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铝电解多功能天车双速起重电动机控制方式的研究与改进摘要本文结合中孚实业股份有限公司铝业一分公司铝电解多功能天车DEMAG电葫芦应用和维修的生产实践，分析了双速电动机的运行过程中的各种数据，通过对其控制方式的优化与改进，提高了各控制元件和电机的性能与寿命，达到了改善双速电机运行可靠性和安全性的效果，并取得了良好的经济效益。
关键词双速电动机；控制方式；制动；软件化0 引言中孚实业股份有限公司铝业一分公司多功能天车出铝钩和附钩所使用升降设备为进口DEMAG电动葫芦，该电动葫芦采用双速电动机实现钩升降速度的快慢切换与快速制动，具有结构先进，性能优异，控制独立等优点。
但由于其控制系统的复杂性也使其在运行过程中出现了许多问题，比如，控制方式精度低，控制元件寿命等。
这样不仅对其性能受到了很大的影响，也增加了设备的维护成本，对其控制方式的改进将产生良好的经济效益。
1 改造前双速电动机控制方式和分析1.1 DEMAG电葫芦双速电动机需要实现的动作和控制顺序正向慢速转动；正向快速转动；反向慢速转动；反向快速转动；快速制动。
1）正向启动→绳盘制动器打开→延时2秒→电机正向慢速转动→加速→正向快速转动→停止→正向慢速转动→电机停止运行→电机锥形制动器制动→停止→延时2秒→绳盘制动器闭合；2）反向启动→绳盘制动器打开→延时2秒→电机反向慢速转动→加速→反向快速转动→停止→反向慢速转动→电机停止运行→电机锥形制动器制动→停止→延时2秒→绳盘制动器闭合；3）4个动作有3个输入控制，中间有一逻辑分析器转换；4）升盘制动器属于棘轮构造，出现溜钩时，绳盘制动器会卡死制动。
当绳盘制动器卡死后，绳盘制动器卡死限位动作，电机只能上升不能进行下降动作，需要先进行上升后，方能在进行下降动作。
1.2 双速电动机控制方式DEMAG电动葫芦的双速电动机采用独立时序控制。
延时部分主要用于控制绳盘制动器的提前打开和延后闭合，由空气阻尼式延时继电器来实现。
铝电解多功能天车的技术改进措施
孙本举;李国林
【期刊名称】《世界有色金属》
【年(卷),期】2015(000)002
【摘要】本文分析了铝电解多功能天车在使用过程遇到的诸多问题,制定并实施了相应的技术改进措施,重点介绍了几个主要机构的应用及效果,深层次挖掘了多功能天车的利用率,大大提高了设备档次,对设备产品更新和铝电解生产都具有重要的意义。
某铝厂是河南神火集团一所集电解铝、铝加工于一体的综合性现代化工厂及主要骨干企业,拥有52万吨/年电解铝产能,槽型为比较先进的350k A和400k A大型预焙电解槽,担负着集团三分之一的电解铝产能。
共配置大型机电设备近700台,【总页数】2页(P47-48)
【作者】孙本举;李国林
【作者单位】河南神火集团;河南神火集团
【正文语种】中文
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1.铝电解多功能天车滑片式空压机进气阀损坏引起压力超限故障的分析及改进措施
2.铝电解行业烟气净化技术的应用及改进措施
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4.国产、进口铝电解多功能天车间的差距和改进措施
5.铝电解多功能天车的技术改进措施分析
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浅谈铝电解多功能起重机样机的机构设计在型式试验中的实际应用摘要：铝电解多功能起重机(机组)是制铝工业企业的重要装备，也是国家按照特种设备管理的特殊设备。
本文论述了其样机型式试验应必须遵循的技术规范标准，叙述了样机的技术文件资料和各项安全技术性能指标应达到的型式试验复核测试项目的检验标准，论述了样机的机构设计参数、主要材料配套件和重要零部件的计算与选择的重要性和必要性。
