杜鑫 崔冰冰

摘 要：橋式起重機(jī)小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)要考慮坡度的影響，原因在于使用過程中定位精度和驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率選擇的需要，《起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》中常選擇在不大于5‰時(shí)使用坡度來考慮這個(gè)影響，至于影響多大缺少實(shí)際數(shù)據(jù)支持。本文通過現(xiàn)場(chǎng)爬坡試驗(yàn)和試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，研究0‰～5‰不同坡度和變頻調(diào)速及轉(zhuǎn)子串電阻控制方式下啟動(dòng)電流、有功功率、功率因數(shù)等變化規(guī)律，從而得出坡度和驅(qū)動(dòng)方式對(duì)小車運(yùn)行性能的影響。

關(guān)鍵詞：橋式起重機(jī);坡度;變頻調(diào)速;轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速

中圖分類號(hào)：TG115.28文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-5168（2018）29-0035-04

Abstract： The bridge crane trolley running mechanism design to consider the influence of the slope， the reason is that in the process of using positioning precision and the need of the drive motor power to choose， crane design manual， choose use the slope when not greater than 5 ‰ to consider the impact， as to how much influence the lack of practical data support. Through field climbing test and statistical analysis of test data， this paper studied the changing rules of starting current， active power and power factor under different slope（0‰～5‰） and frequency conversion speed regulation and rotor series resistance control mode， and thus obtained the influence of gradient and driving mode on the running performance of the car.

Keywords： bridge crane;slope;frequency control;speed adjustment by rotor series resistance

《起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB/T 3811—2008）中對(duì)起重機(jī)及其結(jié)構(gòu)提出了相應(yīng)的剛性要求，目的是保證起重機(jī)及其結(jié)構(gòu)的正常使用和工作人員的健康與安全。對(duì)通用橋式起重機(jī)來說，為實(shí)現(xiàn)這一目的，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了（1/500～1/1 000）L的剛性要求，此要求綜合考慮了定位精度的使用要求和調(diào)速方式的影響[1]。在涉及定位精度時(shí)，主要考慮運(yùn)行小車會(huì)因?yàn)橹髁合聯(lián)隙a(chǎn)生爬坡和下坡現(xiàn)象，所以具體設(shè)計(jì)過程中，在坡度不大于5‰時(shí)不考慮坡道載荷[1]。《起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》中也規(guī)定了用坡度i代替sinα的最大坡度5‰作為考慮坡道阻力的影響[2]。涉及調(diào)速方式時(shí)，采取變頻調(diào)速，剛性要求相對(duì)寬松。那么，在不同的坡道和調(diào)速方式下，對(duì)運(yùn)行小車的影響到底如何？本文通過對(duì)0‰～5‰不同坡度和不同調(diào)速方式下有功功率、啟動(dòng)電流、功率因數(shù)等數(shù)據(jù)的測(cè)量，分析這些因素對(duì)小車性能的影響。

1 測(cè)試方案

本次試驗(yàn)采用16t的座式電動(dòng)葫蘆在電動(dòng)葫蘆試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行測(cè)試，小車運(yùn)行為集中驅(qū)動(dòng)，電機(jī)型號(hào)為YZR132M2-6，功率為4kW，轉(zhuǎn)速900r/min，變頻器采用通用型變頻器，型號(hào)為安川V1000，最大適用功率P=18.5kW，其輸出電流為69A。主梁一端采用液壓缸進(jìn)行頂升，達(dá)到調(diào)節(jié)不同坡度的要求，小車運(yùn)行距離為13m，重物提升距離為6m，可以滿足所需條件。為了對(duì)比出轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速和變頻調(diào)速兩種調(diào)速方式、0‰～5‰不同坡度下功率的消耗情況及相關(guān)數(shù)據(jù)指標(biāo)，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)流程為：①轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速方式下，坡度為0‰～5‰，試驗(yàn)載荷分別為空載、半載、額載，爬坡試驗(yàn)和下坡試驗(yàn)各兩次;②變頻調(diào)速方式下，坡度為0‰～5‰，試驗(yàn)載荷分別為空載、半載、額載，爬坡試驗(yàn)和下坡試驗(yàn)各兩次。所有工況的測(cè)試速度按額定速度操作。測(cè)試過程中記錄有功功率、啟動(dòng)電流、功率因數(shù)等數(shù)值，并觀察不同坡度下小車運(yùn)行的穩(wěn)定性。

