备及其它必要的安全和辅助设备组成。
通过四连杆控制在吊臂前后运动的时候）起吊节点保持水平高度不变。
二、设计数据与要求题号起重量t工作幅度（米）起升高度（米）工作速度m/min 装机容量KW L2 L1 H1 H2 起升变幅回转运行C 10 25 8 15 9 50 50 1.5 25 330三、设计任务1、依据设计参数绘出机构运动简图，并进行运动分析，确定实现起吊点轨迹的机构类型2、依据提供的设计数据对四连杆起吊机构进行尺度综合，确定满足使用要求的构件尺寸和运动副位置；3、用软件（VB、MATLAB、ADAMS或SOLIDWORKS等均可）对执行机构进行运动仿真，并画出输出机构的位移、速度、和加速度线图。
4、编写说明书，其中应包括设计思路、计算及运动模型建立过程以及效果分析等。
5、在机械基础实验室应用机构综合实验装置验证设计方案的可行性。
第一章、概述第一节、四连杆门座式起重机的参数起重机的主要参数有：起重量、幅度、起升高度、各机构的工作速度、工作级别及生产率。
此外，轨距、基距、外形尺寸、最大轮压、自重等也是重要参数。
1.1起重量起重量是指起重机安全工作时所允许的最大起吊货物的质量，单位为“kg”或“t”，用“Q”表示。
起重量不包括吊钩、吊环之类吊具的质量，但包括抓斗、料斗、料罐、工属具之类吊具的质量。
起重量较大的称为主起升机构或主钩，起重量较小的称为副起升机构或副钩。
副钩的起升速度较快，可以提高轻货的吊运效率。
主、副钩的起重量用一个分数来表示。
例如15/3t，表示主钩的起重量为15t，副钩的起重量为3t。
16t门座起重机的标注：16/10－9～22/30。
起重机的基本构造无论是结构简单还是结构复杂的起重机，其基本构造都是由金属结构部分、传动机构和安全、控制系统3大部分组成。
能使起重机发生某种动作的传动系统，统称为起重机的机构。
因起重运输作业的需要，起重机要做升降、移动、旋转、变幅、爬升及伸缩等动作，而这些动作必须由相应的机构来完成。
起重机的基本机构有起升、运行、回转和变幅4个机构。
另外，还有塔吊的塔身爬行机和汽车、轮胎等起重机专用的支腿伸缩机构。
起重机的每个机构均由4种装置组成，即驱动装置、制动装置、传动装置和与机构作用直接相关的专用装置。
驱动装置分人力、机械和液压驱动装置。
制动装置是制动器。
不同类型的起重机使用各种不同型式的块式、盘式、带式、内张蹄式和锥形等制动器。
传动装置是减速器。
不同类型的起重机使用各种不同形式的斜齿轮、蜗轮和行星减速器。
一、起重机的起升机构起升机构的驱动装置采用电力驱动时为电动机。
其中，葫芦起重机多用异步鼠笼式电动机，其他电动起重机多采用绕线式异步电动机，或直流电动机。
履带、铁路起重机的起升驱动装置为内燃机。
汽车、轮胎起重机的起升机构驱动装置是由原动机带动的液压泵、液压油缸或液压电动机。
起升机构包括起升卷筒（或链轮）、钢丝绳（或链条）、定滑轮、动滑轮、吊钩（或抓斗、吊环、吊梁、电磁吸盘）等。
二、起重机的运行机构起重机的运行机构可分为轨行式运行机构和无轨行式运行机构（轮胎、履带式运行机构），这里只介绍轨行式运行机构。
轨行式运行机构除了铁路起重机以外，基本上都是电动机驱动形式。
此运行机构是由电动机、制动器、减速器和车轮四部分组成。
车轮装置由车轮、车轮轴、轴承及轴承箱等组成。
采用无轮缘车轮，是为了将轮缘的滑动摩擦变为滚动摩擦，此时应增设水平导向轮。
车轮与车轮轴的连接可采用单键、花键或锥套等多种方式。
起重机的运行机构分为集中驱动和分别驱动2种形式。
集中驱动是由一台电动机通过传动轴驱动两边车轮转动运行的运行机构形式，集中驱动只适合小跨度的起重机或起重小车的运行机构。
16t-35m门座式起重机电控系统改造方案摘要:本文讲述了16t-35m门座式起重机各机构性能及参数,并介绍了原机电控系统的弊端,着重介绍了新门机的电控系统。
