橋式起重機中變頻調速技術的應用論文

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橋式起重機的執行環境比較惡劣,多是通過轉子迴路實現有機調速,通斷操作非常頻繁,受到外界因素、運輸物品質量、機械裝置受重等影響,起重機執行過程中很容易受到衝擊,不利於橋式起重機的安全、穩定執行。變頻調速技術在橋式起重機中的應用,可以實現起重機電機的變頻調速,具有良好的節能性和安全性,因此在實際應用中應充分發揮變頻調速技術的優勢,保障橋式起重機的正常工作。

橋式起重機中變頻調速技術的應用論文

1 橋式起重機傳統的操作控制和電氣傳動方式。

其一,橋式起重機駕駛室經常處於含有腐蝕性氣體、多粉塵和高溫環境中,對於操作人員的身體健康有著嚴重影響,並且一些起重機駕駛室處於地面以上 35 ~40 米的位置,操作人員的視線容易受到多種因素的影響,因此必須由地面工作人員進行指揮才能開展相關吊車操作,一旦指揮配合出現問題,很容易發生事故,因此存在較大的安全隱患[1].

其二,橋式起重機通過轉子串聯電阻這種方式實現調速,會改變起重機電機原本的特性曲線,在利用轉子串電阻進行調速時,會影響電機固有的機械頭特性,電機轉速會隨著負載變化而變化,無法達到理想的調速效果,並且轉子串聯電阻,在起重機長時間執行過程中,能源利用率低,會浪費大量的電能。

其三,通常情況下,橋式起重機的執行環境都比較惡劣,工作任務繁重,而接觸器和繼電器的`穩定性和可靠性相對較差,經常發生電機燒損、外串電阻燒壞、碳刷冒火、觸頭燒損等問題,故障率較高,執行維護週期較短,會耽誤正常的生產執行。

2 變頻調速技術在橋式起重機中的應用。

2. 1 選用合適變頻器。

一般情況下,橋式起重機主要包括起升機構和平移機構,起升機構電動機可按照起重機的執行要求進行倒拉反接、再生制動或者電動,平移機構電動機主要處於電動狀態,橋式起重機要求電動機必須具有較大的起動轉矩,特別是起重機執行時,負載變化比較複雜,起重機拖動過程中需要較大的轉矩,低速執行時也必須輸出大力矩。結合橋式起重機的執行負載特點,可以選擇具有向量控制和 PWM 控制的變頻器[2],比如樂山大件碼頭 550/50/10T 橋式起重機驅動系統改造準備採用 ABB 公司的 ACS800 系列變頻器,可實現無級調速,它在起重行業應用廣泛,效能可靠,這種變頻器在低速執行時可以輸出較大的額定轉矩,具有較強的過流抑制能力和較快的動態響應速度,調速範圍比較寬,尤其是利用變頻器控制起重機可以實現四象限執行,轉矩控制能力非常強,還可穩定控制精緻轉矩,確保起重機低速運轉和懸空起升過程中,電動機滿足輸出高力矩的應用要求。變頻調速技術在橋式起重機中的應用,利用變頻器完善的保護效能和優越的調速和軟啟動效能,可以代替轉子外串電阻的交流電動機實現變頻調速,極大地提高了橋式起重機的調速效能。同時,橋式起重機應用變頻調速技術,電機主電路不需要設定觸點,有效避免了頻繁操作接觸器觸頭而造成燒損和拉弧現象,並且將繞線式交流電動機替換為可靠性高、結構簡單的鼠龍型電機,可完全消除電阻箱、碳刷和滑環等故障隱患,提高橋式起重機的安全執行水平。

