淺析變頻調(diào)速器在橋式抓斗天車中的應(yīng)用

邱盛軍

（中國鋁業(yè)股份有限公司廣西分公司 廣西平果縣 531400）

淺析變頻調(diào)速器在橋式抓斗天車中的應(yīng)用

邱盛軍

（中國鋁業(yè)股份有限公司廣西分公司 廣西平果縣 531400）

隨著科技發(fā)展的日新月異，變頻器的種類與作用增多，在各領(lǐng)域中發(fā)揮著顯著的重要性。了解高性能變頻器的應(yīng)用發(fā)展過程和安裝環(huán)境，對于廣大用戶來說尤為重要。本文介紹分析了橋式抓斗天車的負載特點以及根據(jù)其工作環(huán)境而改用變頻調(diào)速器，并介紹分析了變頻調(diào)速器的發(fā)展背景、變頻調(diào)速器的工作原理、變頻調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展、選擇方法以及變頻調(diào)速系統(tǒng)的具體實現(xiàn)和組成。

ABB變頻調(diào)速器；應(yīng)用：橋式抓斗天車

1 前言

中國鋁業(yè)廣西分公司熱電廠燃運車間一二期有4臺5t橋式抓斗天車，滿斗抓煤量為2.5t，抓斗天車主要生產(chǎn)任務(wù)是負責(zé)給鍋爐車間配送合格燃煤及火車來煤的抓取堆放工作，每天輸送、抓取堆放2000多噸發(fā)電用煤。抓斗天車主要參數(shù)：其電氣傳動系統(tǒng)包括15kW大車電機兩臺，2.2kW小車電機一臺，30kW抓斗開閉電機一臺，30kW抓斗提升電機一臺，均為繞線型轉(zhuǎn)子異步電機，采用轉(zhuǎn)子串電阻實現(xiàn)有級調(diào)速運行，但由于工作環(huán)境的影響及其傳統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)的限制，在實際工作中存在著很多問題。

2 橋式抓斗天車構(gòu)成及運作方面的簡述

2.1 橋式抓斗天車的基礎(chǔ)了解

橋式抓斗天車起重機制為重工級機制，而其主要是由箱型橋架、抓斗小車、大車行走機構(gòu)、司機室以及電氣控制系統(tǒng)組成。橋式抓斗天車的主要機構(gòu)均采用交流變頻調(diào)速技術(shù)，利用變頻器來靈活的驅(qū)動電機等設(shè)備的運行和停止。

橋式抓斗天車全部機構(gòu)的運行均在司機室里進行操作，而司機室周圍均設(shè)有堅實的保護屏障，從而保障了操作人員的安全，杜絕了安全隱患。

2.2 橋式抓斗天車的負載特點

在運作過程中，橋式抓斗天車的負載操作十分復(fù)雜，負載時，開閉機構(gòu)驅(qū)動抓斗抓取物料緊緊閉合，在抓斗閉合后，起升機構(gòu)快速運作，使四根分別懸掛在起升機構(gòu)和閉合機構(gòu)的鋼絲繩均勻受力從而進行起升工作。因此，在負載過程中，對轉(zhuǎn)矩的要求特別高，變頻調(diào)速系統(tǒng)在較低速度時仍然能夠輸出較大的轉(zhuǎn)矩，能承受四方向力矩的變化。

抓斗天車在電廠煤場中使用廣泛，其傳動系統(tǒng)的設(shè)計對安全傳送運輸煤炭作用效果不可小覷。早期的橋式抓斗天車所使用的電動機，在設(shè)備啟動時，啟動電流極大，因此對設(shè)備的沖擊力大，設(shè)備容易損壞，噪聲大，設(shè)備使用壽命短，且由于沖擊電流過大，導(dǎo)致天車的操作難度大，容易引起不必要的麻煩。近年來，隨著電力電氣電子科技的發(fā)展，變頻調(diào)速技術(shù)也不斷的更新，不僅使ABB變頻調(diào)速系統(tǒng)的傳動設(shè)備可靠性極大的提高，還降低了制造設(shè)備所使用的生產(chǎn)成本，使其負載能力增強。

