林金鉗 蔡曦葵 林功成

（福建省特種設(shè)備檢驗研究院，福州 350003）

1 引言

對于在微波通信的傳播通道或在電臺發(fā)射塔附近工作的起重機(jī)，當(dāng)起重機(jī)自身頻率與電磁輻射的頻率相等或其環(huán)形總長為最強(qiáng)輻射頻率的1/4波長或其奇數(shù)倍，在等價的諧振回路中便會產(chǎn)生異常感應(yīng)電壓，使吊鉤產(chǎn)生帶電現(xiàn)象。這種因受到微波和電磁波的干擾而產(chǎn)生的高頻感應(yīng)電，即使在起重機(jī)供電電源全部斷閘停電后，吊鉤上也“帶電”。吊鉤上感應(yīng)電，對于作業(yè)人員來說容易造成心里恐懼，尤其對于在高處作業(yè)的人員來說，在沒有精神準(zhǔn)備的情況下可能發(fā)生高空墜落等二次事故。對于設(shè)備來說，由于電流的趨膚效應(yīng)在鋼絲繩中產(chǎn)生大量熱量，使鋼絲變脆產(chǎn)生斷絲甚至發(fā)生斷繩使吊重物墜落傷人等重大事故；其次吊鉤不斷加熱和停用降溫，造成鋼材的金屬組織發(fā)生變化，影響其強(qiáng)度和韌性，長時間使用將是安全事故的源頭。目前，國內(nèi)對起重機(jī)高頻感應(yīng)電處理方法進(jìn)行了一定程度上的探索和研究。

2 起重機(jī)的耦合感應(yīng)電形成的等效電路分析

從起重機(jī)整體結(jié)構(gòu)及形狀來看，起重機(jī)可看作是由機(jī)身金屬框架組成的等效電阻（R）、曳引鋼絲繩繞組組成的等電感（L）和吊鉤對地等效電容（C）組成，所以就可把門式起重機(jī)看作是由分布電容、等效電感和電阻組成的等效RLC電路，如圖1（a）所示。而起重機(jī)金屬框架就相當(dāng)于天線架，整個結(jié)構(gòu)就可看成是個接收機(jī)的輸入回路，其整機(jī)的天線效應(yīng)等效電路模型如圖1（b）所示，其中感應(yīng)電動勢為來自于若干個不同電臺在空中發(fā)射的電磁波。

圖1 起重機(jī)整機(jī)等效電路模型

由起重機(jī)等效RLC電路模型，可得其等效阻抗由式表示，其中R=R1//R2。

由式（1）可得該電路的固有諧振頻率為

在工頻（f=50Hz）情況下，假設(shè)接地電阻的電感L=2μH，則,其值較小一般可忽略不計，以純電阻電路來處理；而在高頻（假設(shè)頻率f=30MHz）情況下，則所以高頻情況下其等效阻抗較大，不可忽略。故起重機(jī)接地測試良好甚至采取重復(fù)接地措施后仍不能去除高頻感應(yīng)電問題。

3 基于搜索電流最大值的耦合感應(yīng)電壓動態(tài)泄放電路

3.1 電流反饋式頻率自動跟蹤基本原理

在起重機(jī)上加裝一個靈敏度比較高的串聯(lián)諧振回路（圖2），通過改變電容和電感的大小從而改變電路的固有頻率，進(jìn)而使其與發(fā)射塔的電磁波頻率相同，當(dāng)LC串聯(lián)諧振電路發(fā)生諧振時，

圖2 諧振旁路泄放電路

3.2 自動跟蹤算法

圖3 跟蹤算法流程

設(shè)I是要搜索的目標(biāo)，f是影響因素。首先將

3.3 電流反饋式頻率自動跟蹤的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

基于搜索電流最大值的頻率自動跟蹤系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖4所示。安裝在串聯(lián)支路的電流傳感器LEM檢測數(shù)控LC陣的工作電流，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換給微控制器,微控制器將即時電流值與上次檢測的電流值比較、判斷后，通過調(diào)整寄存器的值來改變驅(qū)動電路給數(shù)控LC陣的LC匹配值,使串聯(lián)支路匹配在電流較大時對應(yīng)的頻率值，即基于搜索電流最大值的頻率跟蹤過程。

圖4 具有電流反饋式頻率跟蹤功能

4 結(jié)論

該系統(tǒng)采用全數(shù)字化電子器件工作，通過檢測、不斷搜索主回路電流最大時的頻率點(diǎn)，從而克服了一般頻率跟蹤系統(tǒng)反饋深度不易控制、電路參數(shù)難以調(diào)整的缺點(diǎn)。隨著現(xiàn)代控制算法和數(shù)字控制器件的發(fā)展，基于模糊控制的搜索電流最大值的電流反饋式頻率跟蹤技術(shù)也是一種可行的頻率智能跟蹤方案,由于模糊子集的劃分、隸屬函數(shù)的確定和控制規(guī)則等是由操作人員的經(jīng)驗確定，需要通過實(shí)驗調(diào)整才能獲得最佳的控制效果，因此建立具有自適應(yīng)能力的模糊控制器是今后工作中需要解決的問題。

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