論調壓調速裝置在雙梁行車上的改造效果

胡海賓

（九江萍鋼鋼鐵有限公司，江西 九江 332500）

現有某天車（為冶煉廠生產部門吊坯用）起升機構電機原設計時定子為接觸器控制，轉子串電阻進行調速，后改為調壓調速器進行控制。現就這兩種調速控制方式原理及優缺點進行簡要的分析，并根據該天車的實際運行情況進行比較。

1 轉子串電阻調速

1.1 轉子串電阻調速原理

起重機起升機構的兩檔反接控制是轉子串電阻調速必要步驟。而提升機構在全部負載或部分負載的情況下進行兩檔反接制動，這一做法主要是為進行滿速下降。電動機停止工作時能夠保證其停在準確位置，杜絕在負載過重情況下而發生安全事故。

上升1擋、2擋、3擋，人力控制方法切除電動機轉子電阻，電動機的機械特性1擋、2擋、3擋過渡到4擋，電動機維持高速運行。負載情況下電動機運行維持在5擋上，電機轉子串進一定電阻值，導致電動機處在反制動狀態。

在反制動形態下降低電機運轉速度，但是不能長時間的達到預期目標，若長時間控制電機運轉速度電機會發熱嚴重，電機的機械性能受到影響，負載轉矩瞬間發生的波動會導致電機運行狀態失去控制，影響金屬生產加工，因此對電機轉子串電阻調速避免長時間運行，在有效時間內切掉轉子電阻，恢復電動機正常運行。

如現有的該天車在正常吊坯經常不能獲得很好的穩定的速度特性，在夾坯時需頻繁反復校準位置方能夾住金屬坯，效率較低。且在轉子切換電阻時電流波動大，速度變化有沖擊，導致整個升降機構運行不平穩，不僅噪聲大，而且對電機、減速機等設備的損傷也較大，縮短了設備的使用周期，一般來說電機滑環使用不到6個月就因打火嚴重而需更換，甚至出現過滑環在線損壞影響生產的惡性事故。

1.2 轉子串電阻調速主要缺陷

（1）采用的接觸器控制需使用大量接觸器及中間繼電器、延時繼電器，同時正反轉接觸器以機械聯鎖和電氣聯鎖來實現聯鎖，如果調整不好或因運行過程中振動造成觸點失靈，容易造成短路打炮事故，影響生產的運行。如該天車就因接觸器輔助觸點接觸不好導致不能升降或是電阻檔時間繼電器損壞導致升降速度緩慢多大20余次，對生產造成了不良影響。

（2）啟動時的大電流造成電阻器發熱量大，不僅造成電能的浪費，且如果電阻檔接觸器觸點接觸不好，也容易造成斷路事故，影響設備正常運轉。如該天車電阻器夏天時的溫度甚至達到120余度，對電阻器本身及連接電纜的絕緣穩定帶來了危害。

（3）整個控制系統所使用的電氣元器件較多，控制回路比較復雜，造成檢修時間及費用增加，同時故障率也較高。

（4）由于啟動時的大電流沖擊，造成定子接觸器在吸合及斷開時拉弧嚴重，對接觸器觸頭損害很大，基本上1年僅更換接觸器觸頭的備件材料費用就需16萬余元，維護成本相當高。

2 晶閘管定子調壓調速

2.1 調壓調速基本原理

依據異步電動機的電磁轉矩的計算可以得出，若電動機的電源評率、多個參數值固定時，轉差率固定時，電動機定子電壓和電動機輸出轉矩成正比例關系；當負載轉矩發生變化時，低轉數運轉可降低定子電壓獲得，當降低定子電壓達到調節速度目的時，因轉差率會隨之增大，所以同時導致電動機電流與轉差率成正比例關系。電動機轉差功耗在其內部就會完全消耗，電動機出現發熱情況。

閉環調壓調速系統動態過程為當電動機穩定運行在要求的速度時，一旦負載增大，電機會在較大負載拖動下進行減速，速度反饋值也隨之降低，閉環系統給定值不變，速度調節器的輸入由于速度反饋的下降而增大，經過速度調節器調節控制晶閘管，增加晶閘管導通角，因而電動機定子電壓提高，電動機力矩也增大，電動機開始加速。

2.2 晶閘管定子調壓調速特點

定子晶閘管調壓調速具體特點如下。

（1）這種調壓調速裝置是專業化設計產品，專門用于驅動起重機的起升機構和運行機構，對起重繞線式電動機進行控制。且主要是通過逐步改變晶閘管的導通角來控制定子電壓從而達到控制轉速的目的，所以調速更平穩，對機械及電機的沖擊更小。如現有的該天車在改為調壓調速控制以后，電機的使用壽命至少在1.5年以上，且節省了大電流沖擊造成的接觸器觸頭損壞更換的費用。

（2）該裝置是數字化調速設備，由于在設計時充分考慮簡便和實用，所以電氣元器件使用量較少，接線簡單，參數設置及調試也比較方便。如該天車僅有檔位繼電器5個、抱閘接觸器1個、電阻檔接觸器2個，且接線方便無較多的硬件連鎖。而改造前的電氣元器件及接線就復雜很多，維護的難度也更高。

（3）調壓調速控制系統在制動時，先行進行電氣制動，待速度減小至制動速度閥值時，才輸出機械制動使之停止，這樣就減小了機械磨損，同時也增加了制動的可靠性。如該天車在改造前由于沒有電氣制動的緩沖導致直接機械制動時制動輪發熱達180℃，使設備的穩定性下降，同時在制動時的硬沖擊也對整個機械傳動機構造成了損害。

（4）調壓調速控制系統由于大量使用電子元器件，所有對該系統的使用環境也提出了較高的要求，如環境溫度、灰塵情況、振動情況。如果環境比較惡劣或維護不到位的話，也容易造成設備故障，如金屬冶煉的液體天車就因灰塵較大、振動較大、溫度較高等惡劣環境使調壓調速系統運行穩定性下降，偶爾會報無電流故障、三相電流不平衡故障、缺相故障等，就是由于惡劣的環境使裝置控制板運行不穩定、可靠性下降而造成的，在更換控制板后運行正常。所以調壓調速控制系統相對來說需使其工作在較好的環境下才能獲得最佳的穩定性。

3 結語

通過對現有某天車兩種調速系統在改造前后運行情況進行對比可以發現，轉子串電阻調速控制系統故障率較高，維護成本高，維護難度大，同時浪費了大量的人力成本，綜合來說經濟效益低，而調壓調速控制系統故障率低，維護簡單方便，維護費用低，穩定可靠，綜合來說經濟效益更高。所以調壓調速控制系統在大噸位、要求性能穩定安全可靠的重要天車上獲得了較為廣泛的運用。