3 ABB變頻調(diào)速器調(diào)速系統(tǒng)的概論

3.1 調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展

隨著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，在生產(chǎn)運作過程中對調(diào)速系統(tǒng)的要求也越來越高，而早期采用的電機主要使用繞線式電動機來驅(qū)動天車的負載操作過程，但這種調(diào)速系統(tǒng)運行時沖擊電流大，對設(shè)備損害程度大，噪音大，需要耗費大量的維修費用，使用壽命短等缺點。

因此，隨著我國電力電氣電子科技的發(fā)展，電動機的調(diào)速系統(tǒng)的性能也得到很大的提高，所使用的變頻調(diào)速系統(tǒng)除卻成本更加低廉外，被附加了更加優(yōu)越的制動控制特性，在該行業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛的使用。

3.2 ABB變頻調(diào)速器的工作原理

ABB變頻調(diào)速器是主要用于控制和調(diào)節(jié)三相交流異步電動機的速度，并具有穩(wěn)定的性能、豐富的組合功能、精準(zhǔn)的矢量控制技術(shù)、低頻高轉(zhuǎn)矩輸出、安裝簡單、耗時少等的優(yōu)點，因此，為廣大企業(yè)所喜愛，被廣泛使用。

變頻器是利用調(diào)速裝置的通斷作用把電源電壓、頻率不變的交流電變成電壓頻率可變的交流電源，從而控制標(biāo)準(zhǔn)電動機的速度和轉(zhuǎn)矩。

交流變頻調(diào)速技術(shù)擴展了電動機的轉(zhuǎn)速范圍：從零開始一直到遠高于額定轉(zhuǎn)速，從而使貨物被傳動過程中的工作效率得到了極大的提高。

3.3 變頻調(diào)速器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

變頻器的內(nèi)部組成結(jié)構(gòu)主要由交流電的輸入、整流濾波環(huán)節(jié)、采樣電壓、電流電壓的逆變過程、驅(qū)動電路、主控電路、電流電壓的輸出等組成。

4 變頻調(diào)速器在橋式抓斗天車中的應(yīng)用

橋式抓斗天車在煤場工作時，由于煤場工作環(huán)境的惡劣，空氣中漂浮著大量的粉塵和有害氣體，因此對電氣設(shè)備的腐蝕損害極其嚴(yán)重，再加上機器設(shè)備工作量大，經(jīng)常容易導(dǎo)致電動機制動系統(tǒng)超負荷的運行，損壞電機或是制動負載系統(tǒng)中的其他重要機構(gòu)。運用變頻調(diào)速系統(tǒng)的電動機來驅(qū)動天車進行工作運轉(zhuǎn)，從而減少了機器設(shè)備損壞的情況，節(jié)約了生產(chǎn)成本，從而極大的提高了工作效率。

4.1 變頻器在抓斗天車使用過程中的具體運作

4.1.1 整流慮波過程

整流慮波環(huán)節(jié)是將交流電壓轉(zhuǎn)化為直流電壓電源的過程。

4.1.2 采樣電壓過程

該過程是將直流電壓變化過程中所產(chǎn)生的數(shù)值的變動輸送給主控機構(gòu)。

4.1.3 逆變環(huán)節(jié)

將直流電壓轉(zhuǎn)換為頻率電壓均可變的交流電源，并將其輸送給三相電源的過程叫做逆變環(huán)節(jié)。

4.1.4 驅(qū)動環(huán)節(jié)

該環(huán)節(jié)消耗過多的回饋能量，保持直流母線電壓，將主控電路發(fā)出的控制指令轉(zhuǎn)換為逆變環(huán)節(jié)所需的矩形波型號，并將相應(yīng)的矩形波傳送到相應(yīng)的逆變管。

4.1.5 主控電路

主控電路是變頻調(diào)速系統(tǒng)中的核心存在。它接收調(diào)速的有關(guān)信息，并作出相應(yīng)的運算處理，最后生成相對的控制指令信號，控制其他組件運行以達到要求。