关键词：特种设备铝电解多功能起重机设计参数型式试验Abstract：The aluminum electrolysis multi-purpose crane(machine set) is an important equipment for aluminum enterprises and also a special equipment managed according to the state special equipment rules. The paper discusses the technical code criteria which should be observed during a prototype type test, expounds technical documents of prototype and inspection standards for validation test items of a type test which should be followed by each safety technical index, and dissertates about the drive design parameter of prototype, importance and necessity of calculation and selection of main material auxiliary parts and main important parts.Key words: Special equipment;Aluminum electrolysis multi-purpose crane；Design parameter；Type test型式试验是企业取得特种设备制造资质的重要环节，根据国务院第373号令即《特种设备安全监察条例》和国家质检总局174号文即《机电类特种设备制造许可规则》的明确规定，起重机械划归为特种设备产品类别并执行强制管理，其型式试验检验检测执行相关技术规范。
铝电解多功能机组金属结构常见载荷分析摘要:文章对电解铝厂房常用设备铝电解多功能机组在工作中经常承受的载荷进行了分析。
关键词:铝电解多功能机组;自重载荷;起升载荷;冲击载荷铝电解多功能机组能完成铝电解生产中的打壳、换极、下料、清渣、出铝、辅助提升阳极母线、吊运电解槽和其机构零星吊运作业。
再加上其工作环境本身具有高温高磁场,粉尘大等特点。
因此铝电解多功能机组的金属结构所受的载荷非常复杂。
铝电解多功能机组的金属结构始终所受和经常作用的载荷,包括自重载荷、起升载荷、冲击载荷和惯性载荷等属基本载荷。
机组正常工作状态下受到的不经常作用在金属结构上的载荷,包括风载荷、工艺性载荷、机组偏斜运行侧向力载荷以及由于温度磁场造成的载荷等将其归属到附加载荷;由于试验载荷,安装、地震及碰撞载荷出现几率较低,只在特殊情况下出现,属特殊载荷。
1自重载荷自重载荷包括铝电解多功能机组大车小车的金属结构重量、配套件重量、料箱里物料的重量。
配套件的自重载荷可由配套厂商提供的产品样本查询, 按均布载荷处理。
例如:计算一大车主梁受的自重均布载荷qj:主梁的自重G1,主梁上布置的固定电葫芦G2,主梁上方电控箱G3,主梁上栏杆等总重G4。
大车主梁自重按均布载荷处理,其值为:qj=,式中L为主梁跨度。
2起升载荷出铝车吊运铝包,抓斗捞渣,固定电葫芦吊运电解槽,提升阳极母线都可按其起升所承受重量计算载荷。
例如,出铝车钢丝绳所受的最大拉力:Smax = 。
式中,Q为额定起重量,kg;GD为吊钩组重量,kg; M为滑轮组倍率;ηh为机械效率。
根据所选钢丝绳型号查相关手册确定钢丝绳的最小断裂载荷F0,钢丝绳的安全系数n =。
根据用户提供的多功能机组的工作制度,计算的工作循环总数以及相关经验来确定整机和起升机构工作级别,根据工作级别来确定最小的安全系数[n] ,我们要求n>[n]。
工作循环总数N=。
N为工作循环总数;Y为起重机使用寿命,年;A1、A2为30年;A3、A4、A5为25年;A6、A7为20年。
铝电解多功能机组性能分析研究及优化应用摘要：铝电解多功能机组是大型预焙阳极铝电解生产的关键设备,承担着电解槽打壳、捞渣、更换阳极、下料、抬母线、出铝、计量等作业任务，由于电解作业是在高温、多粉尘、多腐蚀性气体、强磁场等极为恶劣的环境下进行，电解铝企业一直以来努力拓展、改进多功能机组的的性能，提高多功能机组的高可靠性、高运转率，最大限度地满足电解生产的需要，减轻操作工人劳动强度，提高生产效率。
本文介绍了我公司500KA电解多功能机组在性能拓展和性能改进两方面，结合实际进行分析研究后的优化应用，通过性能优化，极大的提高了多功能机组的效率。
