查林雄

(云南大為化工裝備制造有限公司，云南 沾益 655338)

我公司制造廠房的橋式起重機的能力為100/30噸，使用最頻繁。由于設(shè)備投入使用時間超過15年，電氣控制系統(tǒng)整體老化，電氣元件動作不可靠、不準(zhǔn)確，因此電氣故障發(fā)生的頻率較高。電氣控制線路上出現(xiàn)故障的元件較多，大大增加了維修人員的維修難度，嚴重影響了生產(chǎn)工作。同時，設(shè)備在使用中出現(xiàn)了問題，對吊裝過程的人員、工件、起重機自身安全都存在很大的安全隱患。

1 問題的提出

我公司的橋式起重機運動機構(gòu)都是采用繞線式電機串電阻調(diào)速，控制特點是：調(diào)速范圍小，調(diào)速波動大；能耗大、電能消耗在調(diào)速電阻上;安全性能差，電氣控制運行不夠平穩(wěn)，空中定位較差，事故隱患大。出現(xiàn)的故障有：電機發(fā)熱、啟動停止過程沖擊大、電機轉(zhuǎn)子繞組故障、集電環(huán)磨損嚴重，用以電機調(diào)速的電阻絲易發(fā)熱燒斷，最終故障率高。我公司已經(jīng)有4臺橋式起重機電機出現(xiàn)轉(zhuǎn)子繞組與集電環(huán)連接端子燒毀的情況。只有進行電氣控制改造，才能降低運行成本，提高安全性和可靠性。

2 改造方案

該橋式起重機有5臺電機，分別是：主吊鉤電機1臺、副吊鉤電機1臺、小車行走電機1臺、大車行走電機2臺。要求：起動力矩大，低速時需大力矩輸出；當(dāng)電機出現(xiàn)過載情況時，過電流繼電器迅速動作，切斷電源。采用變頻器控制能完全滿足使用工況要求，還能達到節(jié)能的效果，將每臺電機的轉(zhuǎn)子回路三相引線短接即可；主副吊鉤升降選定2個合理速度，大小車電機選定3個合理速度，5臺電機的速度控制、正反轉(zhuǎn)控制，全部用采用起重機原本的凸輪控制器來實現(xiàn)。

2.1 方案論證

1)變頻器調(diào)速穩(wěn)定、精確，可明顯減小機械沖擊、慣性載荷，使得起動相當(dāng)平穩(wěn)。超基頻變頻調(diào)速功能，可以使空載起重機在空載運行速度翻倍，負載能力提高25%以上。不頻繁工作的情況下，提高起重機的空載速度，完全能滿足電機的運行速度要求。2)轉(zhuǎn)矩可調(diào)，停止平穩(wěn)；逆行控制簡單，節(jié)約成本。3)與轉(zhuǎn)子串電阻比較，可以節(jié)約電能18%左右。4)電機在快速停車過程中，會產(chǎn)生大量的再生電能，該電能直接作用于變頻器的直流電路部分，嚴重損害變頻器。因此，必須在變頻器外部增加制動電阻來消耗該電能，制動電阻選用防塵、耐高溫型不銹鋼電阻。

2.2 方案實施

采用變頻器控制后，起重機的主起升、副起升速度設(shè)定為二檔，大車行走、小車行走速度設(shè)定為三檔；選用4臺臺達工業(yè)重載型矢量變頻器。主副起升、大小車行走變頻器型號分別為:DT500-T1100G3、DT500-T0750G3、DT500-T0550G3、DT500-T0150G3。

每個變頻器增加制動電阻，制動電阻的粗略計算公式：

主副起升、大小車行走的主電路圖及控制電路如圖1所示。

圖1 主電路圖及控制電路

3 安全性

采用變頻調(diào)速控制后，可以杜絕司機違規(guī)操作。變頻器具有零速全轉(zhuǎn)矩功能,可有效地防止溜鉤。零速時滿轉(zhuǎn)矩輸出，即使制動器松動或失靈時也不出現(xiàn)重物下滑，確保吊裝安全可靠。系統(tǒng)的軟啟動、軟停止的功能降低了機械傳動沖擊，明顯改善鋼結(jié)構(gòu)性能。調(diào)速范圍寬，可實現(xiàn)有精確定位要求的作業(yè)控制。

4 經(jīng)濟性

改造時只增加變頻器、制動電阻，保留原電機、凸輪控制器。材料費預(yù)算3萬元，人工安裝調(diào)試費預(yù)算8000元，總費用大概38000元。如表1所示。

表1 起重機電機控制變頻器功率及費用

5 結(jié)束語

本改造主要對橋式起重機的傳統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)進行了改造，采用變頻調(diào)速技術(shù)來控制起重機啟停、調(diào)速，經(jīng)理論驗證可以節(jié)約電能、降低運行故障、吊裝更加安全可靠。