关键词:门座式起重机电控系统中图分类号:u294.27+5 文献标识码:a 文章编号:1672-3791(2012)06(b)-0080-011 门座起重机概述mq16t－35m门座起重机是港口码头前沿装卸一般散货和杂货吊钩、抓斗两用设备,它可以在工作范围内作起升、变幅、回转的单独或联合动作,操作方便、动作灵活。
mq16t－35m门座起重机适用于轨距为10.5m平行、直线、水平设置、型号为p50的轨道。
该机设有两套起升机构,另有变速箱,用于改变起升速度,卷筒为双联焊接,幅度改变采用齿条变幅机构,传动效率高。
该机的旋转部分采用了三排滚柱回转支撑方式,传动为立式行星减速箱及开式齿轮传动,并装有脚踏液压卧式制动器和极限力矩联轴节,使整机结构紧凑,动作平稳。
行走机构由四组32轮台车组成,其中16轮为驱动轮,各行走台车与平衡梁及其与门架均用铰接,使其均衡受力,设有新式的防爬装置、锚定装置。
2 门座起重机机械性能及参数2.1 起升系统起升系统包括起升和钢丝绳滑轮系统。
起升机构由两部单独的绞车组成,两部绞车可以单独组成或联合开动。
绞车装有变速箱,在要起吊25t货物时,两变速手柄同时拨在慢档(拨向靠电机一方),在要起吊25t货物或使用16t抓斗时,两变速手柄同时在快档(拨向靠减速箱一边),绞车在运转时禁止拨动变速箱手柄,只有在停车时才能拨动变速箱手柄,起重机可以方便地使用四索抓斗装卸散货或使用吊钩装卸件货。
2.2 旋转系统旋转系统包括转柱、水平轮和下支撑组成的回转支撑及立式电机常开式制动器极限力矩联轴器、小齿轮、大齿圈组成的回转驱动。
本机旋转机构装有两套相同的驱动机构,这两套机构对称布置在两侧,这样布置可减少由于转盘的变形而产生对开式传动副的啮合影响。
旋转驱动部分的制动器是常开式制动器,这样有利于司机视回转运动的实际情况,脚踏回转制动踏板,以踏力的大小控制制动过程的缓急,应当注意的是:如司机需要离开操作位置,应及时上紧制动器的手轮,以避免门座起重机失去回转控制。
塔式起重机的主要构造部件塔式起重机是一种用于吊装和搬运重物的大型机械设备，广泛应用于建筑工地、港口码头和工业场所等领域。
它的主要构造部件有：塔杆、回转机构、起重机构、行车机构和电气控制系统。
一、塔杆塔杆是塔式起重机的主要支撑构件，它承受着起重机各部组件的重量，并将其传递到地基。
通常由钢材或钢管焊接而成，具有较高的强度和稳定性。
塔杆一端固定在地基上，另一端装有回转机构。
二、回转机构回转机构使塔杆能够实现全方位的旋转，将起重物件吊装到指定的位置。
它包括驱动装置、回转支撑装置和限位装置。
驱动装置通常采用变频调速电机，通过传动装置将动力传递到回转支撑装置上，使起重机能够平稳旋转。
限位装置用于限制回转范围，确保起重机的安全运行。
三、起重机构起重机构是塔式起重机的核心部件，用于实现起重物件的垂直运动。
它包括起重机械、起重钩和卷筒等组件。
起重机械通过升降机构提升或下降起重钩，完成起重物件的吊装和放下。
卷筒是起重机构的动力输出装置，通过始动电机带动卷筒旋转，实现起重钩上下运动。
四、行车机构行车机构是塔式起重机的移动装置，用于将起重机沿塔杆上升或下降，实现起重机在垂直方向上的运动。
它包括升降机构和行走机构。
升降机构由电机和传动装置组成，通过变频调速控制器控制起降速度，使起重机能够平稳上升或下降。
行走机构由电机和驱动装置组成，通过轨道或轮轴传动装置，使起重机能够沿塔杆上升或下降。
五、电气控制系统电气控制系统是塔式起重机的智能化部分，用于实现起重机的自动化控制和监测。
它包括主控制柜、控制面板、传感器和执行器等组件。
主控制柜是电气控制系统的核心部件，用于集中控制和监测起重机的各项功能。
控制面板用于操作和控制起重机的各项功能。
传感器用于检测起重机的工作状态和环境参数，并将数据传输到主控制柜。
执行器用于执行主控制柜的命令，控制起重机的动作。