关键词：铝电解多功能机组，拓展，改进，性能，分析研究，优化应用1.现状1.1我公司500KA电解系列是沈阳铝镁设计研究院推出的新一代大型预焙阳极电解槽型，是当时国内系列电流最大的铝电解生产系列，是第一个量产系列，在很多方面都是全新的尝试。
虽然多功能机组能完成电解槽打壳、捞渣、更换阳极、下料、抬母线、出铝、计量等作业任务，但还存在阳极测高采用人工划线来确认换级高度，人为操作因素过大；出铝仍然采用人工出铝，误差较大；驾驶室触摸屏在设计之初仅对接近开关等开关量进行了检测，对于PLC系统故障及接触器粘连都故障都没有做到有效的监控；没有装设智能绝缘在线监测系统等问题，严重制约了电解系列的科学管理、高效平稳生产。
1.2多功能机组是电解生产的关键设备, 多功能机组的正常平稳运行，直接影响电解生产质量和效率。
为了提高多功能机组的检修维护质量，提高运转率，自2014年开始，我公司建立了多功能机组故障数据库，借助故障统计大数据分析，其中主要存在以下问题：CPU程序频繁丢失，故障次数多；通讯故障高，且故障不易查找处理，停机时间长；强磁场干扰造成PLC电源频繁烧毁、I/0模块烧毁。
由于功空压机控制采用传统的继电器控制，控制线路复杂，元器件多，造成电气控制故障多，排查处理难度大。
拖令系统滑车、清理铲升降易脱落。
专利名称：一种三梁式铝电解多功能起重机
专利类型：实用新型专利
发明人：张云伟,高忠江,王向村,张晓峰,杨久宝,胡英,詹涛申请号：CN200820011925.6
申请日：20080403
公开号：CN201183717Y
公开日：
20090121
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：一种三梁式铝电解多功能起重机是涉及铝电解多功能起重机结构的改进。
本实用新型就是提供一种能够使出铝小车稳定性高，保证大吨位出铝的三梁式铝电解多功能起重机。
本实用新型包括大车端梁，大车端梁之间的主梁上分别设置有工具小车、出铝小车，其结构要点是设置有三个主梁，两个主梁之间设置有工具小车、出铝小车；工具小车、出铝小车分别以四个车轮支撑在主梁上的轨道上。
申请人：中国有色(沈阳)冶金机械有限公司
地址：110141 辽宁省沈阳市经济技术开发区沈辽路2号
国籍：CN
代理机构：沈阳亚泰专利商标代理有限公司
代理人：史旭泰
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铝电解多功能机组捞渣机构液压技术参数设定彭芸;欧阳伦云;唐海斌;谭永新【期刊名称】《起重运输机械》【年(卷),期】2018(0)1【摘要】捞渣机构是铝电解多功能机组的必备机构,为此研发出用平移抓斗进行捞渣、震渣工作,机构驱动采取液压形式,根据负载敏感泵结构原理和工作原理来论证推算出合理的泵流量与液压缸压力数据,并做了相关调试试验,验证这些措施的合理性和可行性.%Slag dragging mechanism is essential for the aluminum electrolysis multifunctional unit. For this purpose, a hydraulic-driven translational grab is developed for slag dragging and vibrating. Reasonable pump flow and pressure data of hydraulic cylinder are verified and calculated based on the structure principle and working principle of load-sensitive pump, and relevant commissioning tests are conducted to prove that these measures are reasonable and feasible.【总页数】6页(P109-114)【作者】彭芸;欧阳伦云;唐海斌;谭永新【作者单位】株洲天桥起重股份有限公司株洲 412001;株洲天桥起重股份有限公司株洲 412001;株洲天桥起重股份有限公司株洲 412001;株洲天桥起重股份有限公司株洲 412001【正文语种】中文【中图分类】TH218【相关文献】1.铝电解多功能机组捞渣机构平挖作业的实现2.刮板式捞渣机运行故障总结及不停炉处理捞渣机要点3.捞渣机运行维护浅析——以宿州电厂捞渣机为例4.捞渣机运行维护浅析——以宿州电厂捞渣机为例5.将水液压技术推向更广阔的应用空间——访华中科技大学机械科学与工程学院水液压技术研究团队因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
