楊敏俐 上海鐵路局科研所

變頻調(diào)速技術(shù)是當(dāng)今節(jié)電、改善工藝流程以及提高產(chǎn)品質(zhì)量和改善環(huán)境、推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步的一種主要手段，是目前國際上公認(rèn)的最有發(fā)展前途的調(diào)速方式。

起重機(jī)變頻調(diào)速控制系統(tǒng)以其軟啟動(dòng)、軟停止的功能可實(shí)現(xiàn)“輕載快速、重載慢速”的操作。它能使普通的異步電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速（可以經(jīng)常選擇最佳轉(zhuǎn)速），可消除機(jī)械的沖擊力、延長機(jī)械設(shè)備的使用壽命，由于啟動(dòng)電流小可減少電源設(shè)備容量，對(duì)電機(jī)有保護(hù)功能，可降低電機(jī)的維修費(fèi)用，具有明顯的節(jié)能效果。它的保護(hù)功能完善，能自診斷顯示故障所在，維護(hù)方便。用戶可根據(jù)自身需要在變頻器預(yù)選設(shè)定的基礎(chǔ)上編程，以滿足具體應(yīng)用的需要。由此，起重機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)得到了越來越廣泛的使用。

1 變頻器的使用

安川G7系列變頻器共有5種控制模式，分別為無PG（編碼器）V/F控制、帶PG（編碼器）V/F控制、無PG矢量1控制、帶PG矢量控制、無PG矢量控制2控制。每種控制模式各有其優(yōu)點(diǎn)及特長，現(xiàn)場實(shí)際運(yùn)用中可根據(jù)不同的機(jī)構(gòu)和工作方式選擇合適的控制模式。

變頻器大小的選擇一般根據(jù)電動(dòng)機(jī)的容量選擇，按變頻器輸出功率和額定電流稍大于電動(dòng)機(jī)的功率和額定電流的原則來確定變頻器的參數(shù)和型號(hào)。一臺(tái)變頻器驅(qū)動(dòng)一臺(tái)特殊電機(jī)和多臺(tái)電機(jī)時(shí)，電機(jī)額定電流合計(jì)的1.1倍要小于變頻器額定輸出電流。

以下以26 t門式起重機(jī)分析應(yīng)用及維護(hù)，起重電機(jī)為變頻電機(jī)YZB280M-8 55 kW變頻器用日本安川CIMR-G7A 4075 75 kW一臺(tái)，配制動(dòng)單元CDBR4045兩臺(tái)，大車電機(jī)YZ180L-8 11 kW4臺(tái)，變頻器用日本安川CIMR-G7A4055 55 kW一臺(tái)，配制動(dòng)單元CDBR4030兩臺(tái)；小車電機(jī)YZ132M-6 4 kW2兩臺(tái),變頻器用日本安川CIMR-G7A4011一臺(tái)（制動(dòng)單元內(nèi)置）。

2 系統(tǒng)框圖及調(diào)試

調(diào)速系統(tǒng)框圖見圖1。

圖1 起重機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)框圖

（1）調(diào)試前必須注意的安全事項(xiàng)：

①上電前認(rèn)真檢查變頻柜的電源輸入端R、S、T與輸出端U、V、W 接線的正確性，否則會(huì)損壞變頻器。

②中間直流回路電壓在斷電后5 min才會(huì)降到安全電位，所以在斷電后5 min內(nèi)嚴(yán)禁接觸變頻器，以防觸電。

③變頻器與電機(jī)必須可靠接地，防止由于漏電流而引起觸電。

（2）調(diào)試順序

①電機(jī)自動(dòng)調(diào)整

為使變頻器的矢量控制功能與電機(jī)達(dá)到更優(yōu)的匹配，在運(yùn)行前先對(duì)電機(jī)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，按MENU鍵，選擇Auto Turning自學(xué)習(xí)模式，根據(jù)需要用FWD/REV鍵改變電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)方向后，按RUN鍵開始自學(xué)習(xí)。學(xué)習(xí)完成后按MENU鍵和ENTER鍵，返回至驅(qū)動(dòng)方式。