综上所述，塔式起重机的主要构造部件包括塔杆、回转机构、起重机构、行车机构和电气控制系统。
港口起重机原理
港口起重机是一种用于货物装卸的重型机械设备。
它的主要原理是通过电动、液压或机械传动系统控制起重机的各个组件，实现货物的起升、伸缩和机身转动等功能。
港口起重机的工作原理可以简单概括为以下几个步骤：
1. 起升系统：起重机通过电动或液压机构驱动起重钩或夹具沿着竖直方向进行货物的起升。
起升机构通常由起重机械的升降机构、驱动电机、减速器、制动器等组成。
2. 伸缩系统：港口起重机还可以通过伸缩机构改变其工作半径。
伸缩机构通常由缩短机构和伸长机构组成，通过电动或液压机构来实现起重机械的伸缩功能。
3. 旋转系统：港口起重机可以通过旋转机构实现机身的旋转。
旋转机构一般由回转机构和回转驱动装置组成，它们可以使起重机在水平方向上旋转一定角度，方便操作人员将货物准确放置在指定位置。
4. 控制系统：起重机的控制系统是实现起重机各个功能的核心部分。
控制系统通常由起重机的电气控制系统和液压控制系统组成，通过操纵机械手柄或按钮来控制起重机的各个动作。
总之，港口起重机是依靠起升、伸缩和机身旋转等机构来实现货物装卸的重型机械设备。
它的工作原理是通过控制起重机的
各个组件，实现货物的起升、伸缩和机身旋转等功能，提高装卸效率和安全性。
起重机回转机构工作原理起重机回转机构是起重机的重要组成部分，其主要功能是实现起重物体的水平旋转。
在工业生产中，起重机回转机构的工作原理至关重要，下面我们来详细介绍一下它的工作原理。
起重机回转机构主要由驱动装置、回转机构和传动装置组成。
驱动装置通过电机或液压系统提供动力，使回转机构能够实现旋转。
传动装置则起到传递动力和控制回转速度的作用。
驱动装置是起重机回转机构的动力来源，通常采用电机作为驱动装置。
电机通过电能转换为机械能，驱动回转机构实现旋转。
在一些大型起重机上，液压系统也可以作为驱动装置，通过液压传动实现回转功能。
回转机构是起重机回转机构的核心部件，它通过轴承和支撑结构支持起重物体，并实现水平旋转。
回转机构通常由转台、回转支架、回转齿环等部件组成。
转台是起重物体的支撑平台，能够承受起重物体的重量并转动；回转支架通过轴承连接转台和传动装置，支撑起重物体并转动；回转齿环则是传动装置的关键部件，通过齿轮传动实现回转运动。
传动装置是起重机回转机构的控制部件，能够传递动力并控制回转速度。
传动装置通常由电机、减速器、齿轮等部件组成。
电机提供动力，减速器将高速旋转的电机转换为适合回转机构的低速旋转，齿轮则通过啮合传递动力，控制回转速度和方向。
起重机回转机构的工作原理可以简单理解为：驱动装置提供动力，传动装置传递动力并控制速度，回转机构支撑起重物体并实现水平旋转。
通过这样的工作原理，起重机可以实现精准的水平旋转操作，满足工业生产中对起重物体位置调整的需求。
总的来说，起重机回转机构是起重机的重要组成部分，其工作原理主要包括驱动装置、回转机构和传动装置。
通过这些部件的协同作用，起重机可以实现起重物体的水平旋转，满足工业生产中对起重操作的需求。
希望通过本文的介绍，读者对起重机回转机构的工作原理有了更深入的了解。
门座式起重机旋转驱动机构常见故障分析
门座式起重机旋转驱动机构是其重要组成部分之一，其主要目的是为了实现起重机在
水平方向上的旋转。
但是在门座式起重机使用过程中，旋转驱动机构可能会出现各种故障，影响起重机的正常运转及安全性能。
本文将对门座式起重机旋转驱动机构常见故障进行分析。
一、电气故障
1.电缆接线处接触不良或熔断导致旋转驱动电机无法正常启动或开关不能之行。
2. 电气元件老化，例如接触器、断路器、继电器等，导致设备无法正常工作。
3. 电气部分线路短路，造成设备故障，例如电机线圈接地、电缆接口处接触不良
等。
二、机械故障
1. 传动部件故障：例如齿轮损坏、齿条断裂、传动皮带松动、传动链条断裂等，导