文章编号:1007-967X (2011)03-0075-03铝电解多功能起重机卷扬机构参数选择分析*刘金生,包世民[中国有色(沈阳)冶金机械有限公司,辽宁沈阳110141]摘 要:本文针对电解铝行业32t 铝电解多功能起重机卷扬机构主要部件参数进行计算,同时对电解铝多粉尘、强磁场、强腐蚀气体环境下的卷扬机构选型和选型注意事项进行了分析和总结,确保卷扬机构运行平稳,从而保证整机的正常运行。
关键词:铝电解多功能起重机;卷扬机构;卷筒;参数中图分类号:TH218文献标识码:A铝电解多功能机组的卷扬机构主要用来吊运盛装熔融金属的钢包,同时也用于辅助吊运。
卷扬机构安装在主梁上,沿主梁上的轨道运行。
可旋转的吊钩安装在活动框架上,与活动框架一起在固定导向架内运动,并对盛装熔融金属的钢包进行电子称量和记录。
准确的选择机构参数,对机构的平稳运行和使用寿命以及生命安全具有重要的作用。
1 卷扬机构电机的选择根据GBT3811-2008表6机构的工作级别,本文选择的卷扬机构使用等级为M 6等级。
因为卷扬机构吊运的是盛装熔融金属的钢包,运行速度需要平稳,所以选择冶金起重用变频电机,型号为YZP280S -8C ,因空气中含有氧化铝(A l 2O 3)粉尘,碳粉粉尘,H F 、C O 、C O 2气体,沥青烟等有害气体,电机防护等级选择大于或等于I P54。
卷扬机构静功率计算:P j =(Q +G 0)V1000=(3.2 104+2.4 103) 0.081 101000 0.85=32.78k W式中Q 额定起重量(kg),Q =32000kg ;G 0 吊钩组重量(kg),G 0=2400kg ; 机构总效率,取 =0.85;V 起升速度(m /s),取V =4.9m /m i n =0 081m /s 。
电动机计算功率:根据电机样本选择:海拔为1500m,环境温度为50 ,功率折算因数为0.87。
选择基准工作制为S 3,负载持续率为40%,功率因数为1。
考虑变频功率因数0.90。
P=32.78 0.87 1 0.9=41.86k W 设计所选电机型号YZP280S-8C ,功率45k W >41.86k W,转速为737r/m i n ,满足要求。
2 减速器的选择一般情况下,起升机构减速器的设计预期寿命应与该机构工作级别中所对应的使用等级一致。
减速机选型计算:卷筒的转速:n j =Vm D 0=4.9 40.63=10r /m in 式中V 起升速度(m /m i n ),V =4.9m /m i n ;m 滑轮组倍率,m =4;D 0 卷筒的计算直径,D 0=630mm 。
减速器的计算速比:i j =n 1n j =73710=73.7式中n 1 电动机转速(r /m in),n 1=737r /m in 。
设计选用SE W 减速机,减速器型号M 3SF80,速比72.22。
因此,实际起升速度:V j =V i j i =4.9 73.772.22=5m /m i n 误差 =V j -VV100%=5-4.94.9100%=2%第27卷第3期2011年6月有 色 矿 冶NON -FE RROU SM I N I NG AND METALLURGYV o.l 27. 3June 2011*收稿日期:2011-03-01作者简介:刘金生(1979 ),男,本科,助理工程师,主要从事机械产品设计研发工作。
一般允许的起升速度误差为[ ]=5%。
卷筒的实际转速:n j=n j(1+ )=10 (1+0.02)=10.2r/m i n。
卷筒运转所需的转矩:T j=9550P jn j=95504510.2=42.13 103N m式中P j 输入卷筒静功率,P j=45k W3 联轴器的选择冶金用联轴器一般用鼓型齿式联轴器、梅花弹性联轴器、蛇形弹簧联轴器。
鼓型齿式联轴器、蛇形弹簧联轴器制造成本高,安装精度高。
