李 波

攀鋼發(fā)電廠 四川攀枝花市

一、存在的問題

發(fā)電廠4臺橋式抓斗吊車主要用于煤場配煤。單臺橋式抓斗吊車大車電機2臺11kW繞線式交流電機傳動，采用聯(lián)動控制臺直接啟動和轉子串電阻調速。由于工作環(huán)境惡劣，粉塵對電機滑環(huán)、碳刷及觸點損壞較快，加上任務重，操作頻繁，沖擊電流大，觸頭損壞嚴重，碳刷冒火，電機及轉子繞組所串電阻燒損、斷裂故障時有發(fā)生，嚴重影響生產。轉子串電阻調速，機械特性軟，負載變化時，轉速也變化，調速效果差，所串電阻長期發(fā)熱，電能浪費大，效率低，同時大車電機由于串電阻調速是有級調速，在換擋調速過程中沖擊電流大，經常發(fā)生聯(lián)動臺觸點燒壞，電機缺相運行從而頻繁燒壞電機，嚴重影響了配煤生產需要，每年更換損壞件所花的設備費用和人工費用相當大。

二、主要技術方案與設備選型

1.主要技術方案

大車采用PLC與變頻器控制方式，利用大車繞線式異步交流電機，轉子回路短接，拆除大車轉子回路電阻。大車聯(lián)動臺為單手柄操作，為照顧操作習慣，大車的啟、停和轉速控制仍采用原來的單手柄聯(lián)動臺。利用聯(lián)動臺的啟、停和5對調速觸頭接入PLC裝置，變頻器接收PLC提供的控制信號，得到變頻器輸出的各種轉速。電機加減速的時間通過變頻器的設定來進行改變。控制抱閘，保證電機軸停止時抱閘才抱住，既不提前、也不延后。將大車兩側限位保護開關以及大車兩側門開關、駕駛室門開關、倉門蓋板開關、零位保護、變頻器故障信號等接入PLC裝置。PLC輸入、輸出信號均使用隔離繼電器，故障信號指示接入故障顯示箱。

變頻調速以其體積小、通用性強、動態(tài)響應快、工作效率高、保護功能完善、可靠性好、使用方便等卓越性能而優(yōu)于以往的任何調速方式。電機主電路實現(xiàn)了無觸點化，完善的保護性能，避免了因頻繁動作而燒損，以及由于觸頭燒損而引起的電器故障。

2.設備選型

（1）PLC的選擇。橋式抓斗工作環(huán)境粉塵多以及在運行過程中振動大，PLC的防護等級要高。選用西門子S7-200系列一體式PLC，按設定的控制程序、輸入控制信號，完成橋式抓斗大車的速度控制。使用西門子系統(tǒng)編程軟件完成PLC梯形圖語言編程，工作可靠，掃描速度快，控制非常靈活。

（2）大車變頻調速器。在橋抓上應用變頻器，因為其特定的工況要求及特殊的負載特性，也就決定了如何使用變頻調速裝置的型號、功率、保護等技術參數(shù)的合理配置，必然要結合現(xiàn)場生產設備具體情況慎重考慮選擇。

變頻器具有無速度傳感器矢量控制技術，當變頻器有0.5Hz輸出時即有150%以上的高啟動轉矩，保證啟動及低速運轉時的電機力矩，可在10∶1的速度范圍內（5～50Hz）以100%轉矩連續(xù)運行。

為保證大車快速制動，加裝能耗制動單元來保證變頻器的正常工作。通過變頻器調速系統(tǒng)的制動單元把運動中的大車速度迅速而準確地停止，而且要求盡可能快速啟動。

考慮到橋抓工況可變性大的因素，所以選用比電機功率高一級的變頻器。因此，選用ABB公司生產的ACS800-01-0040-3變頻器，其具有靈活的DTC控制方式、制動單元具有快速制動功能。

（3）大車控制柜。采用防塵、防雨水的結構設計，柜體尺寸的深度不得超過600mm，以便于安裝于橋抓大車梁的通道上，控制柜前開雙扇門。控制柜內各元件間必須留有足夠的安裝空間,以備更換柜內元件，柜內配線滿足系統(tǒng)設計的要求。

三、實施過程

1.施工內容

（1）大車電機變頻器按30kW電機選用ABB ACS800-1-40+D150，采用一拖二方式控制2臺大車電機；PLC選用西門子S7-200系列CPU 216，并配備相應擴展模塊，PLC所有輸入輸出單元采用中間繼電器隔離，以保護PLC模塊。

（2）為保持現(xiàn)有操作習慣，仍采用原來的單手柄聯(lián)動控制臺，大車操作機構有各種擋位控制。

（3）大車電機采用變頻調速控制后，利用大車電機，并將轉子回路全部短接。

2.系統(tǒng)調試

通電前，對整車所有連線進行檢查，測試絕緣正常，確保無接錯線路。通電進行啟動、停止及急停試車。將實現(xiàn)編好的PLC程序下載到PLC中，然后空操作，試驗PLC輸入是否正常。變頻器通電，并將變頻器參數(shù)設定好，然后空載調試變頻器，直至調試正常。將變頻器與電機連接好（電機不帶接手），試驗變頻器及電機工作情況，直至調試正常。將電機接手連接好，空載試車，試驗大車速度情況及限位開關是否準確有效。負載試車，試驗橋抓抓煤時大車擋位是否正常、快捷，制動是否正常。滿載運行時，變頻器是否工作正常，大車電機有、無發(fā)燙等現(xiàn)象。以上試驗完成后，再反復運行幾個周期，試驗各個機構工作是否正確、協(xié)調。

四、改造效果

（1）降低設備故障率，調速均勻、平滑的加減速，使振動和沖擊變小，同時減小了負載的晃動，提高了安全性能。與原橋抓大車的調速方式相比，由于減少了碳刷、串聯(lián)電阻等電氣元件的能量損耗，節(jié)電效果明顯。

（2）通過該項目的成功實施，保證了大車電機的長壽命周期運行，提高了整臺橋抓的可靠性，滿足了發(fā)電配煤需要，滿足連續(xù)配煤的生產工藝要求，滿足燃料配送的穩(wěn)定性。減少了備件消耗費用和維護維修費用，創(chuàng)造了良好的經濟效益和社會效益。

1 劉 鍇等.深入淺出西門子S7-200PLC.北京航空航天大學出版社，2004

2 曾允文.變頻調速技術基礎教程編程序[M].北京機械工業(yè)出版社,2009