變頻調(diào)速系統(tǒng)在通用橋式起重機(jī)節(jié)能改造中的應(yīng)用探討

楊朝祿

摘要： 本文對橋式起重機(jī)進(jìn)行了概述，并對變頻調(diào)速系統(tǒng)在橋式起重機(jī)節(jié)能改造之中的應(yīng)用進(jìn)行分析，希望可以對橋式起重機(jī)使用性能的進(jìn)一步提升有所幫助。

關(guān)鍵詞： 變頻調(diào)速系統(tǒng);橋式起重機(jī);節(jié)能改造;應(yīng)用

橋式起重機(jī)

從外形來看，通用橋式起重機(jī)就像是一座橋梁，因此，我們又將這種起重機(jī)叫做行車或者是天車。它主要是由橋架（主梁）、走臺、欄桿和小車軌道、大小車行走機(jī)構(gòu)以及起升機(jī)構(gòu)組成[1]。其各個機(jī)構(gòu)的組成與功能如下：大車行走機(jī)構(gòu)，由繞線的電動機(jī)和制動器等促成，其功能在于拖動著整臺橋式起重機(jī)沿著大車軌道運(yùn)動;小車行走機(jī)構(gòu)，由繞線的電動機(jī)和制動器等組成，其功能在于拖動著重物、主鉤或者副鉤運(yùn)動;起升機(jī)構(gòu)（主起升機(jī)和副起升機(jī)兩個機(jī)構(gòu)）由繞線的電動機(jī)和制動器等，其功能是拖動著重物做升降運(yùn)動。

通用橋式起重機(jī)之中的傳統(tǒng)調(diào)速系統(tǒng)

在傳統(tǒng)的橋式起重機(jī)電子拖動系統(tǒng)之中，主要是通過交流繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子串電子來實現(xiàn)調(diào)速和啟動的，借助于滑環(huán)和電刷，將若干段的電阻串聯(lián)進(jìn)轉(zhuǎn)子回路，電阻接入的多少是由接觸器進(jìn)行控制的，這樣就達(dá)到了控制轉(zhuǎn)速的目的。但是這種系統(tǒng)有著諸多的缺點，以下就是對其缺點的總結(jié)：其一，安全性差。系統(tǒng)的頻繁切換由接觸器所控制，如果啟動時產(chǎn)生較大的沖擊電流，起重機(jī)司機(jī)一般會通過反制動進(jìn)行穩(wěn)鉤，這樣就很容易造成電刷起火、燒毀觸頭甚至燒毀電動機(jī)等的情況。其二，傳動性差。系統(tǒng)有著很軟的機(jī)械特性，雖然耗能很大，但是調(diào)速的范圍卻很小，調(diào)速的精度也很差。其三，耗能高。由于起重機(jī)的運(yùn)行經(jīng)常處于低速狀態(tài)，因此20%以上的功率會在轉(zhuǎn)子串接電阻的時候浪費(fèi)掉，電機(jī)的損耗功率通過熱能的形式釋放出去，不能回收，而變頻系統(tǒng)又需要經(jīng)常更換電阻，因此就會產(chǎn)生較高的能量消耗。

變頻調(diào)速系統(tǒng)在通用橋式起重機(jī)之中的應(yīng)用分析

變頻調(diào)速系統(tǒng)的優(yōu)點分析

隨著近年來變頻調(diào)速技術(shù)的不斷發(fā)展，變頻控制器在價格方面也實現(xiàn)了不斷的降低，因此，變頻調(diào)速技術(shù)也就在起重機(jī)調(diào)速系統(tǒng)之中得以廣泛應(yīng)用。對于起重機(jī)的變頻調(diào)速系統(tǒng)而言，其應(yīng)用的主要技術(shù)就是可以進(jìn)行編程的邏輯控制技術(shù)和變頻調(diào)速技術(shù)，通過這兩項技術(shù)的應(yīng)用，才使得變頻器的優(yōu)勢得到了充分發(fā)揮，替代了原有的起重機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，并廣泛適用于新起重機(jī)的制造與起重機(jī)的改造之中。變頻控制系統(tǒng)有以下的優(yōu)點：

調(diào)速的范圍更大，動態(tài)感應(yīng)能力更強(qiáng)，并有著更強(qiáng)的精準(zhǔn)定位功能和更強(qiáng)的通用性。在對系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試、設(shè)計與安裝方面都有著很小的工作量，維護(hù)起來也更加方便，更易于改造，并且有著很小的體積和重量，能量的消耗也很低。

系統(tǒng)可實現(xiàn)電機(jī)軟啟動和軟停止，也可以進(jìn)行無級調(diào)速，讓轉(zhuǎn)動沖擊得以顯著降低，進(jìn)一步延長起重機(jī)使用的壽命。