而梅花弹性联轴器制造成本相对于其他两种联轴器成本低,安装精度低,而且能满足使用要求。
所以我们选择梅花弹性联轴器。
校核计算:电动机的输出转矩:T d=9550Dn1=955045737=583N m式中P 电动机计算功率(k W),P=45k W;n1 电动机转速(r/m in),n1=737r/m i n。
所需联轴器转矩:T L= T d n=2 583 1.6=1865.6N m式中 等效系数,重级,取 =2;n 安全系数,取n=1.6。
4 制动器的选择本设计由单纯盘式制动和电力液压块式集中制动改为由两种制动器分散制动,不但提高了制动效率而且大大增加了制动的稳定性和安全性。
即高速轴上电力液压制动和卷筒轴盘式制动。
卷扬机构的工作级别为M6,且额定起升速度等于或高于5m/m i n时要求制动平稳,应采用电气制动方法,保证在0.2~1.0G n范围内下降时,制动前的电动机转速降至同步转速的1/3以下,该速度应能稳定运行。
卷扬机构的制动器应是常闭的,其安全系数应不小于GBT3811中4.2.1.3条规定的值,制动器本身质量良好,灵敏可靠。
制动器验算:所需静制动力矩:T Z=K Z T d=1.75 583=1020N m 式中K Z 安全系数,重级,取K Z=1.75。
电机的输出转矩T d=583N m。
5 钢丝绳的选择卷扬机构用钢丝绳的选择,应采用GB8918中规定的钢丝绳,钢丝绳出厂时已得到润滑,卷筒上钢丝绳的固定装置,应当具有防松或者自紧性能。
钢丝绳所受的最大拉力:S max=Q+G D2m h=3.2 105+2.4 1042 4 0.85=5.05 104N式中Q 额定起重量(kg),Q=32000kg;G D t吊钩组重量(kg),G D=2400kg;m 滑轮组倍率,m=4;取 h=0.85。
钢丝绳直径:d=c s=0.1064.53 104=23.84mm式中d 钢丝绳最小直径,单位为mm;s 钢丝绳最大静拉力,单位为N(考虑滑轮组效率,但不计钢丝绳自重);c 选择系数,它的取值与机构工作级别和钢丝抗拉强度有关,按GB/T3811-2008。
起重机设计规范,表44钢丝绳选择系数c和安全系数n选取c=0.106。
钢丝绳的破断拉力应满足:F0 sn=4.4 104 7.1=312.4kNF0 所选钢丝绳的破断拉力N;n 钢丝绳的最小安全系数,按表表44钢丝绳选择系数c和安全系数n选取。
n=7.1。
根据机械设计手册[1]选择钢丝绳的直径d=24 mm。
设计选用钢丝绳直径d=24mm,型号24NAT6 37S+I W R1770SZ。
6 卷筒的选择卷筒由原来的铸铁卷筒改为Q235B钢板煨圆焊接卷筒。
经计算和现场检验不仅满足使用要求,而且大大降低成本,提高了强度。
当吊钩处于工作位置最低点时,卷筒上缠绕的钢丝绳,除固定绳尾的圈数外,不应少于2圈。
当吊钩处于工作位置最高点时,卷筒上至少还有1整圈的绕绳余量。
钢丝绳在卷筒上应能按顺序整齐排列。
我们选择一层缠绕方式,并且卷筒要车出绳槽。
76有 色 矿 冶 第27卷卷筒的结构参数:卷筒的最小名义直径:D=hd=22.4 24=537.6mm式中D 按钢丝绳中心计算的滑轮或卷筒的卷筒直径;h 卷筒、滑轮和平衡轮的卷绕直径与钢丝绳直径之比值,h=22.4;(选自GB3811-2008);d 钢丝绳直径(mm ),d =24mm ;考虑吊钩行程和卷扬平台空间结构选取:D =630mm 。
7 吊钩的选择铝电解多功能起重机的卷扬机构吊钩不能使用铸造吊钩,吊钩选择为不锈钢防磁吊钩,不锈钢防磁吊钩材质为1C r 18N i9T ,i 按起重吊钩标准GB10051.1(机械性能、起重量、应力及材料)选择,吊钩的强度不能满足使用的要求,需要求吊钩厂家重新对吊钩进行计算,在吊钩最大受力部分加大尺寸,满足吊钩强度要求。
而且对于吊运盛装熔融金属钢包的吊钩选型,要选择比本身级别高一级的吊钩型号,本文参数32t 吊钩要选择钩号40的吊钩,型号[LYD ],强度等级M 级,工作级别M 7,要求厂家提供材质单和合格证。
吊运物品对起重机吊钩部位的辐射温度不超过300 。
吊钩吊运的是熔融金属,应当设置防止吊物意外脱钩的闭锁装置,严禁使用铸造吊钩。
吊钩的缺陷不得补焊。
在吊钩上应永久性地标明其最大质量。
8 起重量限制器的选择为了防止超载使用,铝电解多功能起重机,一般应安装起重量限制器。
