芻議起重機電氣傳動改造經濟性設計

【摘要】在本文中，筆者結合起重機傳動改造經濟設計原則，從電控設備調速方式比較、電氣設備經濟行設計原則等方面對該命題進行了有益的分析與探索。

【關鍵詞】 起重機；電氣傳動；經濟性設計；改造

對于工程技術企業來說，起重機在生產過程中發揮著重要的作用，為了保證起重機性能的可靠性，需要定期更新改造起重機的電氣傳動系統。電氣傳動改造屬于一項復雜性工作，需要實現經濟性設計。在本文中，筆者即對起重機電氣傳動改造的經濟性設計進行了分析，旨在指導起重機電氣傳動的改造。

一、起重機電控設備調速的不同方式

（一）轉子串電阻控制方式

這種控制方式是在電動機轉子回路中加入多段電阻器實現對電控設備的調速。其中，電阻器由啟動加速電阻、反接制動電阻組成。對大車、小車速度和平移機構啟停的控制，是通過凸輪控制器實現的。

這種控制方式具有可靠性高、成本低及系統過載能力強的優點，但是也存在著不可忽略的缺點，比如維護工作量大，啟動電流大等。該種控制方式適用于恒定負載類或重載類起重機。

（二）渦流調速系統

渦流調速系統的工作原理：檢測感動電動機轉子電壓為轉速反饋信號的轉封閉環系統，給定轉速值后，在與實際值產生誤差后，這一誤差值可經速度調節器令可控硅整流裝置對渦流制動器的制動轉矩進行有效的調節。即便是在發生故障時，系統仍可快速提升或下放重物，不會對起重機的正常工作產生影響。該系統所需的設備簡單，調速范圍為10：1，多數起重機采用的是該系統。

渦流調速系統的過載能力強、可靠性高，但是維護工作量大、系統轉動慣性大，且耗能也較大，所以選擇時綜合考慮其優缺點。

（三）定子調壓系統

定子調壓系統串聯的設備包括可控硅調壓設備、自耦變壓器及飽和電抗器。應用于起重機上的系統，采用的是串電阻結合的方式。其中，可提供可變電壓的電源，主要是對繞線式異步電動機定子，轉子串段數電阻，通過調節轉差率來保證電動機始終在穩定區內正常開展工作。如果串聯電阻不變，則在繞線式異步電動機轉子改變電機供電電壓的情況下，電壓與輸出轉矩呈正比，且輸出特性練好，一般通過速度反饋的方式來對編碼器或發電機進行測速。

這種系統的優點為調速范圍法， 且線路簡單，平滑性好，穩定性好，適用于大部分起重機的調速。但是缺點是，維護工作量大，耗能大，且對技術人員要求高。

（四）變頻調速系統

變頻調速系統的調速范圍為20：1，且效率高、機械性能硬、平滑性有保障等，對機械及電機產生的沖擊比較小，對具有調速要求的大部分行車均適用。但是這種調速系統的缺點為設備造價高、系統過載能力差，且對環境有較高要求，需要增加投資，從經濟方面考慮不適用，而且對技術人員水平的要求較高。

通過對上述幾種起重機控制類型的比較可以看出，不同類型的控制系統有其各自的優缺點，在進行技術改造時，應綜合考慮其優缺點、經濟性等，合理選擇控制系統的方式。

二、起重機電氣設備經濟性設計原則

（一）電氣傳動設備的價格分析

一臺16t起重機，國內國外價格差別比較大。通過對兩種起重機傳動設備的比較發現兩種方案均無法滿足精度、工藝上的要求，因此可選用國產的設備，可節省投資大約40%。比如某一臺25t渦流調速起重機，在檢修過程中，計劃改造為變頻調速起重機，預算需要150萬元，但是最終核算為110萬元。為了節省投資，最終選擇了無觸點控制方式，節省了投資40萬元。所以為了確保設計的經濟性，可能需要改變最初的方案。

（二）改造方案的設計原則

起重機電氣傳動改造方案的設計原則，包括三個方面的原則：

一是在對行車電氣技術改造方案決策過程中，首選應當看考慮的為保持原有行車控制技術改造量最小的方案。由于生產工藝要求，需提高行車控制速度的改造，可按照控制精度的要求，科學制定技術改造方案。但是方案的制定，應當遵循安全性、可靠性，易于維護、投資合理的原則。

二是對于調壓器、渦流調速及轉子串電阻調速類行車電氣傳動的技術改造，應首先考慮的是保持原有電氣傳統系統的改在方案。

三是行車電氣傳統設備屬于報廢或者淘汰改造的，應首先考慮保持原有系統的改造、全變頻傳動技術改造或全數字調壓調速改造方案。

（三）傳動設備基本設計規定

（1）對點此控制類行車電氣傳動設備的技術改造，如果傳動電動機的性能狀態良好，改造方式可選擇全無觸點控制技術改造或全數字調壓調速、無觸點和無編碼技術改造方案。

（2）對于渦流調速類行車電氣傳動的技術高在，如果設備存在一定的缺陷，對缺陷部位進行技術改造時，可優先考慮保持原有技術改造，或者采用無觸點、無編碼器及全數字調壓調速技術改造方案。在改造過程中，應嚴格按照技術方案進行改造，保證技術改造的規范性和科學性，及改造后設備的性能。

（3）如果行車的全部電氣傳動設備均需要改造時，而且行車還不具有安裝空調設備的條件時，這是可保持原有傳動系統或者全數字調壓調速、無觸點和無編碼器技術改造方案。而如果有安裝空調的條件時，可采用變頻電氣傳動技術改造或全數字調壓調速、無觸點和無編碼器技術改造方案。

（4）對調壓調速類行車的電氣傳動進行技術改造時，如果行車的一般以上電氣傳動設備均具備良好的性能狀態，則可采取的技術改造方案為，保持原有控制系統或改善原有的技術系統，如果為模擬控制系統，則技術改造方案可采用全數字化的技術改造方案。

總而言之，起重機電氣傳動改造需要兼顧經濟性與技術性，技術性達不到要求，則起重機的性能無法保障，而經濟性無法保證，會增加改造的投資，得不償失。因此，起重機電氣傳動的改造，是在技術性可靠的前提下，盡可能減少改造投資。

三、結束語

在生產過程中，起重機屬于特種設備的一種，綜合治理與起重機電氣設計的改造，必須遵循“安全第一，預防為主”的原則。不同類型的起重機電氣傳動技術改造，應制定不同的技術改造方案，在確保起重機設備性能可靠的基礎上，盡可能提高設備運行的效率及利用率。在本文中，筆者結合實際情況，分析介紹了起重機電氣傳動改造的經濟性實際原則，在技術改造中，應貫徹落實，降低技術改造成本，提高起重機的生產效率。