何娟

（銀川科安特起重機制造有限公司，寧夏銀川，750001）

引言

傳統(tǒng)橋式起重機的電力系統(tǒng)主要采用的是繼電、接觸的控制方式，在交流繞線轉(zhuǎn)子異步電動機轉(zhuǎn)子串電阻的基礎(chǔ)上，完成電動機的調(diào)速和啟動。但是該種控制系統(tǒng)在應(yīng)用時存在一定的缺點，如任務(wù)繁瑣、操作難度大、調(diào)速效果較弱、消耗電能嚴(yán)重以及觸頭消蝕嚴(yán)重等，要想從本質(zhì)上將這些問題解決，必須轉(zhuǎn)變控制方式。

1 橋式起重機電氣改造前存在的問題及原因

1.1 電氣改造前存在的問題

對于75t/20t橋式起重機而言，在進行電氣改造前，運行過程中經(jīng)常出現(xiàn)的問題主要包括以下方面：

（1）當(dāng)橋式起重機調(diào)運鋼水澆筑時，為了方便澆筑定位，鋼包經(jīng)常會反復(fù)上升、下降，再加上主鉤電機一直都是在負(fù)載的狀態(tài)下運行，如果遇到正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)，橋式起重機就容易出現(xiàn)跳電的現(xiàn)象，這不僅對生產(chǎn)質(zhì)量造成影響，還會引發(fā)傷亡事故。

（2）橋式起重機在鋼錠脫模時，需要大車前后不斷運行，確保主鉤始終擺動并撞擊，而且操作者還應(yīng)該對凸輪控制器的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)進行控制。在這種情況下，橋式起重機的凸輪控制器極容易出現(xiàn)電機燒毀、過流保護以及觸電燒壞等故障。

（3）橋式起重機在調(diào)運工作過程中，偶爾會發(fā)生凸輪控制器檔位失靈的情況，嚴(yán)重的話還會發(fā)生安全事故。

1.2 故障原因分析

（1）橋式起重機調(diào)運鋼水澆筑時，由于主鉤電動機自身的工作電流就比較大，再加上電機反復(fù)工作，極容易出現(xiàn)瞬間大電流。而交流電動機是一種恒功率負(fù)載電動機，與凸輪控制器結(jié)合控制電阻時，其機械特性比較軟，升降運行都有一定難度，造成電流變化比較大。另外，由于鋼包和鋼水的重量經(jīng)常變化，偶爾會出現(xiàn)超載的現(xiàn)象，進而導(dǎo)致行車斷電、過流繼電器發(fā)生保護等現(xiàn)象。

（2）橋式起重機在鋼錠脫模時，橋式起重機發(fā)生故障的原因為：1）雖然在橋式起重機凸輪控制器觸電處安置了滅弧罩，但是觸點反復(fù)閉合、斷開操作，會導(dǎo)致弧光溫度過高，觸點不能及時分開，從而出現(xiàn)燒毀現(xiàn)象，導(dǎo)致橋式起重機存在故障；2）如果橋式起重機電機長期正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)工作，即處于啟動狀態(tài)，那么電機的啟動電流就會不斷增加，如果該電流超出了過流繼電器的整定值，那么過流繼電器的常閉觸點就會被斷開，使橋式起重機出現(xiàn)跳電現(xiàn)象；3）橋式起重機的凸輪控制器主要包含5個檔位，在實際運行過程中，一旦出現(xiàn)多個檔位無法控制電動機運行的情況，就有可能是因為車間中的灰塵太大、溫度過高或者是有大電流產(chǎn)生，從而導(dǎo)致電阻器無法散熱、快速老化，最終斷裂。

2 橋式起重機電氣改造內(nèi)容

2.1 接觸器改造

在75t/20t橋式起重機的接觸器改造過程中，可以使用西門子3TF系列交流接觸器來替代原本的CJ12接觸器。與CJ12接觸器相比，3TF系列接觸器主要具有以下優(yōu)點：（1）接觸器的體積較小、重量比較輕，只是CJ12接觸器的三分之一，而且安裝、拆卸都非常便捷；（2）利用特殊材質(zhì)制造滅弧罩，不容易破損，具有較強的耐弧性；（3）主觸頭的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)非常特殊，觸頭磨損程度比較低，經(jīng)實踐表明，一付觸頭大概可以使用半年的時間，增加了橋式起重機的使用壽命；（4）電磁鐵工作非常安全可靠，能有效降低噪聲；（5）特殊接線技術(shù)的應(yīng)用加快了接線的速度，而且可靠性、牢固性比較好；（6）抗振效果比較好，比較適合用在振動強度較大的場所中；（7）便于維修和更換，工作量比較小。在對接觸器進行改造后，將原本的故障都有效解決，提高了橋式起重機的運行效率。

