變頻調速起重機的安裝調試分析

彭慧君 金那仁滿都拉

（中交一航局第一工程有限公司，天津300456）

1 工程概況

工程特點：本工程通過改變75 t門式起重機的控制方法，即用變頻器＋PLC（可編程控制器）控制替代傳統的電機轉子串電阻調速，實現了大車運行機構和起升機構的無級調速，該控制方法性能穩定可靠，可大大提高起重機的運行性能和可靠性。

工程難點：由于業主方認為早投產早受益，再加上迫于預制構件工期緊的壓力，可利用有效工期僅僅兩個月，工期緊、技術難度大成為本項目面臨的兩大難題。另外，業主場地平整、軌道鋪設等土建部分的準備工作還沒到位，也給后期的組裝帶來了壓力。

2 起重機的制作

2.1 方案討論及設計階段

起重機的制作首先由設計人員根據起重機的跨度、起重量、重量等信息計算出其結構部分、機械部分和電氣部分的參數。

2.1.1 電纜卷筒的選擇

本次75 t門機選用了磁滯式電纜卷筒，其由電機、磁滯式聯軸器、行星減速箱、主減速箱、集電器和電纜卷盤組成。該系列產品采用磁滯式聯軸器為同步差速機構，利用磁力耦合原理保證了電纜卷盤收放電纜的速度始終與移動式電氣設備同步。磁滯式電纜卷筒由電機將動力傳至磁滯式聯軸器，經行星減速箱、主減速箱二級變速后將放大的力矩傳至電纜卷盤。通過調節磁滯式聯軸器的工作狀態，電纜張力可任意調整。

根據現場布局，75 t門機最大行程為300 m，其電源取自中間的橫移車，因此電纜卷筒的選型按150 m考慮即可。

2.1.2 變頻器的選擇

75 t門機的起升機構、大車行走機構使用變頻控制。考慮到性能、價格、技術等因素，選用日本安川變頻器，由于起重機長期低速運行，變頻器功率比電機功率高一個等級，即90 k W起升電機選用110 k W變頻器，4×8.5 k W大車行走電機共用一臺75 k W變頻器，完全能滿足起重機各種運行要求。起升機構變頻器：CI MR－616 G7B／4110／110 k W；大車行走機構變頻器：CI MR－616 G7B／4075／75 k W。

2.2 制作階段

2.2.1 場內預制結構件

起重機結構件主要分為大梁、支腿、下橫梁等3大部件。主結構施工工藝如圖1所示。

注意事項：用于制造焊接結構件的原材料（鋼板、型鋼、鋼管等）和焊接材料（焊條、焊絲、焊劑等）進廠時，須檢驗部門根據制造廠的合格證和質保書進行外觀檢查和測量，不存在影響結構強度的缺陷，如裂縫、分層、銹蝕麻點、剝落等；重要構件的原材料、高強螺栓要進行復驗。重要構件的鋼材在涂裝前應進行表面噴砂除銹，達到Sa2.5級，其余構件防腐不低于Sa2.0級。

2.2.2 外協加工件

外協加工件包括機械部分和電氣部分。為了控制加工成本和加工質量，采取了兩方面的措施：（1）廣泛詢價，取性價比較高的產品；（2）派技術人員對外協產品制作加工進行全過程監控。

圖1 主結構施工工藝

3 起重機的現場組裝

起重機的現場組裝是由電工、鉗工、鉚工、焊工、起重等多工種之間相互配合完成的，下面主要討論電氣部分的組裝工藝。起重機結構部分安裝完畢后開始進行外圍部件的安裝，外圍設備主要是指關系到起重機安全可靠運行的必要構件。

