橋式起重機中變頻調速技術(shù)的應用論文
橋式起重機的運行環(huán)境比較惡劣，多是通過(guò)轉子回路實(shí)現有機調速，通斷操作非常頻繁，受到外界因素、運輸物品質(zhì)量、機械設備受重等影響，起重機運行過(guò)程中很容易受到?jīng)_擊，不利于橋式起重機的安全、穩定運行。變頻調速技術(shù)在橋式起重機中的應用，可以實(shí)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(shí)際應用中應充分發(fā)揮變頻調速技術(shù)的優(yōu)勢，保障橋式起重機的正常工作。
1 橋式起重機傳統的操作控制和電氣傳動(dòng)方式。
其一，橋式起重機駕駛室經(jīng)常處于含有腐蝕性氣體、多粉塵和高溫環(huán)境中，對于操作人員的身體健康有著(zhù)嚴重影響，并且一些起重機駕駛室處于地面以上 35 ~40 米的位置，操作人員的視線(xiàn)容易受到多種因素的影響，因此必須由地面工作人員進(jìn)行指揮才能開(kāi)展相關(guān)吊車(chē)操作，一旦指揮配合出現問(wèn)題，很容易發(fā)生事故，因此存在較大的安全隱患[1].
其二，橋式起重機通過(guò)轉子串聯(lián)電阻這種方式實(shí)現調速，會(huì )改變起重機電機原本的特性曲線(xiàn)，在利用轉子串電阻進(jìn)行調速時(shí)，會(huì )影響電機固有的機械頭特性，電機轉速會(huì )隨著(zhù)負載變化而變化，無(wú)法達到理想的調速效果，并且轉子串聯(lián)電阻，在起重機長(cháng)時(shí)間運行過(guò)程中，能源利用率低，會(huì )浪費大量的電能。
其三，通常情況下，橋式起重機的運行環(huán)境都比較惡劣，工作任務(wù)繁重，而接觸器和繼電器的穩定性和可靠性相對較差，經(jīng)常發(fā)生電機燒損、外串電阻燒壞、碳刷冒火、觸頭燒損等問(wèn)題，故障率較高，運行維護周期較短，會(huì )耽誤正常的生產(chǎn)運行。
2 變頻調速技術(shù)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(dòng)機可按照起重機的運行要求進(jìn)行倒拉反接、再生制動(dòng)或者電動(dòng)，平移機構電動(dòng)機主要處于電動(dòng)狀態(tài)，橋式起重機要求電動(dòng)機必須具有較大的起動(dòng)轉矩，特別是起重機運行時(shí)，負載變化比較復雜，起重機拖動(dòng)過(guò)程中需要較大的轉矩，低速運行時(shí)也必須輸出大力矩。結合橋式起重機的運行負載特點(diǎn)，可以選擇具有矢量控制和 PWM 控制的變頻器[2],比如樂(lè )山大件碼頭 550/50/10T 橋式起重機驅動(dòng)系統改造準備采用 ABB 公司的 ACS800 系列變頻器，可實(shí)現無(wú)級調速，它在起重行業(yè)應用廣泛，性能可靠，這種變頻器在低速運行時(shí)可以輸出較大的額定轉矩，具有較強的過(guò)流抑制能力和較快的動(dòng)態(tài)響應速度，調速范圍比較寬，尤其是利用變頻器控制起重機可以實(shí)現四象限運行，轉矩控制能力非常強，還可穩定控制精致轉矩，確保起重機低速運轉和懸空起升過(guò)程中，電動(dòng)機滿(mǎn)足輸出高力矩的應用要求。變頻調速技術(shù)在橋式起重機中的應用，利用變頻器完善的保護性能和優(yōu)越的調速和軟啟動(dòng)性能，可以代替轉子外串電阻的交流電動(dòng)機實(shí)現變頻調速，極大地提高了橋式起重機的調速性能。同時(shí)，橋式起重機應用變頻調速技術(shù)，電機主電路不需要設置觸點(diǎn)，有效避免了頻繁操作接觸器觸頭而造成燒損和拉弧現象，并且將繞線(xiàn)式交流電動(dòng)機替換為可靠性高、結構簡(jiǎn)單的鼠龍型電機，可完全消除電阻箱、碳刷和滑環(huán)等故障隱患，提高橋式起重機的安全運行水平。
2. 2 PLC變頻調速控制系統。
