論起重機電控系統改造中的創新應用探討

陳宇

摘要：冶金行業中作為不可缺少的特種設備之一起重機，隨著科技的快速發展和生產的需求而不斷的發展進步。特別是在起重機的電氣控制方面，因為在起重機的運行中起著尤為關鍵的作用，所以發展尤為顯著。

關鍵詞：變頻調速;調壓調速裝置;無線遙控;無觸點

1傳統起重機的特點以及現狀

1.1傳統起重機的特點

傳統起重機電控系統基本上都是采用接觸器繼電器等傳統元器件，加上串接多組電阻箱的繞線式電機組成的控制系統。它的調速精度，傳動性能，和可靠性都很差，能耗和維修成本卻很高。

傳統起重機控制方式電器元件多，接線復雜。由于長期重載運行，頻繁的正反轉，接觸器帶電流分斷，沖擊電流大，對接觸器主觸點損害很大，經常需要更換接觸器。在傳統起重機的控制系統中，調速比小，機械沖擊大，改變方向靠接觸器正反轉來完成，加速靠切電阻接觸器達到目的。加速檔位多，需要外接多組電阻箱，不但容易壞，而且效率很低，相反電能消耗卻很大。另外，對電機的保護也是不完善的，操作工頻繁的點動換向，急停剎車，對電機的傷害很大，容易發生電機燒毀的現象。加上它的制動沖擊大，無電氣控制，容易損傷起重機。

1.2傳統起重機的現狀

就起重機本身設備而言，處于冶金行業特殊的工作環境下，起重機的工作環境比較惡劣，高溫﹑粉塵對起重機設備特別是電控部分的侵蝕，不但對電氣元器件造成傷害，還會影響起重機的使用壽命。一方面，起重機長時間的重載運行，工作強度很大，對設備尤其是電氣設備的要求相應提高。另一方面，電氣設備，尤其是元器件在高溫粉塵的環境下長期運行，接觸器、繼電器頻繁動作，電流大﹑時間長，超出了它的理論承受能力，經常容易損壞，維修量很大，維修費用也很高。這種情況下長期運行，起重機的可靠性越來越差，故障逐漸增多，電氣設備的壽命相應變短。再加上由于控制回路的線路復雜，故障點多，當起重機運行時發生故障時，查找原因困難，有時會耽擱很長時間，對生產線的連續作業造成了很大影響。制動方面制動閘皮由于操作人員頻繁靠反接制動來穩鉤和停車，承受的沖擊力較大，容易磨損，不及時處理還會出現溜鉤和溜車現象，造成嚴重的安全風險。

起重機是最容易出安全事故的設備之一。操作工不按照操作規程操作，歪拉斜吊，把限位開關當停止使用，猛烈打反剎急停，種種違章行為，既對起重機設備造成了傷害，還會引起安全事故的發生。

2起重機改造升級的具體應用方案

2.1變頻調速控制系統的應用

變頻調速控制系統在起重機控制系統中是最可靠的。它的調速精度高，具有可靠穩定，控制靈活，運行穩定等特點。采用變頻調速系統和傳統控制系統相比，可以簡化很多，減少大量的接觸器繼電器等元器件和線路，由于不需要使用繞線式電機，可以省去大量的電阻箱，相應的就能節約大量的電能，從根本上解決了故障率高，電能浪費大，效率低的問題。

變頻調速控制系統是目前電氣行業中使用最廣泛的調速系統，在起重機上的應用也逐年增多，為起重機換向﹑加速及停車提供了新的調速方案。它效率高﹑能耗低，控制線路少而精干，維護保養簡單方便，報警和故障保護功能齊全，運行穩定，可靠性與傳統的調速系統相比有很大的提高。

變頻調速控制系統改造需要對起重機整個電氣控制系統全部進行更換，資金投入與傳統控制相比要高。但是它的系統穩定，降低了起重機的故障率，提高了工作效率，加上簡化了控制系統，電機及元器件的備件消耗大大降低了，長期使用的綜合成本并不高。對起重機運行要求高的企業及場所，資金充裕可以選擇變頻調速控制系統。

2.2定子調壓調速裝置的應用

定子調壓調速裝置是在起重機傳統電控系統的基礎上對其專門開發的數字調速系統。它利用原先的繞線式電機轉子頻率作為速度閉環的反饋，簡便，實用，不需要更換任何機械設備。維修維護非常方便，顯示面板不僅能顯示電機電流﹑速度﹑檔位等，還可顯示歷史故障，方便維修人員判斷和排除故障。系統故障監測和報警保護功能完善，能夠很好的保護設備和及時的提醒維修人員。它使用可靠，適應環境能力強，能很好的應用于環境溫度高，粉塵嚴重的冶金起重機的運行機構。

調壓調速裝置對電機的電流和機構的運行速度等進行了實時的監控和保護，制動器的控制和電機的力矩進行了配合，因此增加了運行的安全性能。降低了電氣及機械的沖擊，使電氣及機械等部件的壽命得到了增加，降低了故障率，因此也增加了整機運行的可靠性。而且由于它的核心裝置的參數可以調整，所以可根據起重機和工作場所的的具體要求進行系統優化。

