橋式起重機電氣控制系統改造

查林雄

(云南大為化工裝備制造有限公司，云南 沾益 655338)

我公司制造廠房的橋式起重機的能力為100/30噸，使用最頻繁。由于設備投入使用時間超過15年，電氣控制系統整體老化，電氣元件動作不可靠、不準確，因此電氣故障發生的頻率較高。電氣控制線路上出現故障的元件較多，大大增加了維修人員的維修難度，嚴重影響了生產工作。同時，設備在使用中出現了問題，對吊裝過程的人員、工件、起重機自身安全都存在很大的安全隱患。

1 問題的提出

我公司的橋式起重機運動機構都是采用繞線式電機串電阻調速，控制特點是：調速范圍小，調速波動大；能耗大、電能消耗在調速電阻上;安全性能差，電氣控制運行不夠平穩，空中定位較差，事故隱患大。出現的故障有：電機發熱、啟動停止過程沖擊大、電機轉子繞組故障、集電環磨損嚴重，用以電機調速的電阻絲易發熱燒斷，最終故障率高。我公司已經有4臺橋式起重機電機出現轉子繞組與集電環連接端子燒毀的情況。只有進行電氣控制改造，才能降低運行成本，提高安全性和可靠性。

2 改造方案

該橋式起重機有5臺電機，分別是：主吊鉤電機1臺、副吊鉤電機1臺、小車行走電機1臺、大車行走電機2臺。要求：起動力矩大，低速時需大力矩輸出；當電機出現過載情況時，過電流繼電器迅速動作，切斷電源。采用變頻器控制能完全滿足使用工況要求，還能達到節能的效果，將每臺電機的轉子回路三相引線短接即可；主副吊鉤升降選定2個合理速度，大小車電機選定3個合理速度，5臺電機的速度控制、正反轉控制，全部用采用起重機原本的凸輪控制器來實現。

2.1 方案論證

1)變頻器調速穩定、精確，可明顯減小機械沖擊、慣性載荷，使得起動相當平穩。超基頻變頻調速功能，可以使空載起重機在空載運行速度翻倍，負載能力提高25%以上。不頻繁工作的情況下，提高起重機的空載速度，完全能滿足電機的運行速度要求。2)轉矩可調，停止平穩；逆行控制簡單，節約成本。3)與轉子串電阻比較，可以節約電能18%左右。4)電機在快速停車過程中，會產生大量的再生電能，該電能直接作用于變頻器的直流電路部分，嚴重損害變頻器。因此，必須在變頻器外部增加制動電阻來消耗該電能，制動電阻選用防塵、耐高溫型不銹鋼電阻。

2.2 方案實施

采用變頻器控制后，起重機的主起升、副起升速度設定為二檔，大車行走、小車行走速度設定為三檔；選用4臺臺達工業重載型矢量變頻器。主副起升、大小車行走變頻器型號分別為:DT500-T1100G3、DT500-T0750G3、DT500-T0550G3、DT500-T0150G3。

每個變頻器增加制動電阻，制動電阻的粗略計算公式：

主副起升、大小車行走的主電路圖及控制電路如圖1所示。

圖1 主電路圖及控制電路

3 安全性

采用變頻調速控制后，可以杜絕司機違規操作。變頻器具有零速全轉矩功能,可有效地防止溜鉤。零速時滿轉矩輸出，即使制動器松動或失靈時也不出現重物下滑，確保吊裝安全可靠。系統的軟啟動、軟停止的功能降低了機械傳動沖擊，明顯改善鋼結構性能。調速范圍寬，可實現有精確定位要求的作業控制。

4 經濟性

改造時只增加變頻器、制動電阻，保留原電機、凸輪控制器。材料費預算3萬元，人工安裝調試費預算8000元，總費用大概38000元。如表1所示。

表1 起重機電機控制變頻器功率及費用

5 結束語

本改造主要對橋式起重機的傳統電氣控制系統進行了改造，采用變頻調速技術來控制起重機啟停、調速，經理論驗證可以節約電能、降低運行故障、吊裝更加安全可靠。