橋式起重機的副鉤、主鉤、小車(chē)和大車(chē)都要實(shí)現調速，為了保障起重機的安全、穩定運行，應設計各種獨立調速系統，實(shí)現電動(dòng)機的同步運行，一臺變頻器可以同時(shí)驅動(dòng)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(gè)并行、獨立的操作系統，工作人員可以通過(guò)選擇不同的開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)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 可編程控制器主要實(shí)現橋式起重機操作控制電氣傳動(dòng)系統的時(shí)序、邏輯編程控制，由地面反射系統發(fā)出照明、電鈴、停止、啟動(dòng)、各操作檔位和正反向等控制信號，通過(guò)遙控接收系統進(jìn)行接收，然后經(jīng)過(guò)信號放大電路進(jìn)行信號處理，最后再通過(guò)電氣隔離輸入到 PLC 模塊。起重機駕駛室的操作控制，由主令控制器發(fā)送照明、電鈴、停止、啟動(dòng)、各操作檔位、正反向等控制信號，經(jīng)過(guò)電氣隔離以后最后輸送到 PLC 模塊。橋式起重機變頻調速的各種限位、超重極限、門(mén)極限等控制信號進(jìn)行電氣隔離以后也輸送到 PLC 模塊。在該系統中，PLC 可編程控制器根據輸入信號的狀態(tài)，再按照橋式起重機的運行控制要求，合理進(jìn)行編程設計，再經(jīng)過(guò)電氣隔離以后輸送到變頻器控制端子，實(shí)現調速運行、正、反向運行等控制功能。橋式起重機在起升控制過(guò)程中，通過(guò) PLC 變頻調速系統，通過(guò)變頻器將電流信號進(jìn)行電氣隔離后發(fā)送到操作控制模塊，并且為了避免變頻器發(fā)生故障或者突然斷電時(shí)，起重機上重物下滑，可保留原有的斷電抱閘結構，利用 PLC結合橋式起重機的運行控制要去，通過(guò)編程實(shí)現對吊鉤的操作控制。
2. 3 變頻器調試。
�。� 1） 初始上電調試。檢查起重機 T、S、R 端和電源線(xiàn)的連接，將負載連接 W、V、U 端子，變頻器和制動(dòng)單元連接時(shí)，確保變頻器直流母線(xiàn)和制動(dòng)單元的正負極性保持一致，連接制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻時(shí)，應實(shí)現無(wú)接地和短路的現象。同時(shí)，檢查變頻器控制電路和主電路的接線(xiàn)是否牢固、正確，使用萬(wàn)用表檢查變頻器外露接線(xiàn)是否有接地、短路現象，確保所有接地端子牢固穩定。
�。� 2） 空載調試。變頻器的初始化參數設定完成后，應進(jìn)行空載調試，在變頻器操作盤(pán)上設定起升機構運行速度，然后啟動(dòng)變頻器，使起重機空載運行五分鐘。同時(shí)，在正、反兩個(gè)方向上進(jìn)行高頻、中頻和低頻的試運行，試運行過(guò)程中仔細觀(guān)察電機運行轉速和變頻器輸出頻率是否一致，加速和減速是否平滑、電機和變頻器運行是否存在奇怪聲音、電機溫度上升是否正常等。
�。� 3） 負載調試。在高頻、中頻、低頻條件下變頻器必須保持安全、穩定的運行狀態(tài)，注意觀(guān)察變頻器操作盤(pán)上的靜態(tài)電流，嚴禁超過(guò)起重機電機的額定電流。同時(shí)，在零速到全速的加速和全速到零速的減速過(guò)程中，應注意減速和加速過(guò)程中的電壓和電流值，適當調整起重機的減速和加速時(shí)間，在滿(mǎn)載狀態(tài)下，調試起重機 S 曲線(xiàn)參數，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(fā)揮作用。
3 結束語(yǔ)。
橋式起重機是一種重要的物料吊運機械設備，在多個(gè)行業(yè)和領(lǐng)域中的應用都非常廣泛，基于傳統的操作控制和電氣傳動(dòng)存在很多弊端和問(wèn)題，橋式起重機通過(guò)應用變頻調速技術(shù)，可有效解決很多問(wèn)題，并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(dòng)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(shí)際應用[J]. 科技與企業(yè)，2013,23∶160.
[2]年泓昌，李巍。 變頻調速技術(shù)在橋式起重機的應用[J]. 電工技術(shù)，2012,06∶ 34 - 35 + 55.
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