致旋转机构无法转动或回转不顺畅，进而影响起重机功能。
2. 轴承故障：例如轴承老化、损坏、过载等，造成摩擦增大、转动不灵敏、甚至卡死，严重时将导致起重机的旋转不稳或无法旋转,极易引发起重机安全事故，甚至造成人
员伤亡。
3. 转动机构安装不当:例如，定位销断裂、轴承架安装不平、轴承轴向间隙大等，将
导致旋转部件偏移、过度摩擦，旋转不畅，甚至无法旋转。
三、液压故障
门座式起重机旋转驱动机构的液压系统主要由油缸、油泵、油箱、液压管路等组成。
若液压系统出现故障，将影响起重机的旋转操作。
1.液压泵或马达损坏，油压不足，液压流量减少，将导致起重机旋转速度慢甚至无法
旋转。
2. 液压系统泄漏，例如，油管管口密封不良、油管扣失松动等，将导致起重机液压
压力降低，影响其旋转操作。
关于门座式起重机自动开闭斗改造应用门座式起重机抓斗作业，在采用抓头作业时，经常因钢丝绳过松或过紧而导致电机过载或钢丝绳缠绕损坏，经过长时间观察发现，钢丝绳的过紧和过松主要原因是司机在开闭斗作业时，主要以个人的熟练程度和目测估计来进行操作，不能准确控制自动开闭斗时机。
为解决此现象，通过改造门机控制程序，用起升电机编码器做钢丝绳位置检测，利用开闭绳差，实现抓斗的自动控制，解决起升电机的过载和钢丝绳缠绕损坏。
神华黄骅港1633门座式起重机采用先进的电控系统。
该机起升、变幅、回转、运行机构均采用变频调速，起升机构采用闭环控制，应用PLC集中控制和检测。
调速性能优良，起、制动运行平稳、快速。
标签：门座式起重机自动开闭斗1 设备状态及原理设备简介：起升机构由两部单独的绞车组成。
两部绞车可以单独或联合动作，便于起重机使用四索抓斗装卸散货或使用吊钩装卸件货。
每部绞车均由电动机、联轴节、减速器、长闭式制动器、电机风机及钢丝绳卷筒组成。
起升支持电机与行走电机共用一个变频器，支持和开闭电机都带脉冲编码器（渡边增量式编码器）、电机上配备有编码器，双机采用闭环控制。
起升机构原理：起升机构由两台变频器CIMR-G5-4220分别控制两台YZP355M2-10，160KW电机进行起、制动运行，保证机构的安全、正常运行。
起升机构通过选择开关2SA2可实现单双机运行，单机状态时，通过配合脚踏开关，可实现单机开闭抓斗和双机起升，每台电机配备了一台风机以保证变频电机的散热。
PLC控制原理：手柄在零位，风速仪风速在正常范围内，超负荷过流正常，不作行走运行，起升无故障时，机构允许升降。
若在正常上升范围内，不超负荷，上升操作允许；在正常下降范围内，不作能耗运行，下降操作允许。
PLC和变频器之间通过SI-P1卡进行数据通讯。
主要设备型号：起升电机（160kw）为大连伯顿生产的起重及治金用变频调速三相异步电动机，可实现无级调速、变频器采用日本安川公司Vairspeed G5A4220、PLC采用OMRON C200HE系列。
起重机主要机构和零部件的检查起重机是一种重要的工程机械，在工业生产和建筑施工中起着重要的作用。
为了确保起重机的安全和正常运行，对其主要机构和零部件进行定期的检查是必要的。
以下是起重机主要机构和零部件的检查内容。
1. 起重机的底盘底盘是起重机的基础部分，它承载着整个机身和吊臂的重量。
检查底盘的关键是检查底座的固定情况和底座的螺栓紧固情况。
如果螺栓有松动的迹象，应立即紧固。
此外，还应检查底座的支撑结构，确保其牢固稳定。
2. 起重机的塔架塔架是起重机的主要支撑结构，负责支撑起重机的各个部分。
检查塔架时需要检查其连接点和焊接接头是否牢固，是否有裂纹或断裂。
同时，还应检查塔架的涂料情况，确保其不受腐蚀。
3. 起重机的主钢丝绳主钢丝绳是起重机用于吊运货物的重要部件。
检查主钢丝绳时应检查其捻向、结结实实、是否有断丝、腐蚀等情况。
如果发现有任何异常，应及时更换。
4. 起重机的起升机构起升机构是起重机的关键部分，负责提升货物。
