تصميم المخططات الكهربائية للرافعات الجسرية وتنفيذها: تحليل شامل للدائرة الرئيسية ودائرة التحكم ودائرة الأمان
📌 يجب أن يتوافق تصميم المخططات الكهربائية للرافعات الجوية مع معياري GB/T 5226.1 وGB/T 3811، ويشمل الدائرة الرئيسية (قاطع الدائرة + الملامس + محول التردد + المحرك)، ودائرة التحكم (PLC + DI/DO + AI/AO + HMI) ودائرة الأمان (الإيقاف الطارئ + محددات الموضع + مرحل الأمان + STO). وتتمتع خزانة توزيع الطاقة بدرجة حماية IP54، مع فصل التيار الكهربائي القوي والضعيف داخل الخزانة.
يُعد النظام الكهربائي للرافعة الجسرية جوهر التحكم في الماكينة بأكملها، ويشمل ثلاثة أنظمة فرعية رئيسية هي: توزيع الطاقة في الدائرة الرئيسية، وتصميم دوائر التحكم باستخدام وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC)، وحماية الدوائر الأمنية. وتلتزم شركة «كرويد للصناعات الثقيلة» بدقة بالمعايير الوطنية في تصميم المخططات الكهربائية وتجميع الخزانات، وفيما يلي تحليل شامل لكامل العملية بدءًا من مواصفات التصميم واختيار المكونات وتخطيط الخزانات وصولاً إلى الاختبار والتشغيل في الموقع.
تؤثر موثوقية النظام الكهربائي بشكل مباشر على سلامة تشغيل الرافعة الجسرية وتكاليف صيانتها. فيما يتعلق باختيار نظام التحكم في السرعة بتردد متغير للرافعة الجسرية، يمكن الرجوع إلىاختيار نوع نظام التحكم في السرعة بتردد متغير للرافعة الجسرية وتجهيزه。
تصميم الدائرة الرئيسية واختيار المكونات
| المكونات | الوظائف | معايير اختيار الطراز | مثال على رافعة جسرية سعة 5 أطنان | مثال على رافعة جسرية سعة 20 طنًا |
|---|---|---|---|---|
| قاطع التيار الرئيسي QF | حماية خط الإمداد الكهربائي | التيار المقنن × 1.25 | 63A/3P | 160 أمبير/3 أقطاب |
| الموصل الكهربائي KM | التحكم في تشغيل وإيقاف المحرك | فئات استخدام AC-3 | LC1D40A | LC1D80A |
| المرحل الحراري FR | الحماية من الحمل الزائد | التيار المحدد × 1.05 | 7.5~11 أمبير | 18~25 أمبير |
| محول التردد | التحكم في سرعة الدوران | قدرة المحرك × 1.2~1.5 | G120 11 كيلوواط | G120 37 كيلوواط |
| مقاومة الكبح | الكبح باستهلاك الطاقة | يتم حساب المقاومة بناءً على عزم الكبح | 100 أوم/600 واط | 47 أوم/3000 واط |
| المشفّر | ردود الفعل المتعلقة بالسرعة | التزايدي/المطلق | TTL 1024P | HTL 2048P |
معايير تكامل خزانات توزيع الكهرباء
اختيار طراز الخزانة.درجة الحماية IP54، ألواح فولاذية مدرفلة على البارد بسمك 2.0 مم، وألواح التثبيت داخل الخزانة مطلية بالزنك. يتم حساب أبعاد الخزانة وفقًا لعدد المكونات: الخزانة القياسية للرافعة الجسرية سعة 5 طن 600 × 600 × 300 مم، والخزانة القياسية للرافعة الجسرية سعة 20 طن 800 × 800 × 400 مم. يتم تثبيت شاشة HMI التي تعمل باللمس ولوحة أزرار التشغيل على باب الخزانة.
الفصل بين التيار الكهربائي القوي والضعيف.يتم ترتيب الدائرة الرئيسية (القاطع الكهربائي، الملامس، المرحل الحراري، الأطراف الرئيسية لمحول التردد) في الجانب الأيسر من الخزانة، بينما يتم ترتيب الدائرة التحكمية (وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC)، وحدات DI/DO، مصدر الطاقة التبديلي 24 فولت، المرحلات الوسيطة) في الجانب الأيمن. يجب ألا تقل المسافة الفاصلة بين الدوائر الكهربائية القوية والضعيفة عن 100 مم، ويجب أن تتقاطع خطوط الإشارة وخطوط الطاقة بشكل عمودي. يتم توزيع مصدر التيار المستمر 24 فولت ومصدر التيار المتردد 380 فولت داخل الخزانة في مناطق منفصلة.
