125?t鑄造起重機主起升機構(gòu)調(diào)壓調(diào)速改造方案

黃驊

[摘? ? 要]文章介紹了本單位125 t鑄造起重機主起升機構(gòu)的調(diào)壓調(diào)速改造技術(shù)方案。通過調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)在本單位125 t鑄造起重機主起升機構(gòu)的應(yīng)用，闡述了數(shù)字式（可控硅換向）調(diào)壓調(diào)速裝置及系統(tǒng)在鑄造起重機上應(yīng)用的技術(shù)架構(gòu)及技術(shù)特點及優(yōu)勢，為鑄造起重機調(diào)壓調(diào)速的改造提供借鑒。

[關(guān)鍵詞]鑄造起重機;調(diào)壓調(diào)速;變頻調(diào)速;行星減速器;主起升控制系統(tǒng)

[中圖分類號]TH215 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2021）01–00–03

The Reformation Plan of the Main Hoisting Mechanism of 125 t Cast Crane

Huang Hua

[Abstract]This article introduces the technical plan for the reformation of the main hoisting mechanism of the 125 t casting crane of this unit. Through the application of the pressure and speed control system in the main hoisting mechanism of the 125 t casting crane of this unit， the technical architecture， technical characteristics and advantages of the digital （SCR commutation） pressure and speed control device and the system applied to the casting crane are explained. ， To provide a reference for the transformation of the pressure and speed regulation of the casting crane.

[Keywords]casting crane; pressure and speed regulation; frequency conversion and speed regulation; planetary reducer; main hoist control system

冶金鑄造起重機是冶金企業(yè)中非常重要的核心搬運設(shè)備，使用環(huán)境溫度高、粉塵大、環(huán)境惡劣，鑄造起重機質(zhì)量的好壞對該行業(yè)以及企業(yè)的發(fā)展有很大的影響。因此，對有關(guān)企業(yè)應(yīng)加大對鑄造機在電氣控制等方面的內(nèi)容，進而能夠從根本上提高整體的穩(wěn)定性、承載力以及安全性，推動此行業(yè)的發(fā)展。

文中主要講述了本單位所使用的125t鑄造起重機，該種類型起重機產(chǎn)于20世紀，目前該電控系統(tǒng)在使用過程中存在一定的問題，早已不能適應(yīng)當(dāng)前社會發(fā)展的趨勢。要想能夠從根本上提高125t鑄造起重機的穩(wěn)定性以及使用率，減少發(fā)生故障的次數(shù)，則必須要根據(jù)目前所存在的問題制定完善的解決方案，滿足社會在發(fā)展過程中的需要。

1 目前我國企業(yè)在使用125 t鑄造起重機存在的問題

（1）起升機構(gòu)采用兩檔反接控制時，控制系統(tǒng)由于只是通過轉(zhuǎn)子串接不同阻值電阻進行檔位切換，因此在起升機構(gòu)中電機在低檔位時不會有穩(wěn)定的低速，會因載荷不同而速度不同。所以在進行慢速對位時，對操作人員的要求非常苛刻;

（2）當(dāng)使用時間繼電器來完成轉(zhuǎn)子電阻切換時，電機切換電流數(shù)值則會超出規(guī)定數(shù)值，因此會導(dǎo)致電動機無法正常運行;

（3）因為此種類型的正常運行要求與其他不同，并且兩個擋位的操作系統(tǒng)不容易產(chǎn)生穩(wěn)定的運行系統(tǒng)，在進行操作時會出現(xiàn)點動操作的現(xiàn)象，一些司機為了可以在最短時間內(nèi)實現(xiàn)停車，通常會在大反檔的作用下重復(fù)操作，這便加大了電動機出現(xiàn)故障的幾率，除此之外，長期以往還會產(chǎn)生過量的電流，加速了主回路電路發(fā)生老化的問題;

（4）當(dāng)技術(shù)人員反復(fù)接觸定轉(zhuǎn)子時，會有帶電流分段的現(xiàn)象出現(xiàn)，再加上接觸器拉弧出現(xiàn)損壞，接觸器發(fā)生故障以及損壞的概率也隨之增加。

（5）125 t鑄造起重機需要用到定子回路電壓值為380 VAC來完成控制，倘若將其直接調(diào)整為無壓狀態(tài)則會導(dǎo)致電流過大而對電動機的正常運行造成影響，而制動器需要在電動機正常運行時才能夠完成報閘工作，當(dāng)制動器損壞嚴重時則會導(dǎo)致減速機軸斷裂，并且齒滾鍵也會因此發(fā)生損壞。

