天車自動化節能改造的分析研究

張志帥

摘 要：加強對天車使用和維護具有十分必要的作用，因為天車的電力消耗較大，設備發生的故障率更高，其中的電器配件的損耗也非常大，更容易產生問題。所以，對天車電氣控制系統遇到的問題進行解決，是當前重點研究的項目。

關鍵詞：天車；自動化；節能；改造

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.21.014

天車作為一種橋式起重機，是工業生產過程中的主要設備，主要執行起吊、放下以及搬運等工作。在實際應用過程中，不僅能促進生產效率的提升，也能改變人工工作模式。天車設備的組成部分為大車、小車、減速機、電動機等，在安全運轉和工作中，不僅能達到穩定生產，也能避免給工作人員安全帶來傷害。

1 天車容易產生的故障原因

天車容易出現的故障原因多表現在四個方面。第一，在天車的升降、大車和小車啟動期間，由于停止較快，在慣性負載作用下，存在較大的機械沖擊力，無法延長設備的使用壽命。并且，人員的操作失誤，自身具備的安全意識較差等，都影響了設備的安全、穩定運行。第二，天車使用的電動機容量較大，其具備的較大電流受到電網的沖擊，需要在額定轉矩下工作，從而帶來嚴重的電能浪費現象。第三，天車在實際工作中，每天需要經過大量搬運，基于對元件交流接觸器的控制，將電動機斷開，給予串接電阻，但該流程較為復雜。并且，在較大的電流狀態下，其中的觸頭和線圈等容易被損害，周邊的工作環境更惡劣，在轉子回路串接電阻中，受到灰塵、設備振動的影響等，都將帶來明顯的損壞和斷裂現象，從而引起較大的設備故障，需要的維修工作量也更大。第四，操作人員進行反復操作，期間產生較大電流，無法保證電器元件、電動機應用壽命的提升[1]。

2 天車控制系統的改進分析

（1）拖動系統的改造。對電動機類型科學選擇。一般情況下，給電動機提出的要求較高，需要在期間利用專業使用的變頻籠型轉子異步電動機。原有的設備系統多使用的為繞線的異步電動機，能在短接轉子回路下應用。還需要調速方法實施改造，基于當前較為先進的系統，如：矢量控制的變頻調速系統，在一定變頻后，通過轉速能達到分級控制，也能在低級到高級之間進行轉換，保證電動力的所有轉速都能實施有效控制。還需要執行制動方式的改造分析，因為對制動方式進行改造期間，不僅要達到整體的自動化控制，還要避免其突發事件的產生。因此，在實際改造中，利用再生制動、直流制動等方式進行結合，將確保其發展意義的發揮和實現。在這種方法下，如果重物停留在半空中，當電磁制動系統斷電的的時候，重物也將靜止。在使用變頻器系統的時候，通過再生制動和直流制動，也能確保起重機速度的準確性。

（2）變頻調速系統的改造。在對天車系統的運行模式實施改造的時候，其關鍵點為防止溜鉤。在具體工作中，需要給予多個方面的改造分析。當將電磁制動器通電0.6秒的時候，發現變頻器早期產生停止輸出現象，將帶來明顯的溜鉤。如果電磁制動器抱閘，這時候不會發現變頻器輸出，但也要在一定程度上，避免跳閘出現錯誤動作。具體控制工作中，首先，當重物在空中停止的時候來控制，將起始頻率設為5赫茲，如果變頻器的工作頻率下降到5赫茲，發現變頻器輸入的信號為頻率達到，在這種情況下，發現制動電磁器的指令為斷電。如果發現5赫茲的情況下持續時間在0.8秒，制動電磁鐵的時間較高。在0.8秒經過后，這時候發現變頻器的赫茲下降到0，期間，也說明天車的電動機已經停止運行。然后，重物的升降過程，將初始的升降頻率設為5赫茲，在變頻器實際工作前期，其中的天車電動機不需要工作。在工作頻率已經達到5赫茲的時候，這時候變頻器開始，并對其存在的電流進行檢測，將電流的時間設定好為0.3秒。發現發現變頻器輸出的電流大，這時候要馬上給予電磁鐵通電。在具體操作過程， 也要給予升降初期頻率的設定，將維持時間設定為0.8秒，將其作為所有的時間[2]。

（3）零速全轉矩功能和直流制動勵磁功能。零速全轉矩功能，是將變頻器的速度設立為0，保證電動機運行的時候存在較大轉矩。在該發展下，能保證起重機的升降運動速度，將其停留。也能在電磁制動器應用下，避免溜鉤現象的產生。直流制動勵磁功能的應用，主要是在起動前期，執行自動化工作，保證電動機具備較大的轉矩，維護起重物的停留狀態，也能避免電磁制動器在釋放期間的溜鉤現象。

（4）變頻調速控制系統。其中的大車和小車的組成部分為電動機、變頻器等。電動機為7.5kW，變頻器為20kW。對于其中的制動單元、制動電阻等，也能在起重物下降的時候，產生電能，尤其是在變頻器外接單元、制動電阻都將消耗。在對變頻器實際選擇期間，可以使用西門子440，保證能達到有效的變頻器異步電動機調速工作。結合異步電動機的額定電流以及實際的電動機狀態，為其選擇出變頻器。

（5）設定變頻器參數。主鉤變頻器，要對其多段速度進行設定，其中，可以確定為50赫茲、20赫茲、5赫茲等。并在不同方式下按照中高低速設定[3]。

（6）可編程序控制器。在天車自動化節能系統中，利用西門子公司系列的PLC，能在一定條件下按照輸入的控制信號、控制程序等，達到信號的產生，保證起重機內各個情況的協調發展，維護起重機的實際工作狀態。對于PLC控制系統的應用，也可以使用ST-300梯形語言，達到編程的優化設計。

（7）實施控制電路改造。在對天車進行控制期間，可以對手柄開關進行控制，保證各個設備通電。比如：按下手柄按鍵，PLC將運行，天車也開始工作。如果再次按下手柄，其中的PLC將斷開，天車也會停止工作。

3 總結

通過以上的分析和研究，對天車的變頻器調速控制以及積極改造，能增強其整體的保護功能，促使工作可靠性的提升，具備的節能效果也更好。同時，在自動化節能改造中，也降低了天車的維修成本，確保企業的安全穩定運行，在為建設提供保障的前提下，獲得更高的經濟效益。

參考文獻：

[1]劉明武，胡水軍.焦化裝煤除塵控制系統硬件改造分析[J].科技風，2018（09）：76，78.

[2]許維超，朱惠英，佘乾仲.大型公建能耗遠程監測系統的實現與節能分析[J].建筑節能，2016（09）：92-94，114.

[3]陳敏雄.冷端碎玻璃輸送系統的自動化節能改造[J].玻璃，2017

（11）：33-36.