论起重机电控系统改造中的创新应用探讨

陈宇

摘要：冶金行业中作为不可缺少的特种设备之一起重机，随着科技的快速发展和生产的需求而不断的发展进步。特别是在起重机的电气控制方面，因为在起重机的运行中起着尤为关键的作用，所以发展尤为显著。

关键词：变频调速;调压调速装置;无线遥控;无触点

1传统起重机的特点以及现状

1.1传统起重机的特点

传统起重机电控系统基本上都是采用接触器继电器等传统元器件，加上串接多组电阻箱的绕线式电机组成的控制系统。它的调速精度，传动性能，和可靠性都很差，能耗和维修成本却很高。

传统起重机控制方式电器元件多，接线复杂。由于长期重载运行，频繁的正反转，接触器带电流分断，冲击电流大，对接触器主触点损害很大，经常需要更换接触器。在传统起重机的控制系统中，调速比小，机械冲击大，改变方向靠接触器正反转来完成，加速靠切电阻接触器达到目的。加速档位多，需要外接多组电阻箱，不但容易坏，而且效率很低，相反电能消耗却很大。另外，对电机的保护也是不完善的，操作工频繁的点动换向，急停刹车，对电机的伤害很大，容易发生电机烧毁的现象。加上它的制动冲击大，无电气控制，容易损伤起重机。

1.2传统起重机的现状

就起重机本身设备而言，处于冶金行业特殊的工作环境下，起重机的工作环境比较恶劣，高温﹑粉尘对起重机设备特别是电控部分的侵蚀，不但对电气元器件造成伤害，还会影响起重機的使用寿命。一方面，起重机长时间的重载运行，工作强度很大，对设备尤其是电气设备的要求相应提高。另一方面，电气设备，尤其是元器件在高温粉尘的环境下长期运行，接触器、继电器频繁动作，电流大﹑时间长，超出了它的理论承受能力，经常容易损坏，维修量很大，维修费用也很高。这种情况下长期运行，起重机的可靠性越来越差，故障逐渐增多，电气设备的寿命相应变短。再加上由于控制回路的线路复杂，故障点多，当起重机运行时发生故障时，查找原因困难，有时会耽搁很长时间，对生产线的连续作业造成了很大影响。制动方面制动闸皮由于操作人员频繁靠反接制动来稳钩和停车，承受的冲击力较大，容易磨损，不及时处理还会出现溜钩和溜车现象，造成严重的安全风险。

起重机是最容易出安全事故的设备之一。操作工不按照操作规程操作，歪拉斜吊，把限位开关当停止使用，猛烈打反刹急停，种种违章行为，既对起重机设备造成了伤害，还会引起安全事故的发生。

2起重机改造升级的具体应用方案

2.1变频调速控制系统的应用

变频调速控制系统在起重机控制系统中是最可靠的。它的调速精度高，具有可靠稳定，控制灵活，运行稳定等特点。采用变频调速系统和传统控制系统相比，可以简化很多，减少大量的接触器继电器等元器件和线路，由于不需要使用绕线式电机，可以省去大量的电阻箱，相应的就能节约大量的电能，从根本上解决了故障率高，电能浪费大，效率低的问题。

变频调速控制系统是目前电气行业中使用最广泛的调速系统，在起重机上的应用也逐年增多，为起重机换向﹑加速及停车提供了新的调速方案。它效率高﹑能耗低，控制线路少而精干，维护保养简单方便，报警和故障保护功能齐全，运行稳定，可靠性与传统的调速系统相比有很大的提高。

变频调速控制系统改造需要对起重机整个电气控制系统全部进行更换，资金投入与传统控制相比要高。但是它的系统稳定，降低了起重机的故障率，提高了工作效率，加上简化了控制系统，电机及元器件的备件消耗大大降低了，长期使用的综合成本并不高。对起重机运行要求高的企业及场所，资金充裕可以选择变频调速控制系统。

2.2定子调压调速装置的应用

定子调压调速装置是在起重机传统电控系统的基础上对其专门开发的数字调速系统。它利用原先的绕线式电机转子频率作为速度闭环的反馈，简便，实用，不需要更换任何机械设备。维修维护非常方便，显示面板不仅能显示电机电流﹑速度﹑档位等，还可显示历史故障，方便维修人员判断和排除故障。系统故障监测和报警保护功能完善，能够很好的保护设备和及时的提醒维修人员。它使用可靠，适应环境能力强，能很好的应用于环境温度高，粉尘严重的冶金起重机的运行机构。

调压调速装置对电机的电流和机构的运行速度等进行了实时的监控和保护，制动器的控制和电机的力矩进行了配合，因此增加了运行的安全性能。降低了电气及机械的冲击，使电气及机械等部件的寿命得到了增加，降低了故障率，因此也增加了整机运行的可靠性。而且由于它的核心装置的参数可以调整，所以可根据起重机和工作场所的的具体要求进行系统优化。