2 調(diào)壓調(diào)速改造的主要策略

2.1 對起重機進行調(diào)速的主要方案

（1）處理好調(diào)速方面的應(yīng)用狀況，防止技術(shù)人員多次操作。

（2）加大對電流過量的控制，防止電動機因此受到損壞。

（3）制定完善的管理措施來提高接觸器的使用時限，減少接觸器發(fā)生故障的次數(shù)。

當(dāng)前，主要有2種方案來完成125 t鑄造起重機的調(diào)速工作，①要想實現(xiàn)變頻調(diào)速則需要加大對電動機定子頻率的改進方案，將其速度控制在相對優(yōu)異的狀態(tài)，進而能夠提高整體的控制性。要想增強脈沖編碼器的質(zhì)量，換用具有測速功能的專用電動機，除此之外，使用變頻器對外界環(huán)境還有很高的要求，這主要是因為變頻調(diào)速低速啟動力矩較低，對維護方面的要求也隨之增加，采用帶制動電阻的變頻控制系統(tǒng)，主起升機構(gòu)發(fā)電制動下降時的電能會被制動電阻消耗，節(jié)能指標較低。使用共直流母線變頻器可節(jié)能，但經(jīng)濟性差。②對125 t鑄造電動機而言，只有通過調(diào)壓調(diào)速才能夠更加準確以及快速的完成電動機定子電壓的調(diào)試工作，其不僅有良好的調(diào)速，還有很好的控制性能，值得推廣。盡管通過調(diào)壓調(diào)速的方式所達成的效率要低于變頻調(diào)速，但此種方法所達成的效果能夠滿足125 t鑄造電動機的正常工作需求，其中最為關(guān)鍵的因素便是使用調(diào)壓調(diào)速的方式，不用再另外設(shè)置脈沖編碼器。關(guān)鍵是要注意這種方法不能讓電動機承載過多的能量，同樣也可以不用考慮低速啟動能力方面的狀況，并且對125 t鑄造電動機的正常運行也不會產(chǎn)生影響，一舉多得。

調(diào)壓調(diào)速雖然需要采用轉(zhuǎn)子接觸器控制，但由于采用無電流切換技術(shù)，接觸器的壽命大大延長。而且調(diào)壓調(diào)速方案經(jīng)濟性大大優(yōu)于變頻調(diào)速（表1）。

2.2 綜合評價

（1）調(diào)壓調(diào)速，其經(jīng)濟性能好，性價比好;過載能力強，可實現(xiàn)單電機工作;調(diào)速指標可滿足起重機使用;對環(huán)境溫度，污染的適應(yīng)性強，MH的調(diào)壓調(diào)速裝置使用環(huán)境溫度不高于60 ℃;無需調(diào)試，投入使用方便簡單;電路板通用性強，需用的備件少，更換方便;維修，維護簡便，一般電工即可擔(dān)當(dāng);鑄造吊車上使用廣泛，使用經(jīng)驗多，成熟產(chǎn)品。

（2）變頻調(diào)速，其經(jīng)濟性能差，價格較高;頻器過載能力弱，是目前在鑄造吊車上使用少的直接原因，如想實現(xiàn)單電機工作工況，必須加大電機功率，大幅度提高變頻器功率，方可滿足，進而提高整機價格;調(diào)速指標好，可四象限穩(wěn)定運行;對環(huán)境適應(yīng)性差，需采取特別措施;變頻器使用環(huán)境溫度不高于40 ℃;需要調(diào)試，投入使用要求高;電路板通用性差，需整機備件;維修，維護要求高，需專業(yè)技術(shù)人員擔(dān)當(dāng)。

最終，綜合考慮，選擇了調(diào)壓調(diào)速方案。

2.3 在對125 t鑄造起重機主起升控制系統(tǒng)進行改善時所需遵循的原理

通過對125 t鑄造起重機以及行星齒輪減速器主要分布狀況的調(diào)查可以發(fā)現(xiàn)，在對起升機構(gòu)控制系統(tǒng)進行設(shè)計時可以按照以下內(nèi)容進行，確保使用性能能夠準確提升。

（1）該種類型的電動機通常有2套閉環(huán)控制系統(tǒng)，其中一個需要由主令控制器進行控制。再加上行星減速器的作用，必須要將2套系統(tǒng)的傳動比控制在同一數(shù)值才能夠保證電機之間的力矩相等，防止出現(xiàn)偏載的現(xiàn)象，而該電機的整體運行速度則是兩個系統(tǒng)運行速度相加之后的數(shù)值。

（2）倘若其中一個系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，則可以由另一個系統(tǒng)開展運行工作，確保電動機能夠長時間處于運行狀態(tài)。另外，在選擇電氣元件時同樣不用進行增容操作，并且在使用時也不會有承受過載的現(xiàn)象發(fā)生。

（3）當(dāng)在對大容量電動機進行調(diào)整時，可以借助行星減速器的互相獨立性來完成操作，使用電氣系統(tǒng)能夠在起動和制動2套系統(tǒng)的作用下完成操作，防止受到電源電流的沖擊，降低對供電電源的要求。

（4）起升機構(gòu)中的工作制動器不僅安裝在高速軸上，在監(jiān)測系統(tǒng)中同樣有安裝。倘若此2個環(huán)節(jié)中的卷筒轉(zhuǎn)速、電機超速以及高低速軸之間的速度比不出現(xiàn)變動時，控制系統(tǒng)則會在最短時間內(nèi)氣筒安全制動器，將損失降到最低。

