港口起重机起升机构变频器改造替换

章树阳

[摘要]国内港口起重机上使用的欧美和日本品牌老型号变频器，已经达到甚至超过了使用寿命，生产商已经停止生产备件；港口方逐渐开始用国产变频器整体改造替换的方式来解决难以承受的昂贵备件。

[关键词]起升机构变频器改造选型

一、前言

变频调速传动系统在国内港口起重装卸设备上的使用始于上世纪90年代末；从变幅、旋转和小车机构试用，发展到整机全变频调速，并且使用的几乎全是SIEMENS、ABB、YASKAWA、TMEIC等国外品牌；这些变频器已经使用有15年时间左右，故障率高、备品备件购买困难和昂贵一直困扰着港口电气维护人员。

二、起升機构基本情况

起升机构电气系统由PLC通过Profibus-DP协议控制两台变频器，具体如图1所示。

起升机构有吊钩和抓斗两种运行工况，基本参数如表1所示。

三、变频器改造替换容量选择

不同厂家变频器的性能和负载能力方面都有一定的差别，如果完全按照同功率替换可能会不能满足要求，本文按照电机轴输出的静功率来选取变频器的容量，分别计算出25吨和40吨工况下电机轴输出的静功率Pq：

Kz为载荷系数，变频调速传动系统驱动的港口门座起重机取值0.55； ηmec为机械效率，取值0.9。变频器的容量选取按照两种工况下较大的静功率为依据计算：

ηmoc为电机的额定效率，取值0.92。所以选用英威腾CHV190-220G-4型起重机专用变频器，按验算额定负载工况下变频器电流满足要求（Ky电流波形修正系数，取值1.05-1.1）。机构额定运行速度时所要求的变频器输出频率按来计算，35米/分钟是为38Hz，55米/分钟是为59Hz。再生能量的处理，由于原系统的制动单元和制动电阻和新变频器可以兼容，不需要更换。英威腾变频器输出电流相对小些，但是过载能力英威腾产品相对大些，体积也几乎相同改造安装空间可以替代，CHV190-220G-4和CIMR-G7B4220性能比较如表2所示。

四、调试和试验

脱开电机和减速器的连接轴做变频器自学习后，设置必要的变频器参数，主要是速度控制模式、运行指令通道、速度指令通道、编码器参数、参数组切换、抱闸控制、故障输出、DP通讯的PZD参数、速度/力矩切换、保护参数等。

用SyCon软件重新对PLC的Profibus-DP总线模块C200HW-PRM21进行配置，加载英威腾EC-TX103DP模块的GSD文件，。用CX-Programmer编程软件上传PLC程序，修改相应的DP总线控制字、状态字、速度给定、力矩给定、运行数据读取的程序段，并下载到PLC。

空载调试正常后，根据国家标准规定做起重机额定动载和110%额定动载试验，用INVTStudio变频器监控软件监视变频器运行的各项数据正常，输出功率、电压、电流等数据符合理论计算，起升机构运行稳定。

五、结语

工程运行情况表明，国产变频器在港口起重设备上的使用是稳定可靠的。希望通过本文论述的技改项目变频器选型计算和调试方法对港口工程技术人员带来帮助。

参考文献

[1]英威腾产品说明书CHV190系列起重机专用变频器201301（V2.1）.

[2]VarispeedG7使用说明书.株式会社安川电机.2007.

[3]GB/T3811-2008起重机设计规范.北京：中国标准出版社，2008.