張海生

(唐山鋼鐵集團(tuán)責(zé)任有限公司,河北唐山 063016)

橋式起重機(jī)的電氣配置與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行

張海生

(唐山鋼鐵集團(tuán)責(zé)任有限公司,河北唐山 063016)

針對(duì)唐鋼第二鋼軋廠鋼區(qū)二澆鋼跨90/20t液體天車電氣配置老化、故障多發(fā)、非經(jīng)濟(jì)運(yùn)行等狀況進(jìn)行改造,使橋式起重機(jī)故障率大大降低,并實(shí)現(xiàn)了整車系統(tǒng)的優(yōu)化經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

起重機(jī) 電氣配置 經(jīng)濟(jì)運(yùn)行

1 引言

唐鋼二鋼是老廠，尤其是起重機(jī)一直延續(xù)使用二十世紀(jì)80年代的電氣配置。雖然處理事故方便、快捷，但維修電工勞動(dòng)強(qiáng)度大。同時(shí)，因起重機(jī)主、付起升及大、小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)均為串電阻調(diào)速，沖擊電流大，不但影響機(jī)械傳動(dòng)部件及電氣元件和電機(jī)的使用壽命，而且也非經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，變頻調(diào)速、定子調(diào)壓調(diào)速、PLC等技術(shù)日趨成熟，使起重機(jī)系統(tǒng)可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行成為可能。

2 改造前起重機(jī)電氣配置

表1

表2

表3

因起重機(jī)電拖系統(tǒng)采用繞線式交流異步電機(jī)，轉(zhuǎn)子回路串接多段電阻調(diào)速，通過(guò)凸輪控制器、繼電器、接觸器控制。缺點(diǎn)：(1)大、小車、主、付起升機(jī)構(gòu)采用變阻調(diào)速，運(yùn)行性能差，而且電阻元件使用普通康銅材質(zhì)，性脆易斷裂，故電阻燒損和斷裂故障時(shí)有發(fā)生，又電阻制成柵狀，高溫時(shí)易彎曲變形造成短路事故。(2)電機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速屬能耗型轉(zhuǎn)差調(diào)速，能耗大，機(jī)械特性軟，調(diào)速范圍小，平滑性差。(3)由于現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境中粉塵、有害氣體對(duì)電動(dòng)機(jī)集電環(huán)、繼電器的腐蝕，再加上繼電器、接觸器控制系統(tǒng)切換頻繁，起動(dòng)時(shí)，沖擊電流大，因此觸頭燒損、電刷冒火、電動(dòng)機(jī)燒損故障時(shí)有發(fā)生，故障率高。(4)調(diào)速平滑性差，對(duì)減速機(jī)、連軸器、鋼絲繩的機(jī)械沖擊大，影響使用壽命。(5)系統(tǒng)抱閘是在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下進(jìn)行的，對(duì)制動(dòng)器損害很大，閘皮磨損嚴(yán)重。

3 改造后起重機(jī)電氣配置

主、付起升機(jī)構(gòu)采用定子調(diào)壓調(diào)速，大、小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)采用變頻調(diào)速，整車電氣系統(tǒng)通過(guò)西門子PLC控制。

(1)變頻調(diào)速；大、小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)選用美恒公司MVCAN MHC系列變頻器，拖動(dòng)方式：一拖二(見圖一)。

該款變頻器功能強(qiáng)大且易于使用，廣泛應(yīng)用于各種起重機(jī)無(wú)需閉環(huán)控制的平移機(jī)構(gòu)的專用變頻器，其高效的防護(hù)措施可保證變頻器在運(yùn)行過(guò)程中有效抵御電網(wǎng)波動(dòng)造成的干擾。

靜態(tài)速度誤差小于1%；低轉(zhuǎn)矩波動(dòng)；對(duì)諧波的高抗干擾性；起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大于200%(取決于電機(jī)和變頻器的規(guī)格)；適用于多電機(jī)控制；易于使用面板。

(2)定子調(diào)壓調(diào)速；主、付起升采用數(shù)字化交流可控硅調(diào)速控制裝置，設(shè)備采用M H公司的T H Y R O M A T產(chǎn)品。工作原理：THYROMAT串接于電機(jī)定子回路?？刂茊卧ㄟ^(guò)改變繞線電機(jī)每相背對(duì)背一組可控硅的觸發(fā)角來(lái)改變電機(jī)的定子電壓。電機(jī)的力矩與定子電壓的平方成正比(t∝V2)。電機(jī)的速度是通過(guò)轉(zhuǎn)子頻率的反饋來(lái)測(cè)定的。電機(jī)的方向轉(zhuǎn)換是通過(guò)外接的兩個(gè)換向接觸器，在控制單元的控制下，在零電流下切換方向，不會(huì)產(chǎn)生相間環(huán)流。

在系統(tǒng)操作運(yùn)行以前，安全監(jiān)控電路監(jiān)測(cè)電機(jī)相位是否錯(cuò)誤，是否有嚴(yán)重不平衡，低電壓等。在確認(rèn)各項(xiàng)安全條件具備后才進(jìn)入指令執(zhí)行，開始控制機(jī)構(gòu)動(dòng)作。系統(tǒng)還具有電氣連鎖，以確保電源或相位故障之后，再次啟動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，主令必須在零位才能動(dòng)作。

由于系統(tǒng)控制是沿斜波連續(xù)加速和減速的，所以對(duì)電機(jī)和機(jī)構(gòu)齒輪箱等機(jī)械環(huán)節(jié)沖擊減到最小。系統(tǒng)控制給出三檔獨(dú)立的低速。選擇操作至額定滿速(全速)時(shí)，系統(tǒng)是沿斜波平穩(wěn)加速至該滿速上。兩臺(tái)加速接觸器分別在50%速度(25HZ)和75%速度(12.5HZ)時(shí)動(dòng)作以保證平穩(wěn)加速。切換時(shí)電流被限制在滿載電流的兩倍左右。

4 控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)采用西門子PLC，減少了繁雜的電路，使事故率大大降低。

5 電氣系統(tǒng)改造前后狀況分析

二澆鋼跨兩部90/20t橋式起重機(jī)于2009年10月投運(yùn)至今，僅1#90T天車主卷西減速機(jī)三軸傳動(dòng)齒有點(diǎn)蝕(該主減于12年9月?lián)Q下)，下面是幾組數(shù)據(jù)對(duì)比：

改造前后電器元件更換頻度(見表1)。改造前后機(jī)械件更換頻度(見表2)。改造前后故障率及節(jié)電率(見表3)。

6 結(jié)語(yǔ)

主、付起升機(jī)構(gòu)采用定子調(diào)壓調(diào)速，大、小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)采用變頻調(diào)速，整車電氣系統(tǒng)通過(guò)西門子PLC控制。經(jīng)過(guò)幾年的運(yùn)行，實(shí)踐表明：橋式起重機(jī)采用電氣高配，不僅使整車運(yùn)維成本減低，同時(shí)，大大降低了事故對(duì)生產(chǎn)地影響。并且7%的節(jié)電率也使整車系統(tǒng)得以經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定運(yùn)行。

張海生(1970—),男,河北玉田人,本科,畢業(yè)于河北科技大學(xué),工程師,研究方向:節(jié)電管理。