②空載試車

先調(diào)整大車和小車電機(jī)各自的旋轉(zhuǎn)方向一致，正向慢慢轉(zhuǎn)動(dòng)聯(lián)動(dòng)臺(tái)手柄，注意變頻器、電機(jī)及制動(dòng)器的運(yùn)行情況，主要是電機(jī)電流、噪聲等，然后逐步切換到高速運(yùn)行，反向也一樣。在空鉤情況下，慢慢地轉(zhuǎn)動(dòng)聯(lián)動(dòng)控制臺(tái)的手柄，先打上升檔察看變頻器、電機(jī)以及制動(dòng)器等的運(yùn)行狀況，主要是電機(jī)電流、噪聲，然后逐漸加速，下降也一樣。

③重載試車

重載試車主要看重物在起升過程中，由于重量信號(hào)的變化，變頻器的速度切換、電機(jī)電流的變化；重物在空中定位后，制動(dòng)器的抱閘情況以及重新啟動(dòng)后變頻器及電機(jī)的運(yùn)行狀況。

3 起重機(jī)變頻系統(tǒng)的維護(hù)和保養(yǎng)要點(diǎn)

3.1 日常保養(yǎng)內(nèi)容及技術(shù)要求

以清潔、檢查和調(diào)整為主，其具體要求見表1。

表1 日常保養(yǎng)內(nèi)容及技術(shù)要求

3.2 一級(jí)保養(yǎng)內(nèi)容及技術(shù)要求

以檢查起重機(jī)變頻系統(tǒng)各機(jī)構(gòu)狀況、性能為主，除完成日常保養(yǎng)的全部內(nèi)容外，還應(yīng)有具體內(nèi)容并達(dá)到要求（見表2）。

表2 一級(jí)保養(yǎng)內(nèi)容及技術(shù)要求

3.3 二級(jí)保養(yǎng)內(nèi)容及技術(shù)要求

主要是對(duì)起重機(jī)變頻系統(tǒng)各機(jī)構(gòu)的部件進(jìn)行檢查、調(diào)整、維護(hù)和修理，以恢復(fù)其性能。除完成一級(jí)保養(yǎng)的全部內(nèi)容外，對(duì)變頻起重機(jī)而言，除了完成普通非變頻起重機(jī)的二級(jí)保養(yǎng)內(nèi)容及技術(shù)要求外還應(yīng)重點(diǎn)進(jìn)行如下內(nèi)容的保養(yǎng)：

（1）變頻器。

①變頻器維護(hù)保養(yǎng)要點(diǎn)

變頻器由功率晶體管、可控硅、IC等半導(dǎo)體零件、電容、電阻等電子零件以及風(fēng)扇、繼電器等大量的零件構(gòu)成。所有這些零件的不正常工作，將導(dǎo)致變頻器運(yùn)行故障。

需對(duì)變頻器內(nèi)部進(jìn)行檢查時(shí)，一定要切斷電源并待表面的LED全部熄燈后，經(jīng)過1 min（30 kW以上的變頻器3 min以上）后再進(jìn)行。切斷電源后馬上觸摸端子，會(huì)有觸電危險(xiǎn)。

②變頻器標(biāo)準(zhǔn)更換年數(shù)（見表3）

表3 變頻器標(biāo)準(zhǔn)更換年數(shù)

③檢查內(nèi)容（見表4）

表4 二級(jí)保養(yǎng)內(nèi)容及技術(shù)要求

（2）可編程控制器，標(biāo)準(zhǔn)更換年數(shù)為8年。

①接線的檢查：檢查連接線是否有損、老化等現(xiàn)象，焊點(diǎn)是否有松脫及虛焊及氧化現(xiàn)象，如有發(fā)現(xiàn)應(yīng)及時(shí)更換。

②安裝的檢查：由于PLC通常都安裝在設(shè)備上，由于設(shè)備的振動(dòng)或繼電器或接觸器動(dòng)作的振動(dòng)，造成配線緊固螺釘松動(dòng)，電纜聯(lián)接插頭座的松動(dòng)等導(dǎo)致產(chǎn)生故障隱患，檢查時(shí)必須進(jìn)行緊固。