2 有功功率對(duì)比

使用電動(dòng)葫蘆綜合試驗(yàn)臺(tái)上安裝的某廠生產(chǎn)的8920型高精度功率計(jì)記錄的功率、電流、和功率因數(shù)數(shù)據(jù)對(duì)上述工況進(jìn)行全程跟蹤，各工況有功功率情況見表1、2。

根據(jù)表1和表2中的數(shù)據(jù)，繪制有功功率曲線圖，如圖1、2所示。

試驗(yàn)結(jié)果顯示，上坡時(shí)隨著載荷的增加，無論是轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速還是變頻調(diào)速，功率都是逐漸上升的。下坡時(shí)隨著載荷的增加，變頻調(diào)速所消耗的功率逐漸下降，而轉(zhuǎn)子串電阻所消耗的功率逐漸上升。但是，無論是上坡還是下坡，變頻調(diào)速所消耗的有功功率整體上都要小于轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速。這說明，在節(jié)能方面，無論是上坡還是下坡，變頻調(diào)速都比轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速有較大的優(yōu)越性。

3 啟動(dòng)電流對(duì)比

使用電動(dòng)葫蘆綜合試驗(yàn)臺(tái)上安裝的高精度功率計(jì)對(duì)小車空載、半載和額載和各坡度的爬坡、下坡等工況進(jìn)行測(cè)量，各工況啟動(dòng)電流測(cè)量數(shù)據(jù)見表3、4。

依據(jù)表3和表4繪制的曲線圖如圖3、4所示。

從圖3、4可以看出，無論是上坡還是下坡，變頻調(diào)速都能區(qū)分明顯的大小關(guān)系，而轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速則不容易區(qū)分明顯的大小關(guān)系。但是，無論是上坡還是下坡，變頻調(diào)速比轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速的啟動(dòng)電流都要小，并且具有明顯的優(yōu)勢(shì)，說明在啟動(dòng)電流方面，變頻調(diào)速能夠明顯降低電機(jī)的啟動(dòng)電流，優(yōu)越性大大優(yōu)于轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速。

4 功率因數(shù)對(duì)比

用電動(dòng)葫蘆試驗(yàn)臺(tái)上的高精度功率計(jì)對(duì)各工況的功率因數(shù)進(jìn)行跟蹤，其試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表5、6。

依據(jù)表5和表6繪制曲線圖，如圖5、6所示。

從圖5、6可以看出，就變頻調(diào)速而言，隨著載荷的增加，功率因數(shù)依次降低;就轉(zhuǎn)子串電阻的調(diào)速方式而言，隨著載荷增加，功率因數(shù)依次升高。但就整體而言，變頻調(diào)速各工況的功率因數(shù)明顯大于轉(zhuǎn)子串電阻的調(diào)速方式，說明變頻調(diào)速能提高電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)。

5 結(jié)語

通過對(duì)橋式起重機(jī)運(yùn)行小車不同坡度和驅(qū)動(dòng)方式下在有功功率、啟動(dòng)電流和功率因數(shù)等方面的對(duì)比測(cè)試，表明使用變頻調(diào)速的起重機(jī)運(yùn)行小車在使用過程中相對(duì)于轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速能提高電網(wǎng)的功率因數(shù)，并降低啟動(dòng)電流和能耗;另外，還能降低主要結(jié)構(gòu)件外載沖擊，提高定位精度和使用壽命，減少不必要的點(diǎn)動(dòng)次數(shù)，這些優(yōu)點(diǎn)對(duì)提高作業(yè)的安全性及穩(wěn)定性有積極的作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).GB/T 3811—2008 起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008.

[2]張質(zhì)文，虞和謙，王金諾，等.起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：中國(guó)鐵道出版社，2001.