雖然調壓調速裝置的前期投入與傳統控制相比要高，但由于系統對電氣和機械部分的控制性，使起重機整體運行穩定，故障﹑維修和備件消耗大大減少，同時電氣部分的完好穩定性減少了對機械部分的傷害，極大延長了起重機的使用壽命。同時可保障起重機的不間斷運行，提高了工作效率，所以綜合成本還是比較低的。

2.4無線遙控系統的應用

無線遙控器改變了有線操作和固定駕駛室操作的控制方式，它是采用無線電的傳輸對機械設備來進行遠程操作控制的一種裝置。它的準確性好，靈敏度高，信號連續穩定，抗干擾能力強。它的密封性很好，不但防塵防水，還適應高低溫，加上現在元器件技術的快速發展，遙控的距離也大大增長了，在各種惡劣的環境下都能很好的適應。

無線遙控器設計合理，操作簡單方便，操作人員通過手持式或腰掛式發射器可長時間的連續操作。并且可以根據自身的習慣和安全角度選擇恰當的位置進行操作，還可以根據吊運情況進行微調，避免操作角度不清晰造成的工作失誤，杜絕安全隱患的發生。目前無線遙控技術的分頻技術和抗干擾性已經可以保證在同一區域內多套遙控器各自可靠穩定運行，互相不干擾。

無線遙控系統的改造可以在起重機原有控制系統的基礎上增加改造，并保留原先的操作系統交替使用。它使起重機有了兩套操作系統，保證了生產的持續性運行。無線遙控操作可以由生產或維修工作人員兼職操作，在一定程度上實現了“操檢合一”，加上不再需要配備專門的指揮人員，對企業而言，大大節省了人力資源的成本，減少了自身的費用開支[2]。

2.5起重機運行監控系統的應用

起重機運行監控系統通過物聯網技術實現對起重機運行數據的采集﹑存儲﹑分析，在控制層對起重機的關鍵電氣元器件數據進行定制化采集，采集后的關鍵數據進行邊緣計算后，上傳至云平臺，起重機維護人員可以通過網頁或者手機軟件的方式隨時隨地的訪問云平臺，對起重機的實時運行狀態進行跟蹤監控，并可以通過歷史數據查看設備運行的情況，進而樹立對策解決相對應的問題。

起重機運行監控系統功能強大，它有著全局總覽，狀態總覽，報警查詢和歷史曲線等。起重機維護人員通過該系統可以直接了解起重機的運行趨勢和故障情況等重要信息，為設備的預防性維護提供理論支持。在起重機運行中對各個機構進行實時監控，獲得輔助信息，進而了解操作人員的操作情況，督促操作人員規范操作，杜絕違章作業。出現故障后，系統會將故障信息推送給維護人員，便于維護人員通過故障信息對故障進行快速診斷。還可以通過歷史曲線準確的分析和判斷事故發生的原因，后續對其維護及改進[3]。

起重機運行監控系統也是可以在起重機原有的控制系統上增加改造而成。它的改造成本很低，卻對解決起重機相關的人員管理困難、缺少預測性維護、事故分析困難等急迫問題提供了有力保障。

2.6無觸點接觸器的應用

無觸點接觸器是傳統接觸器的升級替代產品。它沒有傳統接觸器的觸頭、線圈和機械結構，而是由可控硅、CPU、散熱等組成的一個小系統。電壓、電流傳感器采集的信號反饋至CPU，通過CPU指令控制可控硅的通斷。具有過流、過壓、欠壓、三相不平衡保護的特點，還具備正反轉時間切換延時設置。一臺無觸點接觸器就可實現電機的正反轉。而且它還具備故障碼顯示功能，能有效幫助維修人員迅速排查故障。

無觸點接觸器替代傳統接觸器的效果很明顯。它的使用壽命遠遠大于接觸器，而且免于維護，還具備電機保護的功能，可以大大降低電機的燒毀率。它的應用大大提高了起重機的工作效率。設備維護人員的維修時間和工作強度也可以大量降低，并且很大程度的減少了備件的消耗，節約了成本。

無觸點接觸器的改造方便快捷，它可以根據企業自身要求對起重機進行整體改造或者部分改造。改造之后，不但能夠減輕起重機維護的工作量，還可以降低接觸器的消耗量，并且能夠保證起重機安全穩定的運行。

2.7其它系統的應用

隨著科技的不斷進步，加上個別企業及場所對起重機工作要求的特殊性，更多的輔助系統應運而出。像防溜鉤系統，位置檢測系統，防碰撞系統等等輔助系統，都可以在起重機原有的電控系統上，根據自身的工作要求增加。甚至有條件的企業已經使用上了智能化無人起重機系統。

3結語

對比起重機運行的情況來看，越來越多的企業和場所都已經認識到了先進的電控系統對起重機性能和穩定的提升，在安裝及改造時使用更為安全可靠的先進電控系統，和各類元器件的升級產品。伴隨著科技的不斷發展，起重機的各種先進電氣控制系統的應用越來越廣泛，起重機設備將會發展得越來越好。

參考文獻

[1]黃曉輝. 岸邊起重機電控系統的技術升級與智能管理[J]. 科技創新與應用，2020（08）：193-194.

[2]黃曉輝. 港口起重機電控系統優化研究[J]. 中國設備工程，2020（05）：130-131.