虽然调压调速装置的前期投入与传统控制相比要高，但由于系统对电气和机械部分的控制性，使起重机整体运行稳定，故障﹑维修和备件消耗大大减少，同时电气部分的完好稳定性减少了对机械部分的伤害，极大延长了起重机的使用寿命。同时可保障起重机的不间断运行，提高了工作效率，所以综合成本还是比较低的。

2.4无线遥控系统的应用

无线遥控器改变了有线操作和固定驾驶室操作的控制方式，它是采用无线电的传输对机械设备来进行远程操作控制的一种装置。它的准确性好，灵敏度高，信号连续稳定，抗干扰能力强。它的密封性很好，不但防尘防水，还适应高低温，加上现在元器件技术的快速发展，遥控的距离也大大增长了，在各种恶劣的环境下都能很好的适应。

无线遥控器设计合理，操作简单方便，操作人员通过手持式或腰挂式发射器可长时间的连续操作。并且可以根据自身的习惯和安全角度选择恰当的位置进行操作，还可以根据吊运情况进行微调，避免操作角度不清晰造成的工作失误，杜绝安全隐患的发生。目前无线遥控技术的分频技术和抗干扰性已经可以保证在同一区域内多套遥控器各自可靠稳定运行，互相不干扰。

无线遥控系统的改造可以在起重机原有控制系统的基础上增加改造，并保留原先的操作系统交替使用。它使起重机有了两套操作系统，保证了生产的持续性运行。无线遥控操作可以由生产或维修工作人员兼职操作，在一定程度上实现了“操检合一”，加上不再需要配备专门的指挥人员，对企业而言，大大节省了人力资源的成本，减少了自身的费用开支[2]。

2.5起重机运行监控系统的应用

起重机运行监控系统通过物联网技术实现对起重机运行数据的采集﹑存储﹑分析，在控制层对起重机的关键电气元器件数据进行定制化采集，采集后的关键数据进行边缘计算后，上传至云平台，起重机维护人员可以通过网页或者手机软件的方式随时随地的访问云平台，对起重机的实时运行状态进行跟踪监控，并可以通过历史数据查看设备运行的情况，进而树立对策解决相对应的问题。

起重机运行监控系统功能强大，它有着全局总览，状态总览，报警查询和历史曲线等。起重机维护人员通过该系统可以直接了解起重机的运行趋势和故障情况等重要信息，为设备的预防性维护提供理论支持。在起重机运行中对各个机构进行实时监控，获得辅助信息，进而了解操作人员的操作情况，督促操作人员规范操作，杜绝违章作业。出现故障后，系统会将故障信息推送给维护人员，便于维护人员通过故障信息对故障进行快速诊断。还可以通过历史曲线准确的分析和判断事故发生的原因，后续对其维护及改进[3]。

起重机运行监控系统也是可以在起重机原有的控制系统上增加改造而成。它的改造成本很低，却对解决起重机相关的人员管理困难、缺少预测性维护、事故分析困难等急迫问题提供了有力保障。

2.6无触点接触器的应用

无触点接触器是传统接触器的升级替代产品。它没有传统接触器的触头、线圈和机械结构，而是由可控硅、CPU、散热等组成的一个小系统。电压、电流传感器采集的信号反馈至CPU，通过CPU指令控制可控硅的通断。具有过流、过压、欠压、三相不平衡保护的特点，还具备正反转时间切换延时设置。一台无触点接触器就可实现电机的正反转。而且它还具备故障码显示功能，能有效帮助维修人员迅速排查故障。

无触点接触器替代传统接触器的效果很明显。它的使用寿命远远大于接触器，而且免于维护，还具备电机保护的功能，可以大大降低电机的烧毁率。它的应用大大提高了起重机的工作效率。设备维护人员的维修时间和工作强度也可以大量降低，并且很大程度的减少了备件的消耗，节约了成本。

无触点接触器的改造方便快捷，它可以根据企业自身要求对起重机进行整体改造或者部分改造。改造之后，不但能够减轻起重机维护的工作量，还可以降低接触器的消耗量，并且能够保证起重机安全稳定的运行。

2.7其它系统的应用

随着科技的不断进步，加上个别企业及场所对起重机工作要求的特殊性，更多的辅助系统应运而出。像防溜钩系统，位置检测系统，防碰撞系统等等辅助系统，都可以在起重机原有的电控系统上，根据自身的工作要求增加。甚至有条件的企业已经使用上了智能化无人起重机系统。

3结语

对比起重机运行的情况来看，越来越多的企业和场所都已经认识到了先进的电控系统对起重机性能和稳定的提升，在安装及改造时使用更为安全可靠的先进电控系统，和各类元器件的升级产品。伴随着科技的不断发展，起重机的各种先進电气控制系统的应用越来越广泛，起重机设备将会发展得越来越好。

参考文献

[1]黄晓辉. 岸边起重机电控系统的技术升级与智能管理[J]. 科技创新与应用，2020（08）：193-194.

[2]黄晓辉. 港口起重机电控系统优化研究[J]. 中国设备工程，2020（05）：130-131.