3.1 電纜卷筒定位安裝

電纜卷筒的定位安裝需要生產廠家技術人員現場指導，卷筒的安裝高度、排纜器的安裝位置以及卷筒配電箱的擺放位置等都關系到起重機運行的可靠性。

3.2 限位報警器等安全裝置定位安裝

（1）起重量限制器。起重機應安裝起重量限制器，對最大起重量大于6 t的起重機設有起重量顯示裝置，其數值誤差不得大于指示值的5%。當起重量大于相應工況下額定值并小于額定值的110%時，應切斷上升方向的電源，但機構可做下降方向運動。（2）起重力矩限制器。起重機必須安裝起重力矩限制器。當起重力矩大于相應工況下額定值并小于額定值的110%時，應切斷上升和幅度增大方向的電源，但機構可做下降和幅度減小方向的運動。（3）行程限位。軌道式起重機運行機構應在每個運行方向裝設行程限位開關。在行程端部應安裝限位開關擋鐵，擋鐵的安裝位置應充分考慮起重機的制動行程，保證起重機在駛入軌道末端時軌道上其他起重機相距在不小于0.5 m范圍內時能自動停車，擋鐵的安裝距離應小于電纜長度。（4）起升高度限位。起重機起升機構應設起升高度限位器，當取物裝置上升到設計圖紙規定的位置時，應能自動切斷電機電源。當有下極限限位要求時，還應設下極限限位器，除能切斷電機電源外，鋼絲繩在卷筒上的纏繞，除固定鋼絲繩圈數外至少保留兩圈。（5）風速儀。當起重機主起升高度≥12 m時，裝風速報警裝置；當起重機跨度S≥40 m時，宜裝偏斜調整和顯示裝置。（6）夾軌器。軌道式起重機必須安裝夾軌器，夾軌器應能保證在非工作狀態下起重機不在軌道上移動。（7）緩沖器。大車（小車）軌道末端需安裝擋架，緩沖器安裝在擋架或起重機上，當起重機與軌道末端擋架相撞擊時，緩沖器必須保證起重機能比較平穩地停車而不至于產生猛烈的沖擊。

4 現場調試

4.1 單機調試

通電前的測試和檢查：起重機各部件安裝完畢后進行通電調試，通電前用1 000 V兆歐表進行絕緣電阻測試。（1）小車機構電機絕緣電阻值≥1 MΩ；（2）大車機構電機絕緣電阻值≥1 MΩ；（3）起升電機絕緣電阻值≥1 MΩ；（4）主回路、控制回路、照明回路絕緣電阻值≥1 MΩ。通過上述檢查方可保證通電的安全性和可靠性，避免變頻器等精密設備由于短路故障而燒毀。

各機構依次通電：從起重機的電纜卷筒處接臨時電源，電源線的截面積不得小于卷筒上纏繞的線的截面積。對照明回路通電，檢查燈具照明情況。控制回路斷路器通電，檢查控制回路中各限位報警裝置是否能有效動作，如與控制邏輯不符合需進行調整。主回路斷路器通電，主接觸器啟動。

4.2 聯動調試

PLC程序的輸入：本次75 t門機PLC選用了日本三菱FX系列產品，其程序的編輯、修改、模擬等通過GX Developer 6.0軟件實現。如果編寫的程序和現場的控制邏輯不符合，起重機將無法滿足控制要求，必須通過安裝GX Developer 6.0軟件的編程器進行在線修改，方可實現。

空載試車：（1）聯動臺標示的操作方向應與起重機各機構的運轉方向相符。（2）分別開動各機構電機，其運轉正常，大車和小車運行時不應卡軌；各制動器能夠準確及時動作，各限位開關及安全裝置的動作應準確可靠。（3）當吊鉤放到最低位置時，卷筒上的鋼絲繩圈數不應少于兩圈。（4）放纜和收纜速度應與相應的機構速度相協調，并滿足工作極限位置的要求。（5）每項試驗不少于5次，且動作應準確無誤。

重載試車：（1）動負荷試驗的目的主要是驗證起重機各機構制動器的功能。如果各部件能完成其功能試驗，并在隨后進行的目測檢查中沒有發現機構或結構的構件損壞，連接處也沒出現松動或損壞，則認為本試驗結果合格。（2）起升1.1倍額定負荷，同時開動2個機構作正反向運轉，按該機工作級別相對應的接電持續率應有間歇時間，并按操作規程進行控制。按工作循環次序，試驗時間至少應延續1 h。（3）各機構應動作靈敏，工作平穩可靠。檢查各限位開關和保護聯鎖裝置的可靠性，電機及電氣元器件溫升不允許超過規定標準，觀察整機不應有不正常的響聲和振動等現象。（4）試驗合格后，填寫試驗記錄。

5 結語

本文所述75 t門式起重機首先在結構上采用桁架結構減輕了機身重量，減少了起重機受風面積；其次在控制方式上采用PLC＋變頻控制替代了傳統的串電阻調速，提高了產品的穩定性和可靠性，這就為今后制作更大噸位的大型起重機、港口機械設備積累了寶貴的經驗。

［1］GBT14406—93 通用門式起重機［S］.

［2］GB50256—96 電氣裝置安裝工程起重機電氣裝置施工及驗收規范［S］.

［3］冶金工業部冶金安裝總公司.起重機電氣裝置的安裝操作法［Z］.