橋式吊車的電氣改造

蔡亦錦

（福建省三鋼集團三明化工有限責任公司，福建三明365001）

隨著自動化程度的不斷提高，智能型設備已在高低壓電氣上逐步推廣。特別是PLC技術、變頻技術及遙控系統的快速發展，集中控制在大型企業中應用廣泛，電儀一體化的DCS、PLC集中控制線路不僅直觀、線路簡潔和技術含量高，而且控制精度、安全系數和穩定性能等大大提高。

橋式吊車是化工行業的重要設備，特別以煤為原料的化肥企業，如三明化工有限責任公司原料車間，從原煤裝卸到漚制直至生產整個過程，都離不開吊車。且吊車工作環境惡劣，傳統的繼電器-接觸器控制系統，觸頭頻繁動作損壞較快，如不及時維護檢修，容易發生觸頭燒壞造成回路單相，繼而造成電機和其他電器元件燒壞；而頻繁的檢修，將制約產量的提高。因此，為提高吊車性能，利用新技術、新方法對吊車進行電氣改造，減少吊車的故障和維修率，很有必要。

1 電氣主元件的改造更新

傳統吊車電氣主元件中,大多采用老式接觸器（如CJ12型接觸器），此類接觸器雖能符合橋式吊車操作要求，但如三明化工公司產量不斷提高后，頻繁操作容易出現以下毛?。航佑|器主觸頭燒壞，三相同時性及動靜觸頭接觸壓力發生變化，如不及時調整，可能造成缺相；吊車振動大，接觸器敞開式的線圈，其固定螺絲容易松脫，線圈移位后，使接觸器銜鐵吸合不到位，造成線圈經常燒壞；接觸器鐵芯及銜鐵接觸面氧化，漏磁嚴重，噪聲大，特別安裝駕駛室內的主接觸器，強大的漏磁，可能干擾吊車工的聽力和誤操作；接觸器體形大，檢修維護不便等。

針對以上吊車接觸器存在的問題，我們對吊車上的接觸器主元件進行了改造。

吊車上電機參數為：

大車電機兩臺：YZR21-67.5 kW，380V,凸輪控制；

小車電機一臺：YZR12-65.5 kW，380V，凸輪控制；

開閉電機一臺：YZR280M-830 kW,380V,接觸器控制；

卷揚電機一臺：YZR280M-830 kW,380V,接觸器控制。

根據以上參數和設備運行的實際電流，筆者采用以下辦法改造：

進線主接觸器原為CJ12-400A/380V，改為LG GMC-400A/380V型接觸器；

開閉卷揚盤正反轉接觸器原型號為CJ12-150A/380替換為GMC-225/380V共4個接觸器;

開閉卷揚盤轉子調速接觸器CJ12-100A/380V替換為GMC-150/380V。

改造后，原吊車存在的故障點基本消除。

2 進線電源的改造

橋式吊車的電源通常采用磨電拖鐵（滑線）與受電器（電刷）接觸供電。軌道不平，滑線不清潔，常出現回路瞬間接觸不良跳電現象，此情況在公司一原料外橋吊車線路上頻繁發生，灰塵積在滑觸角鋼上，造成接觸電阻大引起接觸不良。

對此，我們采用增加一組受電器的辦法，解決跳電問題。安裝示意圖如圖1。

圖1 安裝示意圖

實際運行中，一組受電器在前，既可給控制箱供電，又相當掃塵器作用，確?；芈冯妷旱姆€定；后一組受電器起主供電作用。而在吊車反向運行時，兩組受電器的功能恰好相反。

3 凸輪控制器改造

橋式吊車大小車均采用凸輪控制，常采用KT14或KTJ17型接觸器。實際使用中，由于電機頻繁正反轉操作，經常性的反接制動，造成凸輪控制器主觸頭燒毀頻繁，凸輪控制器機構損壞多，特別是大車故障尤為明顯。