检查起升机构时需要检查齿轮、传动装置、起升机构液压系统等。
特别注意检查起升机构的制动器，确保其工作正常，能够可靠制动。
5. 起重机的回转机构回转机构是起重机的重要组成部分，负责起重机的回转操作。
检查回转机构时应检查回转轴承和齿轮的润滑情况，确保其正常工作。
同时，还需要检查回转机构的制动器，确保其可靠工作。
6. 起重机的变幅机构变幅机构是起重机的重要部分，负责控制起重机吊臂的变幅操作。
检查变幅机构时需要检查传动装置、液压系统和制动器等。
确保其工作正常，能够可靠制动。
7. 起重机的防倾系统防倾系统是起重机安全的关键组成部分，它能够检测起重机的倾斜情况并做出相应的保护措施。
检查防倾系统时需要检查倾斜传感器、控制阀和液压泵等，确保其工作正常。
8. 起重机的安全装置起重机的安全装置是为了防止意外事故发生而设计的，包括限位器、重载保护器、抱闸器等。
检查安全装置时需要检查其工作是否正常，能够起到预防意外事故的作用。
第1章绪论1.1 设计目的及意义门座起重机的结构是立体的，不多占用码头的面积，具有高大的门架和较长距离的伸臂，因而具有较大的起升高度和工作幅度，能满足港口、码头、船舶和车辆的机械化装卸、转载，充分使用港口、码头场地，适应船舶的空载、满载作业，以及地面车辆的通行要求；还具有高速灵活、安全可靠的装卸能力，对提高装卸生产率，减轻繁重的体力劳动都具有重大的意义。
近年来随着港口运输事业的发展，港口起重机向大型化、专业化方向发展，这就要求现代港口起重机在电气传动控制调速性能要求比一般起重机要高，以保证在进行装卸作业时平稳、可靠，且有良好的低速就位性能。
传统的调速控制系统已难以满足港机作业的要求，人们希望在许多场合下能够用可调速的交流电机来代替直流电机，从而降低成本，提高运行的可靠性。
采用变频调速和可编程控制技术控制门座式起重机各系统，不仅可以明显提高门座式起重机的安全性,可靠性，而且可以提高装卸效率，降低能源的消耗，降低维修费用，减少劳动强度。
满足其工况和作业需要.主要表现在：（1）明显改善钢结构性能变频调速使起升，变幅，旋转，行走运行平稳，制动冲击小；（2）变频调速以其体积小，通用性强，动态响应快，工作频率高，保护性能完善，可靠性好，使用方便等卓越的性能；（3）工作可靠性显著提高；（4）节能效果十分可观，绕线转子异步电动机在低速运行时，转子回路的外接电阻内消耗大量的电能。
采用变频调速系统后，非但外接电阻内消耗的大量电能可以完全节约，并且在起重机放下重物时，还可将重物释放的位能反馈给电源（可反馈电网或消耗掉）；（5）调速质量明显提高，调速范围宽，性能好，调速平稳，能够长时间低速运行，具有很高的定位精度和运行效率。
起升，变幅，旋转工作速度可实现无级变速，操作者可根据负载的变化情况，实现平稳调速；（6）可简化传动链，由于可以进行无级调速，从而在机械上省去了非标准设计的减速箱；（7）结构简单，可靠性性高，易维护。
1.2 发展现状及趋势门座式起重机是港口起重机械的主力军,经过近几十年的发展,虽然我国在设计、制造工艺、设备使用维修和管理方面不断的改造推动了技术的持续进步。
但是在实际生活中我1们仍然面临着许多有待解决的问题。
当前随着工农业生产自动化发展水平越来越高,人们对门机的要求也越来越高。
与其他行业的机械电气转动系统一样，门座起重机电气传动系统经历了直流发电机-电动机（G-M）；晶闸管—直流电动机（SCR-M）的直流电动机调速系统和异步电动机的变极调速；绕线型异步电动机转子串电阻调速；调压调速；转差电动机调速；串级调速的发展过程。
众所周知，直流电动机有换向器和电刷，维护保养麻烦，价格也昂贵，容量上也受到一定限制。
而上述的几种异步电机调速分别存在能耗大、调速范围有限、功率因数低、不能在大功率中应用等缺点[1]。
交流异步电机变频调速是目前交流电机最完善的调速方式，速度可在整个调速范围内连续控制，调速平滑、精度高。