التأريض والتوافق الكهرومغناطيسي (EMC).يحتوي الخزانة على قضيب نحاسي مستقل للتأريض، ومقاومة التأريض PE أقل من 4 أوم. تم تزويد مدخلات ومخرجات محول التردد بمرشحات EMC، وتستخدم كابلات المحرك كابلات محمية رباعية النوى متماثلة (مع تأريض عند الطرفين)، بينما يتم مد كابلات المشفر عبر أنابيب معدنية مستقلة. حل التأريض لخزانة التحكم الموصى به من قبل شركة كرود للصناعات الثقيلة: التأريض النجمي (تأريض كل جهاز على حدة إلى شريط نحاسي)، لتجنب حدوث تداخل كهرومغناطيسي ناتج عن التأريض الحلقي.
|
الدائرة الرئيسية قاطع الدائرة + الملامس + محول التردد + المقاوم الكابح + المحرك |
دائرة التحكم PLC + DI/DO + AI/AO + مشفر + بوابة اتصال + HMI |
دائرة الأمان التوقف الطارئ + محدد الموضع + مرحل الأمان + الحمل الزائد + STO + حاجز ضوئي |
|
تكامل خزانات توزيع الكهرباء فصل التيار الكهربائي القوي عن الضعيف + IP54 + تأريض مستقل + ترشيح التداخل الكهرومغناطيسي (EMC) |
عملية التصحيح تكوين الأجهزة → برمجة المخططات السلمية → المحاكاة → الاختبار المشترك → التسليم |
اختيار نوع جهاز PLC S7-1200 (أقل من 5 أطنان)/S7-1500 (10 أطنان فأكثر) |
يتم تصميم الأنظمة الكهربائية وتنفيذ أعمال التركيب وفقًا لمعايير GB/T 5226.1 و GB/T 3811. تخضع خزانات التحكم الكهربائية التي تنتجها شركة كرود للصناعات الثقيلة لاختبار تحمل الجهد الكهربائي بقيمة 2000 فولت واختبار الشيخوخة تحت الحمل لمدة 48 ساعة قبل خروجها من المصنع، لضمان نجاح عملية التشغيل والتجريب في الموقع من المرة الأولى.
الأسئلة الشائعة (FAQ)
سؤال: ما هي المعايير التي يجب مراعاتها عند توزيع المكونات داخل خزانة توزيع الكهرباء الخاصة بالرافعة الجسرية؟
الإجابة: على سبيل المثال، وفقًا لمعايير التصميم الخاصة بشركة «كرويد للصناعات الثقيلة»: الترتيب الرأسي من الأعلى إلى الأسفل هو: خط تغذية الطاقة → القاطع الرئيسي → الملامس الكهربائي → محول التردد → صفوف الأطراف. توضع المكونات المولدة للحرارة ذات الطاقة العالية (مقاومات الكبح، محول التردد) بالقرب من فتحات التهوية في الجزء العلوي من الخزانة. وتوضع أجهزة الكهرباء الخفيفة مثل PLC بعيدًا عن محول التردد بمسافة لا تقل عن 200 مم. ولا تتجاوز نسبة تغطية قنوات الأسلاك داخل الخزانة 60%، مع ترك مساحة توسعة تبلغ 30%.
سؤال: ما هي متطلبات التأريض للنظام الكهربائي للرافعة الجسرية؟
الإجابة: يجب أن تكون مقاومة التوصيل الأرضي الرئيسي (PE) أقل من 4 أوم، وأن يكون هناك توصيل موثوق بين هيكل خزانة التحكم والتوصيل الأرضي الرئيسي. يجب تأريض طرفي طبقة التدريع لكابل المحرك الخاص بالمحول الترددي (طرف المحول الترددي وطرف المحرك)، وتأريض طرف واحد فقط من طبقة التدريع لكابل المشفر (طرف PLC). يجب توصيل طبقة التدريع لخطوط الإشارة بـ PE داخل الخزانة، ويُمنع منعاً باتاً تأريض الطرفين لتجنب حدوث حلقة أرضية.
سؤال: ما هي خطوات تصحيح أخطاء برنامج PLC؟
الإجابة: طريقة التصحيح المكونة من ست خطوات: ① تكوين الأجهزة وتخصيص عناوين IP، ② برمجة المخططات السلمية/SCL (بما في ذلك وحدات الرفع/العربة الكبيرة/العربة الصغيرة/المنطق الأمني)، ③ اختبار صحة المنطق عبر المحاكاة على الكمبيوتر الشخصي، ④ التصحيح دون اتصال بالشبكة (اختبار DI/DO عبر توصيل إشارات محاكاة بوحدة PLC)، ⑤ الاختبار المشترك بدون حمل (توصيل المعدات الفعلية واختبار كل آلية على حدة)، ⑥ الاختبار النهائي تحت الحمل (اختبار التشغيل الكامل تحت الحمل المقنن).
سؤال: كيف يمكن تشخيص الأعطال الشائعة في النظام الكهربائي للرافعة الجسرية؟
الإجابة: تسلسل استكشاف الأعطال الشائعة: تبدأ أولاً بفحص مصدر الطاقة (ما إذا كان القاطع الرئيسي مغلقًا، وما إذا كان الجهد ثلاثي الأطوار متوازنًا)، ثم تفحص دائرة التحكم (حالة مصابيح مؤشر وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC)، وإشارات الدخل لوحدة DI)، وأخيرًا تفحص العناصر التنفيذية (ما إذا كان ملف الملامس قد تم تشغيله، ورموز أعطال محول التردد). يُنصح بتجهيز خزانة توزيع الكهرباء بلوحة مصابيح إشارة الأعطال، بحيث يكون لكل دائرة إشارة مستقلة.