凸輪控制器觸頭燒壞，常表現在：其中一臺大車單相運行；兩臺大車出力不均，大車扭動；一臺大車抱死等，其結果造成電機燒壞。

對此，我們采用凸輪控制器控制接觸器，再用接觸器控制兩臺大車定子回路的辦法，改造取得很好效果。圖2、圖3是凸輪控制器改造前后電路改造部分：

圖2 凸輪控制器改造前電路部分

改造后電路為：

圖3 改造后電路

4 電機電阻調速改變頻調速

橋式吊車共有5臺電機，全部采用轉子串電阻方法調速和啟動。電機轉子所串的電阻因長期發熱而損壞，斷裂，故障率高，串電阻調速機械特性軟，負載變化時轉速變化大，調速效果差，轉子串接的電阻長期發熱，電能浪費大，效率低。要從根本上解決橋式吊車故障，常采用PLC與變頻器結合起來進行改造：

（1）采用PLC作為控制核心，其功能需要對吊車上的行程開關，限位開關進行采樣輸入；需要對設備的各種故障檢測反饋到PLC內部；需要把控制的各種信號反饋到PLC芯片來。

（2）PLC輸出主要控制4臺變頻器對負載（電機）的控制：通常2臺大車采用一臺變頻器控制，由變頻器功能控制大車的轉差率，實現出力均勻。

（3）由變頻器控制電機的轉速和包匝?？刂品娇驁D如圖4。

圖4 控制方框圖

（4）可行性分析。橋式吊車5臺電機都需要調速，因而各有獨立的調速系統，其中開閉卷揚是位能負載，要求恒力矩，性能要求高，調速控制較為復雜。一般轉差頻率控制的變頻器，無法滿足負載變化劇烈的要求。而采用磁通矢量控制方式，是基于電動機的動態數字型，通過控制電機的勵磁電流和轉矩電流大小、相位，就可以對電機的勵磁電流和轉矩電流大小、相位任意控制，從而達到控制電動機轉矩的目的，也就控制了電機的轉速。因此，選用的變頻器功能要求要高。大車小車只要一般的變頻調速即可，且大車兩邊電機兩臺型號相同，用一臺變頻拖動，只要考慮其容量滿足就沒問題。

（5）采用變頻調速控制需要考慮的問題。吊車采用滑觸線與受電器接觸供電，可能由于吊車振動后，電源接觸不良造成變頻器瞬間失壓。因此其滑觸線安裝要求和電氣維護要求較高；操作正反轉頻繁，變頻器變相后，由于電機慣性運行，將能量回饋到變頻器上，使變頻器產生過電壓。因此，設計時直流側需加裝能耗制度單元；開閉卷揚快速制動或帶著負載快速下降時，電機工作在發電狀態，需要把電機所產生的能量，回饋給電網或用外部電阻消耗掉。

（6）簡單的大車變頻調速控制。由于大車頻繁正反轉控制，反接制動熱量大部分消耗在電阻器上，使吊車電阻器燒壞頻繁。不及時巡檢維修，由于電阻器燒壞后不匹配，兩臺電機轉差不同，造成吊車扭動，甚至電機燒壞。

簡單的改造為：利用凸輪控制器觸點控制變頻器開停，凸輪多檔控制接點輸入至變頻器控制變頻器多段調速，簡單的改造即可消除缺陷。

采用PLC變頻器改造橋式吊車電氣線路，將是以后吊車改造主方向，可以提高系統的安全性，且控制使電機主回路實現了無觸點化，減少了故障點故障率及檢修費用，同時節電效果明顯，是值得推廣的方法。

5 結束語

總之，吊車改造是比較復雜的電氣系統工程。合理化的改造，能使維修人員在發生故障后迅速找到故障點并予以排除，減少非計劃停車檢修造成減產；同時，電氣穩定，故障率少，高性能要求，是吊車線路的發展方向。

[1]陳伯時.電力拖動自動控制系統[M].北京：機械工業出版社，1992.

[2]張燕賓.變頻器應用教材[M].北京：機械工業出版社，2007.

[3]劉美俊.西門子S7系列PLC的應用與維護[M].北京：機械工業出版社，2008.