③PLC內(nèi)部的去污及除塵：PLC工作場所產(chǎn)生的塵埃及油污會(huì)通過各種方式進(jìn)入PLC內(nèi)部，導(dǎo)致PLC的絕緣性能變差，此時(shí)應(yīng)使用吸塵器吸去PLC表面的塵埃。

④輸出繼電器觸點(diǎn)的檢查：繼電器的機(jī)械壽命是有限的，且在接通和斷開電路時(shí)，會(huì)使觸點(diǎn)氧化結(jié)"灰"。因此可根據(jù)程序確定每個(gè)繼電器的動(dòng)作頻率來估計(jì)繼電器的實(shí)際工作次數(shù)。

⑤輸入信號(hào)的校核：輸入信號(hào)源來自工作正常的各種開關(guān)或傳感器，應(yīng)定期檢查輸入的開關(guān)（數(shù)字）信號(hào)是否正常。

（3）制動(dòng)單元。

①制動(dòng)單元主回路的檢查，包括功率模塊、保險(xiǎn)絲，若有問題更換。

②制動(dòng)單元控制回路的檢查。

（4）重量測控儀。

①超載功能的檢查。檢查負(fù)荷重量測控儀在90%，105%，120%Te時(shí)的超載功能和報(bào)警信號(hào)是否正常，并做相應(yīng)處理。

②速度切換功能的檢查。檢查重量測控儀輸出的A、B、C重量組合信號(hào)是否正常，并做相應(yīng)處理。

③故障檢測系統(tǒng)。檢查觸摸屏的顯示是否正常，并做相應(yīng)處理。

4 常見故障處理

（1）故障代碼OV:主回路過電壓故障。當(dāng)主回路直流電壓超過電壓檢出值時(shí)報(bào)出。產(chǎn)生原因：減速時(shí)間太短，從電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的能量太大，對(duì)變頻器造成沖擊。處理措施：可以適當(dāng)?shù)匮娱L減速時(shí)間，減小變頻器輸出的最高頻率值，或是連接制動(dòng)電阻。當(dāng)變頻器報(bào)出OV故障時(shí)，可先檢查制動(dòng)電阻的接線是否良好，制動(dòng)單元的工作狀態(tài)是否正常，確認(rèn)無誤后再檢查變頻器參數(shù)。

（2）故障代碼OL2:變頻器過負(fù)載故障。當(dāng)變頻器負(fù)載過大，變頻器內(nèi)部電流過高時(shí)報(bào)出。產(chǎn)生原因：加減速時(shí)間、周期過短，或是負(fù)載過大，電動(dòng)機(jī)力矩建立不足。處理措施：調(diào)整負(fù)載的大小，適當(dāng)延長加減速時(shí)間，減小變頻器各段速的輸出頻率值。變頻器報(bào)出OL2故障時(shí)，還應(yīng)當(dāng)檢查電動(dòng)機(jī)抱閘的開閉動(dòng)作是否正常，是否存在磨擦；電動(dòng)機(jī)的機(jī)械部分是否存在卡阻現(xiàn)象等。

（3）故障代碼PUF：主回路保險(xiǎn)絲熔斷，輸出晶體管損壞故障。產(chǎn)生原因：變頻器輸出側(cè)接地或相間短路，變頻器主控板產(chǎn)生誤觸發(fā)。處理措施：更換變頻器主回路快熔，更換被擊穿的IGBT元件，檢查RC電容組是否損壞，還必須檢查變頻器的驅(qū)動(dòng)板是否良好，如果無法確定也需要一同更換，對(duì)于外部線路：需要檢查電動(dòng)機(jī)的繞組絕緣和接線是否存在短路現(xiàn)象。

5 結(jié)束語

掌握起重機(jī)變頻調(diào)整系統(tǒng)的使用及維護(hù)保養(yǎng)要點(diǎn)是起重機(jī)使用、管理的一項(xiàng)重要內(nèi)容，也是保障交流變頻傳動(dòng)系統(tǒng)在起重機(jī)上得到更安全更可靠的使用的重要環(huán)節(jié)。