天車電氣系統(tǒng)變頻改造探討

摘 要：近年來，我國對(duì)傳統(tǒng)的起重機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行了一些變頻調(diào)速系統(tǒng)改造，并且很多起重機(jī)生產(chǎn)廠家開始采用變頻調(diào)速系統(tǒng)，但絕大部分用戶仍然使用傳統(tǒng)的“繞線式電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速系統(tǒng)”方式（傳統(tǒng)調(diào)速）。天車的交流異步電機(jī)啟動(dòng)時(shí)沖擊電流大，設(shè)備沖擊嚴(yán)重，噪聲大，影響設(shè)備的使用壽命及定位精度。要使變頻器成功改造后應(yīng)用于起重機(jī)調(diào)速，就必須針對(duì)起重機(jī)的特點(diǎn)，計(jì)算和選擇變頻器及其外圍的輔件，并在安裝與布線時(shí)采取特殊技術(shù)措施，以保證變頻調(diào)速起重機(jī)安全、可靠地運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：天車;電氣系統(tǒng);變頻改造

一、 引言

在工礦企業(yè)中，天車是經(jīng)常應(yīng)用的工業(yè)設(shè)備類型，在傳統(tǒng)天車中，其使用交流繞線組的方式對(duì)調(diào)速以及啟動(dòng)功能進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，對(duì)于該控制方式來說，不僅操作復(fù)雜，可靠性差，且具有較高的故障率。需要通過PLC控制技術(shù)的應(yīng)用對(duì)其進(jìn)行改造，使其能夠更好地滿足現(xiàn)今相關(guān)工作應(yīng)用需求。

二、 天車改造前存在問題

在某制造廠有10臺(tái)20/5的天車，2臺(tái)32/5天車，2臺(tái)16+16天車。天車的交流異步電機(jī)啟動(dòng)時(shí)沖擊電流大，設(shè)備沖擊嚴(yán)重，噪聲大，影響設(shè)備的使用壽命及定位精度。同時(shí)天車的其他費(fèi)用也很高，也不節(jié)能環(huán)保。所以先對(duì)1臺(tái)20/5的天車進(jìn)行電氣系統(tǒng)變頻改造看看能否達(dá)到業(yè)主要求。20/5噸天車電氣控制系統(tǒng)的變頻改造，目的在于降低天車的使用成本和提高控制性能。以此車為例，每年的設(shè)備更新費(fèi)用可降低50%，檢修維護(hù)費(fèi)用可降低80%，總計(jì)可以節(jié)約5500元左右的設(shè)備開支。在日常運(yùn)行中可節(jié)約30%左右的電量，一年累計(jì)可以節(jié)省4000元的電費(fèi)。日積月累，從長遠(yuǎn)來說，節(jié)省的開支相當(dāng)可觀。天車傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的構(gòu)成、存在的問題及產(chǎn)生的原因。

（一）天車主令控制系統(tǒng)的構(gòu)成

原設(shè)計(jì)起重機(jī)電氣元件構(gòu)造由大車、小車、主起升、副起升、照明及警報(bào)系統(tǒng)構(gòu)成。具體元件有主回路進(jìn)線開關(guān)（隔離開關(guān)、空氣開關(guān)），主進(jìn)線控制接觸器，照明變壓器，腳踏開關(guān)、電鈴，控制開關(guān)，主回路及分子回路的過熱元件，主令控制箱，電機(jī)、抱閘及轉(zhuǎn)子切換電阻器。原切換方式為主令切除轉(zhuǎn)子電阻，從而控制電機(jī)轉(zhuǎn)速。保護(hù)系統(tǒng)是通過限位控制主進(jìn)線接觸器達(dá)到保護(hù)目的。

（二）傳統(tǒng)控制系統(tǒng)容易出現(xiàn)的問題

（1）起動(dòng)電流過大，對(duì)電網(wǎng)沖擊大;（2）機(jī)械設(shè)備使用壽命過短，電機(jī)連軸器、鋼繩等機(jī)械易磨損;（3）接觸器、繼電器等電器元件的觸頭、線圈經(jīng)常燒壞;（4）電動(dòng)機(jī)故障率高。而維修起重機(jī)屬于高空作業(yè)，極不方便，而且起重機(jī)故障很大程度上影響了生產(chǎn)進(jìn)度。

三、 變頻調(diào)速系統(tǒng)的改造控制要點(diǎn)