2.2 主鉤升降控制改造

主鉤升降控制的改造可以利用PLC代替原本的繼電器邏輯控制，同時利用交流變頻調(diào)速裝置代替原本的電機轉(zhuǎn)子串電阻的調(diào)速方式，最終以PLC控制和變頻調(diào)速控制為主，更換傳統(tǒng)的繞線電機，一般情況下，電氣控制系統(tǒng)的組成部分主要包括PLC、數(shù)據(jù)顯示系統(tǒng)以及變頻器，其中PLC是整個起重機的控制中心，輸入、輸出端口與凸輪控制器觸點和變頻器 I/O端相連接，并將編碼器中的檢測信號及時反饋給變頻器。而數(shù)據(jù)顯示系統(tǒng)是起重機中的監(jiān)督中心，能實現(xiàn)與PPI總線、PLC的通信，從而顯示出故障信息、參數(shù)信息以及其他重要信息，其根本原理如圖1所示：

圖1 系統(tǒng)原理圖

通常情況下，在應(yīng)用PWM、SPWM變頻器時，要保證U1/f1為常數(shù)，而且要在主磁通Φ1不變的情況下進行調(diào)速，當(dāng)f1降到最低時，電機機械轉(zhuǎn)矩特性就會變軟，而且電機溫度較高。所以橋式起重機不能用普通的變頻器，為了確保在低速運行時有充足的轉(zhuǎn)矩，可以采用矢量控制的變頻器，在應(yīng)用時不僅能符合調(diào)速要求，還能與重載頻繁啟動的要求相適應(yīng)。橋式起重機的變頻器經(jīng)過改造后，不僅具有較強的穩(wěn)定性，主鉤起吊的控制精度也得到了提高。

2.3 電阻器改造

75t/20t橋式起重機原本用來調(diào)整電阻器的材質(zhì)主要包括灰鑄鐵和鎳鉻。因為起重機的工作環(huán)境非常惡劣，經(jīng)常受到鏡框的腐蝕，導(dǎo)致電阻器嚴(yán)重受損，再加上起重機運行過程中會產(chǎn)生較大的振動，電氣接點接觸電阻也隨之增大，經(jīng)常出現(xiàn)燒壞的現(xiàn)象，所以故障現(xiàn)象時有發(fā)生。在對電阻器進行改造前，基本上每個星期都要更換電阻器的部分元器件，而且每年都會有因為電阻器故障而燒壞的起重機，由此可見起重機維護和檢修的工作量非常大。在改造時，采用了某電氣公司生產(chǎn)的新型不銹鋼電阻器，主要具有以下特點：（1）抗腐蝕性較強，沒有接觸電阻，能夠消除故障點；（2）全部的接線都在正面，安裝起來比較方便；（3）阻值比較穩(wěn)定，電氣性能也比較強。

2.4 控制方式改造

在改造橋式起重機的控制方式時，可以從以下三點入手：（1）以原本的控制線路圖和線路為基礎(chǔ)，改進凸輪控制器的輸出控制方式，并使用斷弧盤控制柜來替代原本的控制線路；（2）從控制方式角度入手，起重機凸輪控制器正反控制觸電控制斷弧盤控制柜工作，并對起重機中的電機運行進行控制。另外，因為凸輪控制器只是對斷弧盤進行控制，并不是對最終負(fù)載運行進行控制，因此凸輪控制器的工作電流比較小，觸點之間也會產(chǎn)生比較小的弧光；（3）起重機的電機是在重級行車標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上進行選型的，其中最適合的是60%定額的H級絕緣交流電動機，改造后的運行效果非常好。

3 結(jié)束語

綜上所述，橋式起重機在搬運物料過程中是一個非常關(guān)鍵的設(shè)備，該設(shè)備的工作安全性和可靠性對高空安全運輸有著直接影響，除此之外吊運的安全性對地面設(shè)備以及工作人員也影響重大。針對目前起重機中存在的故障和問題，對其進行電氣改造是非常必要的，有利于橋式起重機在電力系統(tǒng)中的有效應(yīng)用。

[1]戴曉東.基于PLC技術(shù)的橋式起重機電氣控制改造[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用,2014, (3).

[2]曾倩.基于PLC和變頻器的橋式起重機電氣控制系統(tǒng)改造[J].科技視界,2013, (24).

[3]詹志安.橋式起重機升降系統(tǒng)電氣改造[J].機電工程技術(shù), 2016, (8).

[4]張元兵.起重機電控系統(tǒng)改造中應(yīng)注意的問題[J].港口裝卸, 2006, (5).

[5]王耀威.5t橋式起重機全變頻控制系統(tǒng)改造[J].自動化應(yīng)用, 2018, (1).