淺談ABB變頻器在橋式抓斗卸船機(jī)上的應(yīng)用

喬宏琦 王 鑫 趙佳帥

（大連港礦石碼頭公司，遼寧 大連 116001）

1 概述

橋式抓斗卸船機(jī)是大型港口、電廠、冶金、化工等行業(yè)碼頭散狀貨物裝、卸船重要裝備之一，適用于包括煤、礦石、水泥、化工原料、糧食等散貨物的裝卸。其主要的工作過(guò)程為從船上將散貨抓起后運(yùn)送至岸邊的傳送帶上。在其運(yùn)動(dòng)過(guò)程中主要包括起升、開閉、俯仰、大車、小車等傳動(dòng)點(diǎn)，它們分別由單獨(dú)的控制單元及逆變單元驅(qū)動(dòng)，對(duì)變頻器控制精度要求較高。本文主要以大連港礦石碼頭1800噸/小時(shí)卸船機(jī)為例，介紹一下ACS600變頻器大連港礦石碼頭橋式抓斗卸船機(jī)上的應(yīng)用。

2 卸船機(jī)簡(jiǎn)要概述

本卸船機(jī)是四卷筒小車牽引差動(dòng)補(bǔ)償橋式抓斗卸船機(jī)，卸船機(jī)的額定起重量為46噸，額定生產(chǎn)能力為1800噸/小時(shí)。從功能上可以分成幾大部分：主起升機(jī)構(gòu)(支持機(jī)構(gòu)，開閉機(jī)構(gòu))，小車機(jī)構(gòu)，俯仰機(jī)構(gòu)，大車機(jī)構(gòu)，卸料系統(tǒng)和輔助設(shè)備等。卸船機(jī)的主要機(jī)構(gòu)均采用交流變頻調(diào)速系統(tǒng)，變頻器ACS600共用直流母線，制動(dòng)時(shí)能量可回饋電網(wǎng)。整個(gè)系統(tǒng)由 PLC進(jìn)行控制，可以實(shí)現(xiàn)手動(dòng)和半自動(dòng)操作。卸船機(jī)還配備有計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)CMS，在電氣房的計(jì)算機(jī)屏幕上和司機(jī)室觸摸屏上即時(shí)顯示卸船機(jī)的工作狀態(tài)及提供故障信息報(bào)告。

3 ACS600變頻器交流調(diào)速系統(tǒng)應(yīng)用

3.1 調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展

隨著工業(yè)生產(chǎn)對(duì)起重機(jī)調(diào)速性能要求的不斷提高，傳統(tǒng)的起重機(jī)調(diào)速方法如:繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速、晶閘管定子調(diào)壓調(diào)速和串級(jí)調(diào)速等，它們共同的缺點(diǎn)是繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)有集電環(huán)和電刷，要求定期維護(hù)，再加上大量繼電器、接觸器的使用，致使現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)量較大，調(diào)速系統(tǒng)的故障率較高，并且調(diào)速系統(tǒng)的綜合技術(shù)指標(biāo)較差。

交流變頻調(diào)速技術(shù)在工業(yè)界的廣泛應(yīng)用，為交流異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的起重機(jī)大范圍、高質(zhì)量地調(diào)速提供了全新的方案。

3.2 ABB變頻器工作原理

變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用把電壓、頻率固定不變的交流電變成電壓、頻率都可調(diào)的交流電源。現(xiàn)在使用的變頻器主要采用交-直-交方式（VVVF變頻或矢量控制變頻），先把工頻交流電源通過(guò)整流器轉(zhuǎn)換成直流電源，然后再把直流電源轉(zhuǎn)換成頻率、電壓均可控制的交流電源以供給電動(dòng)機(jī)。

3.3 ACS600系列變頻器的構(gòu)成

從圖中我們可以知道ACS600系列變頻器由電源部分（Supply Section）、制動(dòng)部分(Braking Sections)、驅(qū)動(dòng)部分(Drive Section)、控制部分(Control Section)構(gòu)成。

4 ACS600常見(jiàn)故障、分析及解決辦法

直流過(guò)電壓故障：原因：減速時(shí)間過(guò)短。解決辦法：設(shè)置更長(zhǎng)的斜坡時(shí)間或使用制動(dòng)單元。 制動(dòng)電阻的阻值過(guò)高原因：供電電壓過(guò)高。解決辦法：檢查主電源的靜態(tài)或瞬態(tài)過(guò)電壓。原因：制動(dòng)斬波器故障。解決辦法：檢查制動(dòng)斬波器和制動(dòng)電阻。原因：內(nèi)部故障。解決辦法：更換xINT板。