有恒转矩和恒功率控制性能，对负载突变有极好响应。
系统功率因数近似于1.0，对前级电源的容量配置要求低,且谐波等电网公害小，力能指标远优于其他方式。
变频调速的平滑调速和其较高的稳定性是港口电机调速的方向。
变频器在港口机械企业已经得到普遍的认可。
目前生产的港口起重机几乎是百分之百的都使用变频调速。
起重机械行业中变频调速控制系统主要采用变频调速技术和可编程逻辑控制技术，真正实现了变频器在位势能负载上的应用，可取代传统的起重机调速系统，适用于新设备的制造和既有设备改造。
随着电控技术特别是变频调速技术的迅速发展，变频调速技术在诸多调速技术中的优势势必会引导起重机械应用企业进行变频改造，来提高起重设备的性能。
同时，随着机械行业的发展，配置的变频器也会随科学技术等因素的提高而进一步的优化升级。
但在国内，交流变频调速在起重机特别是大吨位起重机上的应用还刚起步，原因是作为起重机核心机构的起升机构其位能性负载特性和使用安全性的需求使一般通用变频器在性能上不能满足要求。
低频时能否达到恒转矩输出；空中是否溜钩等问题一直是起重机起升机构使用变频调速的难点，还有起升机构重载下放时其再生制动能量是消耗在制动电阻上还是回馈回电网，这些一直都给起重机使用全变频调速控制系统带来困惑。
近年来，矢量控制变频器的出现给起重机能否安全使用变频调速技术带来了生机，国外、国内各大专业电气公司也都在致力于这方面的开发和研究，因此，怎样使矢量控制变频调速技术用于起重机电气传动，实现四象限运行，保证起升机构各种工况要求和良好的低速就位性能，对推动港口机械电气控制与调速系统的更新换代，具有非常实用的意义。
1.3 本文的主要内容论文首先对门座起重机进行了简要的介绍；接着对交流电动机变频调速的原理进行了2分析分析；最后，详细介绍了门座起重机变频调速系统的设计及实现，并对所设计的系统进行了仿真。
论文的主要研究内容如下：1、分析原有门座起重机交流电动机转子串电阻调速系统电控原理图，设计出符合原有起重机需求的交流变频调速系统原理图。
2、确定门座起重机交流变频调速系统各部分主要元器件的选型，以满足门座起重机的工作要求。
3、完成系统的软硬件设计后，对整个调速系统进行仿真，验证其逻辑的合理性。
门座起重机是一种用来起吊、放下和搬运重物，并使重物在一定范围内移动的起重、搬运设备。
门座式起重机的工作机构分为起升机构、变幅机构、旋转机构、行走机构四部分。
论文主要以门座起重机行走与旋转机构电气控制系统为例，详细介绍了其变频调速系统的设计，包括电动机的选型、变频器的选择、附加配套设备的选择、系统的主电路原理图、制动单元和制动电阻的选择、可编程控制器的选用等。
3第2章门座起重机概述2.1 门座起重机简介港口起重机是一种周期性间隙动作的机械，按其组成形式可分为轻小型起重设备、升降机、臂架类起重机、桥架类起重机等基本类型。
常用于港口的起重机械主要有门座起重机、桥式起重机、浮式起重机、轮胎式起重机等。
这类起重机的主要组成部分有起升机构、运行机构、旋转机构、变幅机构、金属结构以及其它相关装置等。
门座起重机是一种用来起吊、放下和搬运重物，并使重物在一定范围内移动的起重、搬运设备，在生产过程中起着重要作用。
门座式起重机的工作机构分为起升机构、变幅机构、旋转机构、行走机构四部分。
门座起重机是港口码头数量和使用最多的、结构复杂、机构最多的、最典型的电动装卸机械。
它具有较好的工作性能和独特的优越结构，通用性好，被广泛地用在港口杂货码头。
门座起重机又简称为门吊、门机，是电力驱动、有轨运行的臂架类起重机之一。
它的构造大体上可以分为两大部分：上部旋转部分和下部运行部分。
上部旋转部分安装在一个高大的门形底架（门架）上，并相对于下部运行部分可以实现360°任意旋转。
门架可以沿轨道运行，同时它又是起重机的承重部分。
起重机的自重和吊重均由门架承受，并由它传到地面轨道上。