2. 2 PLC變頻調速控制系統。

橋式起重機的副鉤、主鉤、小車和大車都要實現調速,為了保障起重機的安全、穩定執行,應設計各種獨立調速系統,實現電動機的同步執行,一臺變頻器可以同時驅動起重機的兩臺電機,為了提高橋式起重機操作控制的可靠性和靈活性,保留起重機上駕駛室操作控制功能,對起重機上駕駛室和地面遙控操作涉及兩個並行、獨立的作業系統,工作人員可以通過選擇不同的開關來實現不同的操作功能。PLC 變頻調速控制系統結構圖如圖 1 所示,PLC 可程式控制器主要實現橋式起重機操作控制電氣傳動系統的時序、邏輯程式設計控制,由地面反射系統發出照明、電鈴、停止、啟動、各操作檔位和正反向等控制訊號,通過遙控接收系統進行接收,然後經過訊號放大電路進行訊號處理,最後再通過電氣隔離輸入到 PLC 模組。起重機駕駛室的操作控制,由主令控制器傳送照明、電鈴、停止、啟動、各操作檔位、正反向等控制訊號,經過電氣隔離以後最後輸送到 PLC 模組。橋式起重機變頻調速的各種限位、超重極限、門極限等控制訊號進行電氣隔離以後也輸送到 PLC 模組。在該系統中,PLC 可程式控制器根據輸入訊號的狀態,再按照橋式起重機的執行控制要求,合理進行程式設計設計,再經過電氣隔離以後輸送到變頻器控制端子,實現調速執行、正、反向執行等控制功能。橋式起重機在起升控制過程中,通過 PLC 變頻調速系統,通過變頻器將電流訊號進行電氣隔離後傳送到操作控制模組,並且為了避免變頻器發生故障或者突然斷電時,起重機上重物下滑,可保留原有的斷電抱閘結構,利用 PLC結合橋式起重機的執行控制要去,通過程式設計實現對吊鉤的操作控制。

2. 3 變頻器除錯。

( 1) 初始上電除錯。檢查起重機 T、S、R 端和電源線的連線,將負載連線 W、V、U 端子,變頻器和制動單元連線時,確保變頻器直流母線和制動單元的正負極性保持一致,連線制動單元和制動電阻時,應實現無接地和短路的現象。同時,檢查變頻器控制電路和主電路的接線是否牢固、正確,使用萬用表檢查變頻器外露接線是否有接地、短路現象,確保所有接地端子牢固穩定。

( 2) 空載除錯。變頻器的初始化引數設定完成後,應進行空載除錯,在變頻器操作盤上設定起升機構執行速度,然後啟動變頻器,使起重機空載執行五分鐘。同時,在正、反兩個方向上進行高頻、中頻和低頻的試執行,試執行過程中仔細觀察電機執行轉速和變頻器輸出頻率是否一致,加速和減速是否平滑、電機和變頻器執行是否存在奇怪聲音、電機溫度上升是否正常等。

( 3) 負載除錯。在高頻、中頻、低頻條件下變頻器必須保持安全、穩定的執行狀態,注意觀察變頻器操作盤上的靜態電流,嚴禁超過起重機電機的額定電流。同時,在零速到全速的加速和全速到零速的減速過程中,應注意減速和加速過程中的電壓和電流值,適當調整起重機的減速和加速時間,在滿載狀態下,除錯起重機 S 曲線引數,確保機械負載、電機和各機構變頻器的功率和轉矩配合正確,檢查變頻器的操作控制功能否正常發揮作用。

3 結束語。

橋式起重機是一種重要的物料吊運機械裝置,在多個行業和領域中的應用都非常廣泛,基於傳統的操作控制和電氣傳動存在很多弊端和問題,橋式起重機通過應用變頻調速技術,可有效解決很多問題,並且極大地提高了橋式起重機操作控制的靈活性和電氣傳動的可靠性。

參考文獻。

[1]李斌。 探究 PLC 變頻調速在橋式起重機中的實際應用[J]. 科技與企業,2013,23∶160.

[2]年泓昌,李巍。 變頻調速技術在橋式起重機的應用[J]. 電工技術,2012,06∶ 34 - 35 + 55.