采用高度集成的組件，讓傳統(tǒng)系統(tǒng)之中接線復(fù)雜的情況得以避免，同時也讓電氣的可靠性得以顯著提升，并實現(xiàn)了保護(hù)性能的進(jìn)一步完善。應(yīng)用軟件來取代大量的時間繼電器和中間繼電器，極大程度減少了硬件的數(shù)量，讓接線的數(shù)量減少到傳統(tǒng)調(diào)速系統(tǒng)接線數(shù)量的十分之一到百分之一，這樣就使得觸點接觸不良所導(dǎo)致的故障發(fā)生幾率得以顯著降低，進(jìn)一步保障系統(tǒng)的良好運(yùn)行。

該系統(tǒng)具有十分明顯的節(jié)能效果，可以讓橋式起重機(jī)的工作效率得以顯著提升，平均節(jié)電率可以超過20%。

通過應(yīng)用變頻調(diào)速系統(tǒng)，可以讓傳統(tǒng)調(diào)速系統(tǒng)應(yīng)用之中違章操作的情況得以徹底杜絕，進(jìn)一步提升系統(tǒng)的安全性。

由此可見，將變頻調(diào)速系統(tǒng)應(yīng)用到通用橋式起重機(jī)之中，可以讓傳統(tǒng)調(diào)速系統(tǒng)之中的很多問題都得到有效解決，讓橋式起重機(jī)的性能得到極大程度的改觀，并實現(xiàn)其經(jīng)濟(jì)效益的顯著提升。

變頻調(diào)速系統(tǒng)的軟件設(shè)計

要想有效實現(xiàn)對變頻器的控制，首先應(yīng)該做到的就是給PCL編程，通過對相關(guān)技術(shù)與程序的應(yīng)用，變頻調(diào)速系統(tǒng)工作的過程可以作為變成過程之中的重要依據(jù)。

比如：在橋式起重機(jī)的小電機(jī)工作之中，在駕駛室的門和橫梁欄桿門關(guān)閉好之后，將位置開關(guān)SQa、SQb和SQc閉合，在緊急開關(guān)SB2等都符合相關(guān)要求的時候，速度開關(guān)應(yīng)置于零位，將啟動按鈕SB1按下之后，接觸器KM就會通電吸合，進(jìn)而接通三項電源。如圖1所示：

速度開關(guān)停留在“1”位置的時候，就可以將三項交流電接入電動機(jī)，讓1檔的速度啟動，如果速度開關(guān)停留在“2”位置上，就說明此事的系統(tǒng)正在以2檔的運(yùn)行速度運(yùn)行。通常來講，橋式的起重機(jī)在正向速度上和反向速度上都有五個檔。

如果速度的選擇開關(guān)處于零位，或者是因為停電，使得電動機(jī)的運(yùn)行停止，為了預(yù)防變頻器跳閘所造成的拖動負(fù)載下降情況，就應(yīng)該在系統(tǒng)中設(shè)置機(jī)械的制動裝置。

當(dāng)發(fā)生緊急情況的時候，應(yīng)該立即按下緊急開關(guān)SB2，讓所有的電動機(jī)制得到機(jī)械制動，再接通變頻器之中的緊急控制端EMS，此時，電動機(jī)就會在變頻器的控制之下立刻停止運(yùn)行，如果有電動機(jī)的過載現(xiàn)象出現(xiàn)，繼電器的觸點FR就會與變頻器外界的保護(hù)控制器接通，進(jìn)而停止變頻器的工作。

在小車的兩頭裝上位置開關(guān)SQ1和SQ2，小車在快要行走到終端的時候，兩端的行程限位器就會切斷小車的電路，讓小車的電動機(jī)停車并實現(xiàn)制動。

如果變頻器因故障跳閘，在排除故障、重新啟動的時候，將復(fù)位鍵SB按下，將復(fù)位控制的終端RST接通，就可以恢復(fù)變頻器的正常運(yùn)行。

結(jié)束語

綜上所述，將變頻調(diào)速系統(tǒng)應(yīng)用到通用的橋式起重機(jī)之中，不僅可以讓橋式起重機(jī)對于公益的要求得到良好滿足，也可以克服傳統(tǒng)調(diào)速系統(tǒng)之中的諸多問題。同時，變頻調(diào)速系統(tǒng)的應(yīng)用也可以通過相關(guān)參數(shù)的設(shè)置來起到對機(jī)械設(shè)備的保護(hù)作用，讓系統(tǒng)的保護(hù)得到進(jìn)一步完善。

參考文獻(xiàn)

郭明翔.集裝箱橋式起重機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)再生運(yùn)行及節(jié)能研究[J].中國設(shè)備工程，2018（23）：154–157.

劉成科.基于變頻調(diào)速技術(shù)的橋式起重機(jī)改造[D].江蘇：江蘇大學(xué)，2016.