為了提高系統(tǒng)的可靠性，在主起升系統(tǒng)的架構(gòu)中，還采用了備用裝置，當(dāng)任何1臺裝置故障時，備用裝置可隨時投入，提高系統(tǒng)的可靠性。

按照設(shè)計原則，由2臺調(diào)壓調(diào)速裝置分別各去控制1臺電動機，組成兩套獨立的控制系統(tǒng)，各自分別驅(qū)動各自的電動機，兩套調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)備用一臺裝置。

2.4 調(diào)壓調(diào)速裝置的選擇

（1）適用環(huán)境能力，在60 ℃環(huán)境溫度下，可以無需采取特殊的風(fēng)冷措施依然可靠工作;在灰塵大，污染嚴重的環(huán)境下使用，可靠性不會受到影響。

（2）轉(zhuǎn)子頻率反饋，采用電機轉(zhuǎn)子頻率作為速度閉環(huán)的反饋，無需易損的脈沖編碼器。

（3）裝置維修維護方便，調(diào)壓調(diào)速裝置的控制單元與功率單元分別獨立，可通過插拔進行連接;控制單元內(nèi)電路板采用可插拔的電路板形式;裝置故障時，只需維修人員更換控制箱內(nèi)的印刷電路板（為插拔式電路板）或更換控制單元即可排除故障;電路板及控制單元全系列通用。

（4）可靠的系統(tǒng)故障監(jiān)測和報警，數(shù)字式調(diào)壓調(diào)速裝置由于為現(xiàn)代數(shù)字控制電路，因而具有強大的系統(tǒng)自診斷功能及可靠的系統(tǒng)故障監(jiān)測，報警和記憶。把事故避免在萌芽中，系統(tǒng)運行更可靠，更安全。

（5）方便的人機界面：數(shù)字式調(diào)壓調(diào)速裝置的顯示面板提供了系統(tǒng)的大量運行指標，例如：電機電流，速度，檔位，觸發(fā)電壓等。當(dāng)故障時顯示故障名稱，還可顯示記憶的故障歷史，方便檢查和維護。

（6）使用可靠，無故障工作時間長：具有在國內(nèi)冶金廠家多臺冶金吊車上使用的業(yè)績，經(jīng)過實踐證明，無故障工作時間長，壽命可達10年以上。

（7）制動器的冗余控制：制動器是鑄造起重機的關(guān)鍵設(shè)備，在主起升機構(gòu)停機及任何故障發(fā)生時，均需要通過控制制動器閉合制動負荷，避免溜鉤失控，因此應(yīng)選用帶制動器冗余控制的調(diào)壓調(diào)速裝置，即裝置具有2個輸出點控制制動器，而在裝置內(nèi)部應(yīng)具有雙芯片分別控制2個輸出繼電器，2個輸出繼電器分別控制外部的制動器接觸器，2個制動器接觸的主觸點串聯(lián)控制制動器，保證制動器控制的可靠、安全。在制動器接觸器控制電路中，除裝置輸出繼電器控制外，還應(yīng)串聯(lián)主令控制器回零后的延時控制點，保證在主起升機構(gòu)主令在零位時，制動器不會打開。

（8）裝置DC電源指令輸入：采用裝置內(nèi)部提供的DC直流電源作為外部指令輸入的電源，而不采用外部AC220 V電源供電的指令輸入。這樣可以杜絕將外部AC220 V電源干擾引入裝置的可能性，提高裝置工作可靠和安全。

根據(jù)上述原則，選用了THYROMAT 10BCCH 700 A 380BPZ數(shù)字式（可控硅換向）調(diào)壓調(diào)速裝置用于驅(qū)動電動機。

3 定子調(diào)壓系統(tǒng)改造后的效果

（1）機構(gòu)起、制動平穩(wěn)，當(dāng)機構(gòu)起、制動時只要達到正常素的的1/10便可以啟動，倘若被吊物體能夠穩(wěn)定運行，則對125 t鑄造起重機提高使用年限有很大的幫助。

（2）將制動器閘塊之間的碰撞率降到最低。

（3）準確掌握被吊物體的位置。

（4）能夠有限防止金屬物體與傳統(tǒng)系統(tǒng)發(fā)生沖擊，保障整體質(zhì)量。

（5）有效對起動對電網(wǎng)形成保護。

（6）加大對零電流轉(zhuǎn)子接觸器的切換力度，能夠防止接觸器頭上的拉弧出現(xiàn)損壞，起到維護作用。

（7）將斜波直線施壓到電動機上，能夠防止電動機與減速箱之間出現(xiàn)碰撞。

4 結(jié)語

通過上文的論述，THYROMAT數(shù)字定子調(diào)壓系統(tǒng)對提高太鋼鑄造起重機主起升機構(gòu)各方面性能有很大的幫助，能夠解決本單位在鑄造以及生產(chǎn)中的問題，減少發(fā)生故障的次數(shù)，有利于整體運行安全以及可靠性的提高，并且維護相對簡單，值得推廣。

參考文獻

[1] 李華德，白晶，李志民，等.交流調(diào)速控制系統(tǒng)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2013.