QM1633型门座式起重机旋转机构电控系统改造

杨志明

摘 要：本文分析了QM1633型门座式起重机旋转机构原有电控系统存在的问题。针对存在的问题，制定了QM1633型门座式起重机旋转机构电控系统由转子串电阻调速升级为变频调速的改造方案。本文从问题分析、改造方案、改造效果等方面进行了详细的阐述。

关键词：门座式起重机；旋转机构电控系统；变频器；改造

本单位拥有QM1633型门座式起重机2台。此2台门机2003年投入使用。距今已经服役14年。旋转机构改造前，电控系统设备老化严重，旋转机构故障频发。2014～2015年度，门机旋转机构共发生故障18次，其中电控故障14次，机械故障4次。

1 旋转机构电控系统存在问题

QM1633型门座式起重机的旋轉机构，由两台绕线式异步电动机作为驱动动装置，利用转子串电阻进行调速。整个电控系统用接触器实现电机的正反转控制和投切电阻调速控制。在使用过程中，存在以下问题：

（1）电控系统设备落后，故障率高。旋转机构单台电机需要六台接触器来实现控制，损坏频率较高，平均每个月需要更换一台接触器，每半个月检查一次接触器触点。工作量大，故障不容易控制。

（2）电控系统监控保护措施不全。整个旋转机构的电控系统，只有一套过流保护。在出现电源缺相或接触器触点接触不是等情况时，电控系统不能及时报警，旋转机构带病运行致使更大的故障出现。

（3）调试方式落后，机械冲击大。旋转机构使用的转子串电阻调速属于有极调速，调速不平稳。在门机满负荷作业时，旋转机构在启动、加减速、停止等工况下，旋转机构减速机会出现明显闯动。旋转机构减速箱在高频率大负荷冲击下断轴故障频发。

（4）旋转机构两台电机控制不同步。由于电控系统存在的缺陷，旋转机构两台驱动电机在启动，换挡时不能够实现同步。启动快的一台电机电流较大，长时间使用，单侧电机绕组烧毁和接触器触点烧毁的故障频发。

（5）转子串电阻调速控制方式，能源利用率低。旋转机构在调速过程中，一部分电能会消耗在调速电阻上。造成能源的浪费。

2 旋转机构电控系统改造方案

针对QM1633型门座式起重机旋转机构出现的一系列问题，为了减少旋转机构故障次数，经单位研究决定，对QM1633型门座式起重机旋转机构电控系统进行升级改造，用变频调速电控系统代替转子串电阻调速电控系统。

2.1 旋转机构电控系统硬件改造

（1）驱动电机改造。旋转机构驱动电机还使用原有的45kW绕线式异步电动机。将电机转子绕组抽头按照星形接法进行封接。在电机非输出轴侧加装支架，安装H-LF-60B-S89A型安川品牌增量型编码器。再加装GP-280型轴流风机对电机进行强制风冷。

（2）变频器及附属设备的选定。旋转机构有两台45kW电机，选用两台型号为CIMR-A4A0139 55kW安川品牌变频器分别驱动。每台变频器配用一台进线电抗器、两台制动单元和两台制动电阻。

（3）配电柜改造。QM1633型门座式起重机，旋转机构电控系统和变幅机构电控系统在同一个配电柜中。该柜的名称是“变幅/旋转控制柜”。配电柜内旋转机构电控系统全部拆除，变幅机构电控系统保持不变。将旋转机构电控系统改造所需要的电气元件全部装入配电柜内。配电柜外动力电缆使用原有电缆，控制柜内电缆全部使用新电缆。

2.2 旋转机构电控系统软件改造

（1）PLC程序优化。QM1633型门座式起重机PLC自动化控制系统采用的是欧姆龙品牌，CPU型号是C200HE。门机原有的PLC硬件设备无需改动。将PLC原有程序破译，在原有PLC程序上进行优化，再将优化后的程序重新写入PLC中。优化后的PLC程序，要能够符合变频改造后的控制要求。编程软件是CX-Programm。

（2）变频器控制参数优化。旋转机构电控系统采用变频调速闭环矢量控制。变频器参数重新进行调试以满足旋转机构的工况要求。最终实现方式是，门机操作人员通过操作主令控制器，将旋转方向，旋转档位等信号传入PLC中，PLC通過输出模块，控制变频器的多功能端子，经过变频器输出给驱动电机，实现旋转机构的无静差调速控制。

2.3 施工方案

（1）前期准备。根据电气元件表采购此次改造所需要的备件。破译原有的PLC程序，重新设计电气元件布局，重新设计电控图纸。

制定施工进度，本次施工预计在七个工作日内完成。

（2）旧设备拆除。拆除配电柜内旋转机构的电控系统，包括空气开关，接触器、电流继电器等。拆除调速电阻。拆除旋转驱动电机转子滑环。保留配电柜外动力电缆并做好标记。

（3）新设备安装。配电柜内设备安装可以和驱动电机改造、制动电阻安装同时进行。配电柜内设备安装时要注意安装顺序，要遵循先上后下，先大件后小件的原则。线号要与原有线号相衔接。

（4）设备调试。设备安装完成后，施工方要进行自检，自检合格后由调试方进行验收检查。包括外观检查，校线，检验合格后出具验收报告。调试人员将按照旋转机构的工况要求进行自动化和传动部分的调试。包括单机试运转，整机联动试运转和带负载整机联动试运转。调试完成后出具试验报告。

3 旋转机构电控系统改造效果

旋转机构电控系统改造后，实现了无静差调速，启动加速柔和均匀，机械冲击感明显的降低，机构转动平稳。改造后的旋转电控系统具备了，过流保护，缺相保护，过载保护，接地保护，欠压保护。保护全面，灵敏度高，有效的避免了旋转驱动电机带病运行。

QM1633型门座式起重机旋转机构电控系统改造后的12个月内，旋转机构出现电控故障4次，机械故障0次。故障数量比改造前明显降低。本次改造取得了良好的经济效益和社会效益。

参考文献

[1]万盛，施柏平，尤彦.PLC在门座起重机电控系统改造中的应用[J].梅山科技，2010，（3）：20-23.

（作者单位：唐山港集团港机船舶维修有限公司）