直流欠壓故障原因：過(guò)低的輸入電壓。解決辦法：檢查輸入保險(xiǎn)絲和OESA是否閉合。分別在停止、起動(dòng)和運(yùn)行期間測(cè)量進(jìn)線和DC電壓（利用萬(wàn)用表或從實(shí)際信號(hào)觀察）。檢查供電電源的相電壓。原因：內(nèi)部故障。解決辦法：檢查AINP板與整流橋之間的電纜連接。檢查AINT板與+DC-bus之間的電纜連接。更換AINP板。更換xINT板。

接地故障原因：電機(jī)電纜或電機(jī)損壞。解決辦法：用高阻表或搖表檢測(cè)電機(jī)或電機(jī)電纜。分?jǐn)嚯姍C(jī)電纜與變頻器的連接，在標(biāo)量模式下運(yùn)行變頻器，如果變頻器不跳閘，則說(shuō)明變頻器是好的。原因：過(guò)長(zhǎng)的電機(jī)電纜或過(guò)高的對(duì)地離散電容。解決辦法：檢查接地故障跳閘等級(jí)。使用輸出電抗器。原因：功率因數(shù)校正電容器或浪涌吸收器。解決辦法：檢查電機(jī)電纜上有沒(méi)有功率因數(shù)校正電容器或浪涌吸收器。原因：內(nèi)部故障。解決辦法：更換電流互感器。更換xINT板。

I/O連接故障，原因：在I/O鏈路上出現(xiàn)了通訊錯(cuò)誤。解決辦法：檢查I/O鏈路上的光纖連接。[2]檢查I/O鏈路上所有模塊的硬件配置是否與參數(shù)定相對(duì)應(yīng)。原因：電磁干擾。解決辦法：檢查設(shè)備是否正確接地。檢查附近是否有高放射原件。原因：內(nèi)部故障。解決辦法：更換可選模塊。更換I/O鏈路上的光纖。更換AIMA板。更換RMIO板。

過(guò)電流故障原因：突然負(fù)載變化或堵轉(zhuǎn)。解決辦法:檢查負(fù)載、電機(jī)電流和系統(tǒng)的機(jī)械部分。原因：閉合輸出接觸器。解決辦法：如果使用了輸出接觸器，則應(yīng)先停止變頻器的調(diào)制，再閉合接觸器。原因：過(guò)短的斜坡時(shí)間，以至于過(guò)流控制器沒(méi)有足夠的控制時(shí)間。解決辦法：檢查負(fù)載并增加斜坡時(shí)間。原因：輸出短路：損壞的電機(jī)電纜或電機(jī)。解決辦法：檢查電機(jī)和電機(jī)電纜的絕緣。分?jǐn)嚯姍C(jī)電纜與變頻器的連在標(biāo)量模式下運(yùn)行變頻器，如果變頻器不跳閘，則說(shuō)明變頻器是好的。原因：接地電網(wǎng)中的輸出接地故障。解決辦法：檢查并用高阻表或絕緣表測(cè)量電機(jī)和電機(jī)電纜。原因：脈沖編碼器連接。解決辦法：檢查脈沖編碼器、脈沖編碼器接線（包括相序）和xTAC模塊。原因：RMIO板與RINT/AINT及AGDR板之間無(wú)通訊。解決辦法：檢查并更換光纖。檢查扁平電纜。

結(jié)束語(yǔ)

ABB產(chǎn)品ACS600采用目前工業(yè)應(yīng)用中先進(jìn)的交流異步電機(jī)控制方式-DTC。其在提升機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)中的使用，解決了舊的調(diào)速系統(tǒng)所存在的故障率高、線路復(fù)雜、不能平滑調(diào)速、維護(hù)量大等弊病，同時(shí)也簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)工作，使電氣控制系統(tǒng)上了一個(gè)新臺(tái)階。其可靠性和先進(jìn)性是舊的調(diào)速系統(tǒng)所無(wú)法比擬的，并以其優(yōu)越的性能價(jià)格比受到了用戶的歡迎。

[1]ABB公司.ACS600單傳動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)固件手冊(cè).

[2]ABB公司.MultiDrive system description

[3]張燕賓.變頻器應(yīng)用教程[M].北京.機(jī)械工業(yè)出版社.