起重量限制器应能保证起吊额定起重量,其动作点的最大值;当G n 50t 时应不大于1.05G n ;当G n >50t 时应不大于1.08G n 。
当载荷达到0.9G n 时应能发出报警信号;当载荷超过最大限度值时应能自动切断起升电源,并发出禁止性报警信号。
9 结 论通过对铝电解多功能机组设计经验的总结,我们对这种类型结构设计有了进一步的认识,当然,其中尚有很多需要进一步研究的地方。
随着科学技术和制造技术的发展,我们的设计能力也会不断进步,希望在不远的将来对于铝电解多功能机组卷扬结构的设计达到国家领先水平。
参考文献:[1] 成大先.机械设计手册第2卷4版[M ].北京:化学工业出版社,2002.[2] 中国中型机械工业协会 中型机械标准 编写委员会,重型机械标准第3卷[M ].昆明:云南科技出版社,2007.[3] 刘鸿文.材料力学第4版[M ].北京:高等教育出版社,2004.Para m eters Sel ecti on and Anal ysis of Hoisti ng M echanis m of Pot Tendi ngM achi neLIU Ji n sheng ,B AO Sh i m i n[NFC (Shenyang )M etallurgicalM achinery Co .,L td.,Shenyang 110141,Ch i n a]Abst ract :The artic le describes the calcu lation of m ai n co m ponents 'para m eters i n the hoisti n g m echanis m of pot tend i n g m ach i n e (PTM )for 32tons .M eanw hile ,it ana l y zes and summ arizes the para m eters 'se lecti o n o f ho istingm echanis m and the factors wh ich are needed to pay attention to i n the env ir onm ent of m uch dus,t strong m agnetic field ,str ong corr osive gas,w hich m akes ho isti n g run s m oo thly so as to ensure t h e nor m a l operation of the m ach i n e .K ey w ords :po t tend i n g m achine(PT M );ho isti n g m echanis m;dru m;para m eters (上接第74页)Structure and Stress Analysis of Roll R ing of Large-Scale Rotary K il nYANG Zhi[NFC (Shenyang )M etallurgicalM achinery Co .,L td.,Shenyang 110141,Ch i n a]Abst ract :This artic le summ arizes the nickel laterite deve lopm ent o f rotar y kiln techno logy .Ro lli n g ri n g o f its key co m ponen ts w ere analyzed .Through the co m parison of advantages and disadvantages of ro lling ring structure ,and stress analysis o f the results presented v ie w s .Rolli n g ring on the design of large-sca le rotary k iln provides the ba sis .K ey w ords :rotary k iln ;lateritic nicke;l roll ring ;stress ana l y sis77第3期 刘金生等:铝电解多功能起重机卷扬机构参数选择分析。
