港口起重機起升機構變頻器改造替換

章樹陽

[摘要]國內港口起重機上使用的歐美和日本品牌老型號變頻器，已經達到甚至超過了使用壽命，生產商已經停止生產備件；港口方逐漸開始用國產變頻器整體改造替換的方式來解決難以承受的昂貴備件。

[關鍵詞]起升機構變頻器改造選型

一、前言

變頻調速傳動系統在國內港口起重裝卸設備上的使用始于上世紀90年代末；從變幅、旋轉和小車機構試用，發展到整機全變頻調速，并且使用的幾乎全是SIEMENS、ABB、YASKAWA、TMEIC等國外品牌；這些變頻器已經使用有15年時間左右，故障率高、備品備件購買困難和昂貴一直困擾著港口電氣維護人員。

二、起升機構基本情況

起升機構電氣系統由PLC通過Profibus-DP協議控制兩臺變頻器，具體如圖1所示。

起升機構有吊鉤和抓斗兩種運行工況，基本參數如表1所示。

三、變頻器改造替換容量選擇

不同廠家變頻器的性能和負載能力方面都有一定的差別，如果完全按照同功率替換可能會不能滿足要求，本文按照電機軸輸出的靜功率來選取變頻器的容量，分別計算出25噸和40噸工況下電機軸輸出的靜功率Pq：

Kz為載荷系數，變頻調速傳動系統驅動的港口門座起重機取值0.55； ηmec為機械效率，取值0.9。變頻器的容量選取按照兩種工況下較大的靜功率為依據計算：

ηmoc為電機的額定效率，取值0.92。所以選用英威騰CHV190-220G-4型起重機專用變頻器，按驗算額定負載工況下變頻器電流滿足要求（Ky電流波形修正系數，取值1.05-1.1）。機構額定運行速度時所要求的變頻器輸出頻率按來計算，35米/分鐘是為38Hz，55米/分鐘是為59Hz。再生能量的處理，由于原系統的制動單元和制動電阻和新變頻器可以兼容，不需要更換。英威騰變頻器輸出電流相對小些，但是過載能力英威騰產品相對大些，體積也幾乎相同改造安裝空間可以替代，CHV190-220G-4和CIMR-G7B4220性能比較如表2所示。

四、調試和試驗

脫開電機和減速器的連接軸做變頻器自學習后，設置必要的變頻器參數，主要是速度控制模式、運行指令通道、速度指令通道、編碼器參數、參數組切換、抱閘控制、故障輸出、DP通訊的PZD參數、速度/力矩切換、保護參數等。

用SyCon軟件重新對PLC的Profibus-DP總線模塊C200HW-PRM21進行配置，加載英威騰EC-TX103DP模塊的GSD文件，。用CX-Programmer編程軟件上傳PLC程序，修改相應的DP總線控制字、狀態字、速度給定、力矩給定、運行數據讀取的程序段，并下載到PLC。

空載調試正常后，根據國家標準規定做起重機額定動載和110%額定動載試驗，用INVTStudio變頻器監控軟件監視變頻器運行的各項數據正常，輸出功率、電壓、電流等數據符合理論計算，起升機構運行穩定。

五、結語

工程運行情況表明，國產變頻器在港口起重設備上的使用是穩定可靠的。希望通過本文論述的技改項目變頻器選型計算和調試方法對港口工程技術人員帶來幫助。

參考文獻

[1]英威騰產品說明書CHV190系列起重機專用變頻器201301（V2.1）.

[2]VarispeedG7使用說明書.株式會社安川電機.2007.

[3]GB/T3811-2008起重機設計規范.北京：中國標準出版社，2008.