變頻調速系統在通用橋式起重機節能改造中的應用探討

楊朝祿

摘要： 本文對橋式起重機進行了概述，并對變頻調速系統在橋式起重機節能改造之中的應用進行分析，希望可以對橋式起重機使用性能的進一步提升有所幫助。

關鍵詞： 變頻調速系統;橋式起重機;節能改造;應用

橋式起重機

從外形來看，通用橋式起重機就像是一座橋梁，因此，我們又將這種起重機叫做行車或者是天車。它主要是由橋架（主梁）、走臺、欄桿和小車軌道、大小車行走機構以及起升機構組成[1]。其各個機構的組成與功能如下：大車行走機構，由繞線的電動機和制動器等促成，其功能在于拖動著整臺橋式起重機沿著大車軌道運動;小車行走機構，由繞線的電動機和制動器等組成，其功能在于拖動著重物、主鉤或者副鉤運動;起升機構（主起升機和副起升機兩個機構）由繞線的電動機和制動器等，其功能是拖動著重物做升降運動。

通用橋式起重機之中的傳統調速系統

在傳統的橋式起重機電子拖動系統之中，主要是通過交流繞線轉子異步電動機轉子串電子來實現調速和啟動的，借助于滑環和電刷，將若干段的電阻串聯進轉子回路，電阻接入的多少是由接觸器進行控制的，這樣就達到了控制轉速的目的。但是這種系統有著諸多的缺點，以下就是對其缺點的總結：其一，安全性差。系統的頻繁切換由接觸器所控制，如果啟動時產生較大的沖擊電流，起重機司機一般會通過反制動進行穩鉤，這樣就很容易造成電刷起火、燒毀觸頭甚至燒毀電動機等的情況。其二，傳動性差。系統有著很軟的機械特性，雖然耗能很大，但是調速的范圍卻很小，調速的精度也很差。其三，耗能高。由于起重機的運行經常處于低速狀態，因此20%以上的功率會在轉子串接電阻的時候浪費掉，電機的損耗功率通過熱能的形式釋放出去，不能回收，而變頻系統又需要經常更換電阻，因此就會產生較高的能量消耗。

變頻調速系統在通用橋式起重機之中的應用分析

變頻調速系統的優點分析

隨著近年來變頻調速技術的不斷發展，變頻控制器在價格方面也實現了不斷的降低，因此，變頻調速技術也就在起重機調速系統之中得以廣泛應用。對于起重機的變頻調速系統而言，其應用的主要技術就是可以進行編程的邏輯控制技術和變頻調速技術，通過這兩項技術的應用，才使得變頻器的優勢得到了充分發揮，替代了原有的起重機調速系統，并廣泛適用于新起重機的制造與起重機的改造之中。變頻控制系統有以下的優點：

調速的范圍更大，動態感應能力更強，并有著更強的精準定位功能和更強的通用性。在對系統進行調試、設計與安裝方面都有著很小的工作量，維護起來也更加方便，更易于改造，并且有著很小的體積和重量，能量的消耗也很低。

系統可實現電機軟啟動和軟停止，也可以進行無級調速，讓轉動沖擊得以顯著降低，進一步延長起重機使用的壽命。

采用高度集成的組件，讓傳統系統之中接線復雜的情況得以避免，同時也讓電氣的可靠性得以顯著提升，并實現了保護性能的進一步完善。應用軟件來取代大量的時間繼電器和中間繼電器，極大程度減少了硬件的數量，讓接線的數量減少到傳統調速系統接線數量的十分之一到百分之一，這樣就使得觸點接觸不良所導致的故障發生幾率得以顯著降低，進一步保障系統的良好運行。

該系統具有十分明顯的節能效果，可以讓橋式起重機的工作效率得以顯著提升，平均節電率可以超過20%。

通過應用變頻調速系統，可以讓傳統調速系統應用之中違章操作的情況得以徹底杜絕，進一步提升系統的安全性。

由此可見，將變頻調速系統應用到通用橋式起重機之中，可以讓傳統調速系統之中的很多問題都得到有效解決，讓橋式起重機的性能得到極大程度的改觀，并實現其經濟效益的顯著提升。

變頻調速系統的軟件設計

要想有效實現對變頻器的控制，首先應該做到的就是給PCL編程，通過對相關技術與程序的應用，變頻調速系統工作的過程可以作為變成過程之中的重要依據。

比如：在橋式起重機的小電機工作之中，在駕駛室的門和橫梁欄桿門關閉好之后，將位置開關SQa、SQb和SQc閉合，在緊急開關SB2等都符合相關要求的時候，速度開關應置于零位，將啟動按鈕SB1按下之后，接觸器KM就會通電吸合，進而接通三項電源。如圖1所示：

速度開關停留在“1”位置的時候，就可以將三項交流電接入電動機，讓1檔的速度啟動，如果速度開關停留在“2”位置上，就說明此事的系統正在以2檔的運行速度運行。通常來講，橋式的起重機在正向速度上和反向速度上都有五個檔。

如果速度的選擇開關處于零位，或者是因為停電，使得電動機的運行停止，為了預防變頻器跳閘所造成的拖動負載下降情況，就應該在系統中設置機械的制動裝置。

當發生緊急情況的時候，應該立即按下緊急開關SB2，讓所有的電動機制得到機械制動，再接通變頻器之中的緊急控制端EMS，此時，電動機就會在變頻器的控制之下立刻停止運行，如果有電動機的過載現象出現，繼電器的觸點FR就會與變頻器外界的保護控制器接通，進而停止變頻器的工作。

在小車的兩頭裝上位置開關SQ1和SQ2，小車在快要行走到終端的時候，兩端的行程限位器就會切斷小車的電路，讓小車的電動機停車并實現制動。

如果變頻器因故障跳閘，在排除故障、重新啟動的時候，將復位鍵SB按下，將復位控制的終端RST接通，就可以恢復變頻器的正常運行。

結束語

綜上所述，將變頻調速系統應用到通用的橋式起重機之中，不僅可以讓橋式起重機對于公益的要求得到良好滿足，也可以克服傳統調速系統之中的諸多問題。同時，變頻調速系統的應用也可以通過相關參數的設置來起到對機械設備的保護作用，讓系統的保護得到進一步完善。

參考文獻

郭明翔.集裝箱橋式起重機變頻調速系統再生運行及節能研究[J].中國設備工程，2018（23）：154–157.

劉成科.基于變頻調速技術的橋式起重機改造[D].江蘇：江蘇大學，2016.