桥式起重机电气控制系统改造

查林雄

(云南大为化工装备制造有限公司，云南 沾益 655338)

我公司制造厂房的桥式起重机的能力为100/30吨，使用最频繁。由于设备投入使用时间超过15年，电气控制系统整体老化，电气元件动作不可靠、不准确，因此电气故障发生的频率较高。电气控制线路上出现故障的元件较多，大大增加了维修人员的维修难度，严重影响了生产工作。同时，设备在使用中出现了问题，对吊装过程的人员、工件、起重机自身安全都存在很大的安全隐患。

1 问题的提出

我公司的桥式起重机运动机构都是采用绕线式电机串电阻调速，控制特点是：调速范围小，调速波动大；能耗大、电能消耗在调速电阻上;安全性能差，电气控制运行不够平稳，空中定位较差，事故隐患大。出现的故障有：电机发热、启动停止过程冲击大、电机转子绕组故障、集电环磨损严重，用以电机调速的电阻丝易发热烧断，最终故障率高。我公司已经有4台桥式起重机电机出现转子绕组与集电环连接端子烧毁的情况。只有进行电气控制改造，才能降低运行成本，提高安全性和可靠性。

2 改造方案

该桥式起重机有5台电机，分别是：主吊钩电机1台、副吊钩电机1台、小车行走电机1台、大车行走电机2台。要求：起动力矩大，低速时需大力矩输出；当电机出现过载情况时，过电流继电器迅速动作，切断电源。采用变频器控制能完全满足使用工况要求，还能达到节能的效果，将每台电机的转子回路三相引线短接即可；主副吊钩升降选定2个合理速度，大小车电机选定3个合理速度，5台电机的速度控制、正反转控制，全部用采用起重机原本的凸轮控制器来实现。

2.1 方案论证

1)变频器调速稳定、精确，可明显减小机械冲击、惯性载荷，使得起动相当平稳。超基频变频调速功能，可以使空载起重机在空载运行速度翻倍，负载能力提高25%以上。不频繁工作的情况下，提高起重机的空载速度，完全能满足电机的运行速度要求。2)转矩可调，停止平稳；逆行控制简单，节约成本。3)与转子串电阻比较，可以节约电能18%左右。4)电机在快速停车过程中，会产生大量的再生电能，该电能直接作用于变频器的直流电路部分，严重损害变频器。因此，必须在变频器外部增加制动电阻来消耗该电能，制动电阻选用防尘、耐高温型不锈钢电阻。

2.2 方案实施

采用变频器控制后，起重机的主起升、副起升速度设定为二档，大车行走、小车行走速度设定为三档；选用4台台达工业重载型矢量变频器。主副起升、大小车行走变频器型号分别为:DT500-T1100G3、DT500-T0750G3、DT500-T0550G3、DT500-T0150G3。

每个变频器增加制动电阻，制动电阻的粗略计算公式：

主副起升、大小车行走的主电路图及控制电路如图1所示。

图1 主电路图及控制电路

3 安全性

采用变频调速控制后，可以杜绝司机违规操作。变频器具有零速全转矩功能,可有效地防止溜钩。零速时满转矩输出，即使制动器松动或失灵时也不出现重物下滑，确保吊装安全可靠。系统的软启动、软停止的功能降低了机械传动冲击，明显改善钢结构性能。调速范围宽，可实现有精确定位要求的作业控制。

4 经济性

改造时只增加变频器、制动电阻，保留原电机、凸轮控制器。材料费预算3万元，人工安装调试费预算8000元，总费用大概38000元。如表1所示。

表1 起重机电机控制变频器功率及费用

5 结束语

本改造主要对桥式起重机的传统电气控制系统进行了改造，采用变频调速技术来控制起重机启停、调速，经理论验证可以节约电能、降低运行故障、吊装更加安全可靠。