（一）工作可靠性顯著提高

電磁鐵的壽命可延長原拖動(dòng)系統(tǒng)是在運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)下進(jìn)行抱閘的，采用變頻調(diào)速后，可以在基本停住的狀態(tài)下進(jìn)行抱閘，閘皮的磨損可減小;操作手柄不易損壞原系統(tǒng)的操作手柄因常常受力過大，易損件。采用變頻調(diào)速后，操作手柄的受力將大大減小，不容易損壞;控制系統(tǒng)的故障率大為下降原系統(tǒng)是由于十分復(fù)雜的接觸器、繼電器系統(tǒng)進(jìn)行控制的，故障率較高。采用了變頻調(diào)速控制系統(tǒng)后，控制系統(tǒng)可大大簡(jiǎn)化，可靠性大為提高。節(jié)能效果十分顯著，轉(zhuǎn)子回路的采用變頻調(diào)速系統(tǒng)后，非但外接電阻內(nèi)消耗的大量電能可以完全節(jié)約，并且在起重機(jī)放下重物時(shí)，還可將重物釋放的位能反饋給電源。調(diào)速質(zhì)量明顯提高，并且調(diào)速平穩(wěn)，能夠長時(shí)間低速運(yùn)行，具有很高的定位精度和運(yùn)行效率。

（二）PLC選用

在對(duì)天車進(jìn)行改造后，在結(jié)合系統(tǒng)實(shí)際信號(hào)輸出、輸入以及作用的把握，需要在聯(lián)系應(yīng)用習(xí)慣以及改造要求的基礎(chǔ)上做好PLC型號(hào)規(guī)格的選擇。PLC方面，我們對(duì)S7-300系列進(jìn)行了選擇，對(duì)于該系列PLC來說，其以不同方式將多種模塊進(jìn)行組合，在使控制系統(tǒng)具有更為靈活設(shè)計(jì)特征的同時(shí)對(duì)不同方面的應(yīng)用需求進(jìn)行滿足。拖動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)作方面，求具有大車的速度以及左右換擋;小車的速度以及前后換擋;主副鉤的速度以及升降換擋等。保護(hù)功能方面，則對(duì)大小車以及主副鉤的限位以及保護(hù)進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)。對(duì)于這部分功能來說，都可以通過PLC的應(yīng)用對(duì)無觸點(diǎn)控制進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。

四、 改造后的工作報(bào)告

（一）在節(jié)能方面

系統(tǒng)所用變頻器，具有自動(dòng)節(jié)能操作模式，能較大提高系統(tǒng)的功率因數(shù)和整機(jī)工作效率，節(jié)能效果顯著，平均節(jié)電率可達(dá)30%以上，一年累計(jì)可以節(jié)省4000元的電費(fèi)。每年的設(shè)備更新費(fèi)用可降低50%，檢修維護(hù)費(fèi)用可降低80%，總計(jì)可以節(jié)約5500元左右的設(shè)備開支。日積月累，從長遠(yuǎn)來說，節(jié)省的開支相當(dāng)可觀。

（二）在控制性能方面

與傳統(tǒng)的切電阻系統(tǒng)相比，天車采用變頻控制后使整機(jī)性能有較大的提高.如起升行走平滑，穩(wěn)定，被吊物件定位準(zhǔn)確.根據(jù)需要上下，前后，左右，操作都可以無級(jí)變速，適應(yīng)各種實(shí)用場(chǎng)合，加上變頻器自身保護(hù)功能齊全，如過流，過載，過壓等都能及時(shí)報(bào)警及停止，減少了天車故障，提高了安全性能。同時(shí)變頻器具有限流作用，可以減少啟動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)沖擊，有利于車間內(nèi)其他設(shè)備正常運(yùn)行。

五、 結(jié)語

綜上所述，在工業(yè)發(fā)展越來越快的今天，保證天車具有更高的工作效率和工作質(zhì)量意義重大。通過分析研究得出，對(duì)PLC與變頻器在天車控制系統(tǒng)進(jìn)行改造運(yùn)行，獲得了較好的應(yīng)用效果，具有一定的借鑒意義。因此，作為相關(guān)工作人員，需要根據(jù)實(shí)際的工作情況來對(duì)天車的電氣系統(tǒng)進(jìn)行改造，使其更好地適應(yīng)于當(dāng)前的生產(chǎn)，以促進(jìn)工業(yè)生產(chǎn)更好地進(jìn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]白云龍.天車電氣系統(tǒng)變頻改造研究[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2016（9）：613.

[2]潘家新.針對(duì)天車電氣系統(tǒng)的變頻改造研究[J].工業(yè)，2016（9）：287.

作者簡(jiǎn)介：

康亮，河鋼邯鋼邯寶煉鋼廠。