總而言之，在使用天車前，要根據(jù)相應(yīng)條件來調(diào)整變頻器的有關(guān)參數(shù)，以保證在運作中能夠整體調(diào)控變頻器的開閉和升降過程的工作頻率和運行加速時間，使其能與速度的變化相互協(xié)調(diào)，保證抓斗在使用過程中四根鋼絲繩能夠協(xié)調(diào)配合，均勻受力。

4.2 變頻器使用效果

（1）使用了變頻調(diào)速系統(tǒng)的抓斗天車相較于使用傳統(tǒng)調(diào)速系統(tǒng)的天車，具有運行穩(wěn)定、系統(tǒng)可靠性高維護工作量少且成本低、使用成本低以及容易操作等的優(yōu)點。

（2）變頻調(diào)速器的使用減少了接觸器的數(shù)量，使電動機的運行回路暢通無阻，從而降低了設(shè)備在運行過程中出現(xiàn)事故的概率。

（3）使用了變頻調(diào)速器的抓斗天車，操作更加簡單靈活，因此反應(yīng)速度也相對提高。

（4）在企業(yè)收益方面，由于設(shè)備損壞頻率降低，維修花費大幅度減少，設(shè)備成本降低，因此企業(yè)所獲利潤同比增長。

4.3 變頻器的選擇與使用注意事項

（1）變頻調(diào)速器的接地端子必須確保其可靠接地，以此來保證能有效去除射頻的干擾。

（2）變頻器與被驅(qū)動的電動機之間不能連有交流接觸器，防止斷流時產(chǎn)生過高的電壓以致?lián)p壞逆變器。

（3）應(yīng)該選用承載能力強的變頻器，以此來保證抓斗天車能夠安全穩(wěn)定的操作運行。

（4）變頻器的加速減速時間要調(diào)配的合適，以確保抓斗的閉合和升降操作能夠協(xié)調(diào)一致。

（5）變頻調(diào)速器所處的環(huán)境溫度不宜過高，且要有較好的通風(fēng)環(huán)境。因為變頻器低速運轉(zhuǎn)時，電動機自我冷卻保護變?nèi)酰匾獣r必須采用外部條件來進行降溫，確保儀器設(shè)備的安全。

（6）變頻器輸出的一端不可以連接電容補償裝置，以避免高頻電波造成電容器過熱損壞以及變頻器過電流保護動作跳停以產(chǎn)生不必要的危險。

因此，綜上所述，變頻調(diào)速系統(tǒng)是所有調(diào)速系統(tǒng)中最為理想最為安全的調(diào)速系統(tǒng)，而采用了交直電流交互轉(zhuǎn)化方式的變頻器控制操作的橋式抓斗天車在運行過程中也比其他天車安全可靠且容易操作，是未來抓斗天車運行操作控制發(fā)展改進的方向。

5 結(jié)語

ABB變頻器在橋式抓斗天車中應(yīng)用，不僅僅解決了天車難操作、電氣故障率高、維護維修工作難度大等問題，嚴(yán)重影響了天車在生產(chǎn)中的穩(wěn)定運行。切實有效的提高了天車崗位人員易操作，降低了操作人員的勞動強度，還有降低了維護檢修工作量，對公司的節(jié)能降耗、節(jié)省了成本。而我們通過分析和借鑒ABB變頻器的天車上應(yīng)用的例子，熟悉掌握ABB變頻器的使用方式和各方面性能，更有必要認真學(xué)習(xí)思考，提高自我水平，綜合素質(zhì)，最終達到學(xué)以致用的目的。

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[4]張欣.變頻調(diào)速器在卸船機上的應(yīng)用[J].黑龍江科技信息，2011，28：27.

[5]張永康.變頻調(diào)速技術(shù)在橋式抓斗起重機上的應(yīng)用[J].電世界，2000，02：4.

TH215

A

1004-7344（2016）15-0241-02

2016-5-3

邱盛軍（1983-），男，漢族，廣西北流人，技術(shù)員，助理工程師，大專，主要從事設(shè)備點檢與維護與設(shè)備安全生產(chǎn)管理工作。