鋁電解多功能天車雙速起重電動機控制方式的研究與改進

柴小馬，劉新強，劉曉濤

中孚實業股份有限公司鋁業一分公司，河南 鞏義 451200

0 引言

中孚實業股份有限公司鋁業一分公司多功能天車出鋁鉤和附鉤所使用升降設備為進口DEMAG電動葫蘆，該電動葫蘆采用雙速電動機實現鉤升降速度的快慢切換與快速制動，具有結構先進，性能優異，控制獨立等優點。但由于其控制系統的復雜性也使其在運行過程中出現了許多問題，比如，控制方式精度低，控制元件壽命等。這樣不僅對其性能受到了很大的影響，也增加了設備的維護成本，對其控制方式的改進將產生良好的經濟效益。

1 改造前雙速電動機控制方式和分析

1.1 DEMAG電葫蘆雙速電動機需要實現的動作和控制順序

正向慢速轉動；正向快速轉動；反向慢速轉動；反向快速轉動；快速制動。

1）正向啟動→繩盤制動器打開→延時2秒→電機正向慢速轉動→加速→正向快速轉動→停止→正向慢速轉動→電機停止運行→電機錐形制動器制動→停止→延時2秒→繩盤制動器閉合；

2）反向啟動→繩盤制動器打開→延時2秒→電機反向慢速轉動→加速→反向快速轉動→停止→反向慢速轉動→電機停止運行→電機錐形制動器制動→停止→延時2秒→繩盤制動器閉合；

3）4個動作有3個輸入控制，中間有一邏輯分析器轉換；

4）升盤制動器屬于棘輪構造，出現溜鉤時，繩盤制動器會卡死制動。當繩盤制動器卡死后，繩盤制動器卡死限位動作，電機只能上升不能進行下降動作，需要先進行上升后，方能在進行下降動作。

1.2 雙速電動機控制方式

DEMAG電動葫蘆的雙速電動機采用獨立時序控制。延時部分主要用于控制繩盤制動器的提前打開和延后閉合，由空氣阻尼式延時繼電器來實現。

1.3 電動機各動作時刻的電流分析

由于起重過程中需要經常改變電動機的轉向和轉速，因此各控制元件動作頻繁，加速和制動過程的電流值遠高于電動機的額定電流，在電動機運行過程中所測得的各時刻平均電流值如表1所示：

表1 雙速電動機實測平均電流值

1.4 實際應用中存在的問題

由表1可以看出，雙速電動機不論輕載或重載，勻速運行時的電流值都遠低于額定電流值，但在加、減速的過程尤其是反接制動時的電流值則要遠遠高于額定電流值。因此，如此頻繁的電流變化和動作切換給電動機的控制回路增加了很大的負擔，在生產中經常出現延時繼電器失效、接觸器觸點熔化、制動器磨損嚴重、電動機發熱等問題，使DEMAG電動葫蘆的運行效率大打折扣，其性能也受到了很大的影響，并可能引發嚴重的安全事故，構成重大安全隱患。

1.5 原因分析

雙速電動機動作切換頻繁，時序控制復雜。但由于人的判斷受許多客觀因素和主觀因素的影響，很難保證人工操作的可靠性，而空氣阻尼式延時繼電器同樣存在時間設定不精確和故障率高的缺陷，這也是在生產實踐中造成以上問題的主要原因。

2 改造思路和方案

多功能天車所使用的SLC5/04系列PLC具有性能優異、可靠性高、壽命長和使用簡單方便等優點，是實現DEMAG電動葫蘆雙速電動機控制方式全自動化的軟件平臺和硬件基礎。

改造的思路就是將雙速電動機的控制方式進行軟件化改造，由PLC完成檔位切換的邏輯運算和延時控制。

3 改造后的效果

1）延時繼電器可靠性提高到100%，壽命提高到10年以上；

2）改造后，電動機勻速運行的各個電流值雖然沒有太大變化，但加減時刻的電流值明顯減小；

3）接觸器出現觸點熔化的概率明顯降低，接觸器壽命提高到改造前的2倍；

4）因延時繼電器失效造成制動器磨損降低為零，制動器壽命提高5倍以上；

5）雙速電動機的控制回路大幅度簡化，元件數由改造前的10個減少到7個，回路數由改造前的10減少到6個；

6）雙速電動機的溫度指標明顯改善，連續工作2個小時溫升不高于5℃。

4 結論

高效、節能、低碳是當今全社會全人類的發展均勢，生產領域可以依靠科技進步和技術創新不斷改進自己的生產工藝，進而降低自己的生產成本，不斷地促進自身的成長與發展。

中孚實業股份有限公司鋁業一分公司雙速電動機控制方式的改進，在投入極低的情況下達到了很好的效果，取得了明顯的經濟效益，是生產工藝自動化控制優化的又一成功案例。

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