门座起重机正是由此门形底座而得名的。
门座式起重机如图1-1所示。
图1-1 门座起重机4门座起重机的上部旋转部分包括臂架系统、人字架、旋转平台、司机室等，还安装有起升机构、变幅机构、旋转机构。
下部运行部分主要由门架和运行机构组成。
门架底部能通火车，轨距有3种：能通过一列火车轨距为6m，称单线门架，能通过并排两列火车的轨距为10.5m，称双线门架，能通过并排三列火车的轨距为16m，称三线门架。
码头前沿的门座起重机门架多属双线门架。
门座底部装有行车车轮或运行台车，运行机构使整台起重机可以沿着地面上的轨道运行。
门座起重机的工作原理是：通过起升、变幅、旋转3种运动的组合，可以在一个环形圆柱体空间实现物品的升降、移动，并通过运行机构调整整机的工作位置，故可以在较大的作业范围内满足运移物品的需要。
2.2 门座起重机的工作机构2.2.1 起升机构任何起重机械都是依靠起升机构升降货物的。
起升机构是起重机不可缺少的工作机构，没有它就不能称其为起重机。
起升机构是最重要的机构，并且它的工作好坏将直接影响到整台起重机的工作性能。
起升机构通常有以下几个方面的任务[2]：（1）从地面上起升重物以及把重物从空中放回到地面上，与其他机构配合实现货物的位移。
（2）机构能够以各种不同的速度起升和下降重物。
（3）能够在起升运动状态和下降运动状态下制动，使货物停留在空中任意位置。
（4）在电动机突然断电的情况下，重物能够静止在空中。
（5）当电机通电后，悬空状态下的重物，能够继续起升或下降，整个机构恢复正常工作状态。
起升机构工作原理：电动机通过联轴节与减速器的高速轴相连。
机构工作时，减速器的低速轴带动卷筒，将钢丝绳卷入或放出，经过滑轮系统，使吊钩实现上升或下降。
机构停止工作时，制动器使吊钩连同货物静止在空中，吊钩的升降靠电动机改变转向来转换。
2.2.2 变幅机构在起重机中用来改变复读的机构称为变幅机构，根据工作要求的不同，变幅机构的主要作用是：（1）通过改变幅度来改变取物装置的工作位置，以实现起重机起重能力的调整，或者5装卸路线的调整，或者提高非工作状态下的起重机通过性能。
（2）通过改变幅度来扩大起重机的作业范围，与起升、回转机构协同工作，使取物装置的工作范围形成一环形工作空间，以提高起重机的生产率，改善其工作性能。
为使臂架绕其铰轴摆动来改变起吊货物的位置，就必须有一套专门的驱动机构。
根据变幅机构工作性质和要求不同，出现了多种传动机构，如齿条、螺杆螺母、液压等。
2.2.3 旋转机构旋转机构是用来支承旋转部分重量，并驱使旋转部分相对于不旋转部分做旋转运动的工作机构。
它的作用是使被起吊的货物围绕起重机的旋转中心做旋转运动，以达到在水平面内运移货物的目的。
旋转驱动机构是用来实现起重机旋转部分相对于不旋转部分转动的动力和速度的传动装置。
这种装置能满足起重机低速正反转、制动平稳、安全可靠的要求。
从受力方面考虑，旋转驱动机构必须克服如下阻力矩：一是旋转支承装置中的摩擦阻力矩；二是风阻力矩；三是由道路坡度或浮船倾斜造成的旋转阻力矩。
2.2.4 运行机构在装卸作业中，往往要求起重机能够调整工作位置，改变工作地点，以扩大作业范围，提高装卸效率。
因此，在起重机中通常都装有运行机构，运行机构的任务是使起重机做水平运动。
运行机构按照结构特点分为无轨运行机构和有轨运行机构两大类。
港口装卸用门座起重机运行机构均为有轨运行机构。
有轨运行机构起重机可沿着铺设的钢轨上运行。
由于这种运行机构的车轮和轨道都是钢铁制成的，故其运行阻力小，承载能力大，结构紧凑。
尽管与无轨运行机构相比较工作范围受到轨道的限制，但是仍是港口起重机的主要运行形式。
门座起重机的运行机构属非工作性运行机构只是用来调整起重机的工作位置。
运行机构的工作速度随起重机的用途确定。
非工作性运行机构为了简化结构，减轻自重，通常采用较低的运行速度。
