安川变频器在起重机上的应用及维护

杨敏俐 上海铁路局科研所

变频调速技术是当今节电、改善工艺流程以及提高产品质量和改善环境、推动技术进步的一种主要手段，是目前国际上公认的最有发展前途的调速方式。

起重机变频调速控制系统以其软启动、软停止的功能可实现“轻载快速、重载慢速”的操作。它能使普通的异步电动机实现无级调速（可以经常选择最佳转速），可消除机械的冲击力、延长机械设备的使用寿命，由于启动电流小可减少电源设备容量，对电机有保护功能，可降低电机的维修费用，具有明显的节能效果。它的保护功能完善，能自诊断显示故障所在，维护方便。用户可根据自身需要在变频器预选设定的基础上编程，以满足具体应用的需要。由此，起重机变频调速系统得到了越来越广泛的使用。

1 变频器的使用

安川G7系列变频器共有5种控制模式，分别为无PG（编码器）V/F控制、带PG（编码器）V/F控制、无PG矢量1控制、带PG矢量控制、无PG矢量控制2控制。每种控制模式各有其优点及特长，现场实际运用中可根据不同的机构和工作方式选择合适的控制模式。

变频器大小的选择一般根据电动机的容量选择，按变频器输出功率和额定电流稍大于电动机的功率和额定电流的原则来确定变频器的参数和型号。一台变频器驱动一台特殊电机和多台电机时，电机额定电流合计的1.1倍要小于变频器额定输出电流。

以下以26 t门式起重机分析应用及维护，起重电机为变频电机YZB280M-8 55 kW变频器用日本安川CIMR-G7A 4075 75 kW一台，配制动单元CDBR4045两台，大车电机YZ180L-8 11 kW4台，变频器用日本安川CIMR-G7A4055 55 kW一台，配制动单元CDBR4030两台；小车电机YZ132M-6 4 kW2两台,变频器用日本安川CIMR-G7A4011一台（制动单元内置）。

2 系统框图及调试

调速系统框图见图1。

图1 起重机变频调速系统框图

（1）调试前必须注意的安全事项：

①上电前认真检查变频柜的电源输入端R、S、T与输出端U、V、W 接线的正确性，否则会损坏变频器。

②中间直流回路电压在断电后5 min才会降到安全电位，所以在断电后5 min内严禁接触变频器，以防触电。

③变频器与电机必须可靠接地，防止由于漏电流而引起触电。

（2）调试顺序

①电机自动调整

为使变频器的矢量控制功能与电机达到更优的匹配，在运行前先对电机进行自动调整，按MENU键，选择Auto Turning自学习模式，根据需要用FWD/REV键改变电机运转方向后，按RUN键开始自学习。学习完成后按MENU键和ENTER键，返回至驱动方式。

②空载试车

先调整大车和小车电机各自的旋转方向一致，正向慢慢转动联动台手柄，注意变频器、电机及制动器的运行情况，主要是电机电流、噪声等，然后逐步切换到高速运行，反向也一样。在空钩情况下，慢慢地转动联动控制台的手柄，先打上升档察看变频器、电机以及制动器等的运行状况，主要是电机电流、噪声，然后逐渐加速，下降也一样。

③重载试车

重载试车主要看重物在起升过程中，由于重量信号的变化，变频器的速度切换、电机电流的变化；重物在空中定位后，制动器的抱闸情况以及重新启动后变频器及电机的运行状况。

3 起重机变频系统的维护和保养要点

3.1 日常保养内容及技术要求

以清洁、检查和调整为主，其具体要求见表1。

表1 日常保养内容及技术要求

3.2 一级保养内容及技术要求

以检查起重机变频系统各机构状况、性能为主，除完成日常保养的全部内容外，还应有具体内容并达到要求（见表2）。

表2 一级保养内容及技术要求

3.3 二级保养内容及技术要求

主要是对起重机变频系统各机构的部件进行检查、调整、维护和修理，以恢复其性能。除完成一级保养的全部内容外，对变频起重机而言，除了完成普通非变频起重机的二级保养内容及技术要求外还应重点进行如下内容的保养：

（1）变频器。

①变频器维护保养要点

变频器由功率晶体管、可控硅、IC等半导体零件、电容、电阻等电子零件以及风扇、继电器等大量的零件构成。所有这些零件的不正常工作，将导致变频器运行故障。

需对变频器内部进行检查时，一定要切断电源并待表面的LED全部熄灯后，经过1 min（30 kW以上的变频器3 min以上）后再进行。切断电源后马上触摸端子，会有触电危险。

②变频器标准更换年数（见表3）

表3 变频器标准更换年数

③检查内容（见表4）

表4 二级保养内容及技术要求

（2）可编程控制器，标准更换年数为8年。

①接线的检查：检查连接线是否有损、老化等现象，焊点是否有松脱及虚焊及氧化现象，如有发现应及时更换。

②安装的检查：由于PLC通常都安装在设备上，由于设备的振动或继电器或接触器动作的振动，造成配线紧固螺钉松动，电缆联接插头座的松动等导致产生故障隐患，检查时必须进行紧固。

③PLC内部的去污及除尘：PLC工作场所产生的尘埃及油污会通过各种方式进入PLC内部，导致PLC的绝缘性能变差，此时应使用吸尘器吸去PLC表面的尘埃。

④输出继电器触点的检查：继电器的机械寿命是有限的，且在接通和断开电路时，会使触点氧化结"灰"。因此可根据程序确定每个继电器的动作频率来估计继电器的实际工作次数。

⑤输入信号的校核：输入信号源来自工作正常的各种开关或传感器，应定期检查输入的开关（数字）信号是否正常。

（3）制动单元。

①制动单元主回路的检查，包括功率模块、保险丝，若有问题更换。

②制动单元控制回路的检查。

（4）重量测控仪。

①超载功能的检查。检查负荷重量测控仪在90%，105%，120%Te时的超载功能和报警信号是否正常，并做相应处理。

②速度切换功能的检查。检查重量测控仪输出的A、B、C重量组合信号是否正常，并做相应处理。

③故障检测系统。检查触摸屏的显示是否正常，并做相应处理。

4 常见故障处理

（1）故障代码OV:主回路过电压故障。当主回路直流电压超过电压检出值时报出。产生原因：减速时间太短，从电动机产生的能量太大，对变频器造成冲击。处理措施：可以适当地延长减速时间，减小变频器输出的最高频率值，或是连接制动电阻。当变频器报出OV故障时，可先检查制动电阻的接线是否良好，制动单元的工作状态是否正常，确认无误后再检查变频器参数。

（2）故障代码OL2:变频器过负载故障。当变频器负载过大，变频器内部电流过高时报出。产生原因：加减速时间、周期过短，或是负载过大，电动机力矩建立不足。处理措施：调整负载的大小，适当延长加减速时间，减小变频器各段速的输出频率值。变频器报出OL2故障时，还应当检查电动机抱闸的开闭动作是否正常，是否存在磨擦；电动机的机械部分是否存在卡阻现象等。

（3）故障代码PUF：主回路保险丝熔断，输出晶体管损坏故障。产生原因：变频器输出侧接地或相间短路，变频器主控板产生误触发。处理措施：更换变频器主回路快熔，更换被击穿的IGBT元件，检查RC电容组是否损坏，还必须检查变频器的驱动板是否良好，如果无法确定也需要一同更换，对于外部线路：需要检查电动机的绕组绝缘和接线是否存在短路现象。

5 结束语

掌握起重机变频调整系统的使用及维护保养要点是起重机使用、管理的一项重要内容，也是保障交流变频传动系统在起重机上得到更安全更可靠的使用的重要环节。