起重機電控系統改造中應注意的問題

何娟

（銀川科安特起重機制造有限公司，寧夏銀川，750001）

引言

傳統橋式起重機的電力系統主要采用的是繼電、接觸的控制方式，在交流繞線轉子異步電動機轉子串電阻的基礎上，完成電動機的調速和啟動。但是該種控制系統在應用時存在一定的缺點，如任務繁瑣、操作難度大、調速效果較弱、消耗電能嚴重以及觸頭消蝕嚴重等，要想從本質上將這些問題解決，必須轉變控制方式。

1 橋式起重機電氣改造前存在的問題及原因

1.1 電氣改造前存在的問題

對于75t/20t橋式起重機而言，在進行電氣改造前，運行過程中經常出現的問題主要包括以下方面：

（1）當橋式起重機調運鋼水澆筑時，為了方便澆筑定位，鋼包經常會反復上升、下降，再加上主鉤電機一直都是在負載的狀態下運行，如果遇到正轉、反轉，橋式起重機就容易出現跳電的現象，這不僅對生產質量造成影響，還會引發傷亡事故。

（2）橋式起重機在鋼錠脫模時，需要大車前后不斷運行，確保主鉤始終擺動并撞擊，而且操作者還應該對凸輪控制器的正轉和反轉進行控制。在這種情況下，橋式起重機的凸輪控制器極容易出現電機燒毀、過流保護以及觸電燒壞等故障。

（3）橋式起重機在調運工作過程中，偶爾會發生凸輪控制器檔位失靈的情況，嚴重的話還會發生安全事故。

1.2 故障原因分析

（1）橋式起重機調運鋼水澆筑時，由于主鉤電動機自身的工作電流就比較大，再加上電機反復工作，極容易出現瞬間大電流。而交流電動機是一種恒功率負載電動機，與凸輪控制器結合控制電阻時，其機械特性比較軟，升降運行都有一定難度，造成電流變化比較大。另外，由于鋼包和鋼水的重量經常變化，偶爾會出現超載的現象，進而導致行車斷電、過流繼電器發生保護等現象。

（2）橋式起重機在鋼錠脫模時，橋式起重機發生故障的原因為：1）雖然在橋式起重機凸輪控制器觸電處安置了滅弧罩，但是觸點反復閉合、斷開操作，會導致弧光溫度過高，觸點不能及時分開，從而出現燒毀現象，導致橋式起重機存在故障；2）如果橋式起重機電機長期正轉、反轉工作，即處于啟動狀態，那么電機的啟動電流就會不斷增加，如果該電流超出了過流繼電器的整定值，那么過流繼電器的常閉觸點就會被斷開，使橋式起重機出現跳電現象；3）橋式起重機的凸輪控制器主要包含5個檔位，在實際運行過程中，一旦出現多個檔位無法控制電動機運行的情況，就有可能是因為車間中的灰塵太大、溫度過高或者是有大電流產生，從而導致電阻器無法散熱、快速老化，最終斷裂。

2 橋式起重機電氣改造內容

2.1 接觸器改造

在75t/20t橋式起重機的接觸器改造過程中，可以使用西門子3TF系列交流接觸器來替代原本的CJ12接觸器。與CJ12接觸器相比，3TF系列接觸器主要具有以下優點：（1）接觸器的體積較小、重量比較輕，只是CJ12接觸器的三分之一，而且安裝、拆卸都非常便捷；（2）利用特殊材質制造滅弧罩，不容易破損，具有較強的耐弧性；（3）主觸頭的系統結構非常特殊，觸頭磨損程度比較低，經實踐表明，一付觸頭大概可以使用半年的時間，增加了橋式起重機的使用壽命；（4）電磁鐵工作非常安全可靠，能有效降低噪聲；（5）特殊接線技術的應用加快了接線的速度，而且可靠性、牢固性比較好；（6）抗振效果比較好，比較適合用在振動強度較大的場所中；（7）便于維修和更換，工作量比較小。在對接觸器進行改造后，將原本的故障都有效解決，提高了橋式起重機的運行效率。

2.2 主鉤升降控制改造

主鉤升降控制的改造可以利用PLC代替原本的繼電器邏輯控制，同時利用交流變頻調速裝置代替原本的電機轉子串電阻的調速方式，最終以PLC控制和變頻調速控制為主，更換傳統的繞線電機，一般情況下，電氣控制系統的組成部分主要包括PLC、數據顯示系統以及變頻器，其中PLC是整個起重機的控制中心，輸入、輸出端口與凸輪控制器觸點和變頻器 I/O端相連接，并將編碼器中的檢測信號及時反饋給變頻器。而數據顯示系統是起重機中的監督中心，能實現與PPI總線、PLC的通信，從而顯示出故障信息、參數信息以及其他重要信息，其根本原理如圖1所示：

圖1 系統原理圖

通常情況下，在應用PWM、SPWM變頻器時，要保證U1/f1為常數，而且要在主磁通Φ1不變的情況下進行調速，當f1降到最低時，電機機械轉矩特性就會變軟，而且電機溫度較高。所以橋式起重機不能用普通的變頻器，為了確保在低速運行時有充足的轉矩，可以采用矢量控制的變頻器，在應用時不僅能符合調速要求，還能與重載頻繁啟動的要求相適應。橋式起重機的變頻器經過改造后，不僅具有較強的穩定性，主鉤起吊的控制精度也得到了提高。

2.3 電阻器改造

75t/20t橋式起重機原本用來調整電阻器的材質主要包括灰鑄鐵和鎳鉻。因為起重機的工作環境非常惡劣，經常受到鏡框的腐蝕，導致電阻器嚴重受損，再加上起重機運行過程中會產生較大的振動，電氣接點接觸電阻也隨之增大，經常出現燒壞的現象，所以故障現象時有發生。在對電阻器進行改造前，基本上每個星期都要更換電阻器的部分元器件，而且每年都會有因為電阻器故障而燒壞的起重機，由此可見起重機維護和檢修的工作量非常大。在改造時，采用了某電氣公司生產的新型不銹鋼電阻器，主要具有以下特點：（1）抗腐蝕性較強，沒有接觸電阻，能夠消除故障點；（2）全部的接線都在正面，安裝起來比較方便；（3）阻值比較穩定，電氣性能也比較強。

2.4 控制方式改造

在改造橋式起重機的控制方式時，可以從以下三點入手：（1）以原本的控制線路圖和線路為基礎，改進凸輪控制器的輸出控制方式，并使用斷弧盤控制柜來替代原本的控制線路；（2）從控制方式角度入手，起重機凸輪控制器正反控制觸電控制斷弧盤控制柜工作，并對起重機中的電機運行進行控制。另外，因為凸輪控制器只是對斷弧盤進行控制，并不是對最終負載運行進行控制，因此凸輪控制器的工作電流比較小，觸點之間也會產生比較小的弧光；（3）起重機的電機是在重級行車標準的基礎上進行選型的，其中最適合的是60%定額的H級絕緣交流電動機，改造后的運行效果非常好。

3 結束語

綜上所述，橋式起重機在搬運物料過程中是一個非常關鍵的設備，該設備的工作安全性和可靠性對高空安全運輸有著直接影響，除此之外吊運的安全性對地面設備以及工作人員也影響重大。針對目前起重機中存在的故障和問題，對其進行電氣改造是非常必要的，有利于橋式起重機在電力系統中的有效應用。

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