淺談轉子串電阻調速方式在門座式起重機上的應用

黃夏釗

摘 要：水口水電站壩頂門座式起重機位于水口大壩壩頂，設計規格為2×160/32t雙向門式起重機。壩頂門機按機構的功能劃分，主要由主提升機構、回轉運行機構、回轉提升機構、大車行走機構、小車行走機構構成。這些結構皆采用轉子串電阻調速方式進行控制。本文介紹了門機的電控系統，分析轉子串電子調速系統的運行方式以及其優缺點。

關鍵詞：門座式起重機；轉子串電阻調速；PLC

水口門機是一臺2×160/32噸雙向門座式起重機，主要用于機組進水口快閘檢修門的啟閉工作和壩面上的零星起吊作業，工作范圍廣，起吊種類多樣，使用頻率高。其中用雙吊點直接啟閉的閘門有溢洪道事故檢修閘門、船閘上閘室檢修門和升船機上閘室檢修閘門；用雙吊點加上200噸液壓自動抓粱啟閉的閘門有進水口檢修閘門和泄洪底孔事故檢修閘門，用回轉吊的32噸單吊點加上32噸機械自動抓粱啟閉進水口攔污柵；另外門機還兼顧進水口事故閘門及其液壓啟閉機、溢洪道弧形閘門及其液壓啟閉及、船閘上閘室工作閘門及其液壓啟閉機等設備安裝、檢修的起吊工作和壩面起重作業。水口門機大車行走范圍為壩頂壩面，沿著專門軌道，總行程約700米，中間設置有一個電纜換向點。

一、門機電氣控制硬件構成

門機電氣控制系統主要通過施耐德PLC進行控制，主提升機構由2套相同機構組成，每套機構主要由繞線式異步電動機YZR280S-6、制動器YWZ-400/45、減速器QJD-DP（K）560×100-T、開式齒輪和卷筒組成。

異步電動機起動的一般要求是需要有足夠的起動轉矩和較小的起動電流，起動電流一旦過大，會造成較大的線路電壓降。水口門機以前就出現過因負載太重導致的主提升電機啟動瞬間系統壓降開關跳閘的故障，從而影響PLC等其他設備的正常運行。對于頻繁起動的異步電動機，大的起動電流會造成電機內部發熱過多而損壞電機。水口壩頂門機采用繞線轉子異步電動機，為獲得較好的起動特性和調速性能，采用在轉子回路中接入分級電阻器的方式進行起動與調速。這種調速方式調速線路較簡單，增加的轉子電阻在起動時的大小可以有效改善起動性能，啟動后通過調節轉子電阻的分級投切實現調速的目的。

水口門機各機構的分級調速情況如表1，由于各機構的硬件構成基本相同，因此下面僅對主提升機構的調速控制進行介紹分析。

二.主提升轉子串電阻調速運行方式

圖1為門機主提升1號電機控制圖，這種接線方式具有線路簡單、投資少、維修方便等優點。門機主提升#1電機與#2電機的控制方式相同，共同具有5級調速，操作時，操作員在主司機室控制提升速度檔位，檔位信號輸入PLC進行處理，經過邏輯程序判斷后，經DO輸出模塊給出相應指令。檔位由1檔至3檔逐級運行，上升時，1檔速度最慢，3檔速度最快。下降時，1檔速度最慢，2檔速度最快。主提升#1電動機與主提升#2電動機同步動作。

當上升1檔運行時，主提升制動器電機運行，主提升制動器打開，主提升電動機正向接觸器吸合，主提升電動機啟動，中間繼電器K441動作，電阻器全部接入；上升2檔運行時，命令發出后，經0.5s延時，中間繼電器K431動作，電阻器最后一節短接，電阻器接入四分之三；經0.5s延時，中間繼電器K421動作，電阻器最后二節短接，電阻器接入四分之二；上升3檔命令發出，經0.5s延時，時，中間繼電器K411動作，電阻器最后三節短接，同時，中間繼電器K401動作，最后四節電阻器同時短接，所有電阻一起全部切除，電動機進入額定運行狀態。

當下降1檔運行時，主提升制動器電機運行，主提升制動器打開，主提升電動機反向接觸器K21吸合，主提升電動機啟動，中間繼電器K441動作，電阻器全部接入；下降2檔運行時，命令發出后，經0.5s延時，中間繼電器K431動作，電阻器最后一節短接，電阻器接入四分之三；經0.5s，中間繼電器K421動作，電阻器最后二節短接，電阻器接入四分之二；經0.5s，中間繼電器K411動作，電阻器最后三節短接，同時，中間繼電器K401動作，最后四節電阻器同時短接，所有電阻一起全部切除，電動機進入額定運行狀態。回轉提升、回轉運行、大車行走、小車行走除了電阻器分級數目不同外，皆通過這種方式進行接線與控制。

三.轉子串電阻調速運行方式的優缺點

轉子串電阻調速具有接線簡單可靠，啟動平穩，調速穩定，維護方便，運行性價比高的特點。但隨著運行時間與頻率的增加，門機在運行中主要出現有以下問題。1、在重載情況下，尤其是在檢修門提出水面瞬間，雜物、掛水等增加檢修門重量，使得負載轉矩增加，此時，若想使負載上升，在啟動上升1檔時，出現無法啟動上升甚至檢修門體在慢速下降的情況。出現此種情況，必須將轉子切電阻的時間延長1秒后主提升才能順利上升。2、在頻繁起動情況下，轉子電阻箱發熱嚴重，尤其是夏天，存放電阻箱的小車機房空間小，電阻箱外殼溫度高，散熱困難，是嚴重的安全隱患，且電阻箱能耗較大，運行效率低。3、隨著門機吊裝設備的精細化操作要求提高，轉子串電阻調速方式無法滿足起吊低速、平穩、聽位準確的要求，尤其是低速下定位困難。

（作者單位：福建水口發電集團有限公司）