天車電氣系統變頻改造探討

摘 要：近年來，我國對傳統的起重機控制系統進行了一些變頻調速系統改造，并且很多起重機生產廠家開始采用變頻調速系統，但絕大部分用戶仍然使用傳統的“繞線式電動機轉子串電阻調速系統”方式（傳統調速）。天車的交流異步電機啟動時沖擊電流大，設備沖擊嚴重，噪聲大，影響設備的使用壽命及定位精度。要使變頻器成功改造后應用于起重機調速，就必須針對起重機的特點，計算和選擇變頻器及其外圍的輔件，并在安裝與布線時采取特殊技術措施，以保證變頻調速起重機安全、可靠地運行。

關鍵詞：天車;電氣系統;變頻改造

一、 引言

在工礦企業中，天車是經常應用的工業設備類型，在傳統天車中，其使用交流繞線組的方式對調速以及啟動功能進行實現，對于該控制方式來說，不僅操作復雜，可靠性差，且具有較高的故障率。需要通過PLC控制技術的應用對其進行改造，使其能夠更好地滿足現今相關工作應用需求。

二、 天車改造前存在問題

在某制造廠有10臺20/5的天車，2臺32/5天車，2臺16+16天車。天車的交流異步電機啟動時沖擊電流大，設備沖擊嚴重，噪聲大，影響設備的使用壽命及定位精度。同時天車的其他費用也很高，也不節能環保。所以先對1臺20/5的天車進行電氣系統變頻改造看看能否達到業主要求。20/5噸天車電氣控制系統的變頻改造，目的在于降低天車的使用成本和提高控制性能。以此車為例，每年的設備更新費用可降低50%，檢修維護費用可降低80%，總計可以節約5500元左右的設備開支。在日常運行中可節約30%左右的電量，一年累計可以節省4000元的電費。日積月累，從長遠來說，節省的開支相當可觀。天車傳統控制系統的構成、存在的問題及產生的原因。

（一）天車主令控制系統的構成

原設計起重機電氣元件構造由大車、小車、主起升、副起升、照明及警報系統構成。具體元件有主回路進線開關（隔離開關、空氣開關），主進線控制接觸器，照明變壓器，腳踏開關、電鈴，控制開關，主回路及分子回路的過熱元件，主令控制箱，電機、抱閘及轉子切換電阻器。原切換方式為主令切除轉子電阻，從而控制電機轉速。保護系統是通過限位控制主進線接觸器達到保護目的。

（二）傳統控制系統容易出現的問題

（1）起動電流過大，對電網沖擊大;（2）機械設備使用壽命過短，電機連軸器、鋼繩等機械易磨損;（3）接觸器、繼電器等電器元件的觸頭、線圈經常燒壞;（4）電動機故障率高。而維修起重機屬于高空作業，極不方便，而且起重機故障很大程度上影響了生產進度。

三、 變頻調速系統的改造控制要點

（一）工作可靠性顯著提高

電磁鐵的壽命可延長原拖動系統是在運動的狀態下進行抱閘的，采用變頻調速后，可以在基本停住的狀態下進行抱閘，閘皮的磨損可減小;操作手柄不易損壞原系統的操作手柄因常常受力過大，易損件。采用變頻調速后，操作手柄的受力將大大減小，不容易損壞;控制系統的故障率大為下降原系統是由于十分復雜的接觸器、繼電器系統進行控制的，故障率較高。采用了變頻調速控制系統后，控制系統可大大簡化，可靠性大為提高。節能效果十分顯著，轉子回路的采用變頻調速系統后，非但外接電阻內消耗的大量電能可以完全節約，并且在起重機放下重物時，還可將重物釋放的位能反饋給電源。調速質量明顯提高，并且調速平穩，能夠長時間低速運行，具有很高的定位精度和運行效率。

（二）PLC選用

在對天車進行改造后，在結合系統實際信號輸出、輸入以及作用的把握，需要在聯系應用習慣以及改造要求的基礎上做好PLC型號規格的選擇。PLC方面，我們對S7-300系列進行了選擇，對于該系列PLC來說，其以不同方式將多種模塊進行組合，在使控制系統具有更為靈活設計特征的同時對不同方面的應用需求進行滿足。拖動系統動作方面，求具有大車的速度以及左右換擋;小車的速度以及前后換擋;主副鉤的速度以及升降換擋等。保護功能方面，則對大小車以及主副鉤的限位以及保護進行了實現。對于這部分功能來說，都可以通過PLC的應用對無觸點控制進行實現。

四、 改造后的工作報告

（一）在節能方面

系統所用變頻器，具有自動節能操作模式，能較大提高系統的功率因數和整機工作效率，節能效果顯著，平均節電率可達30%以上，一年累計可以節省4000元的電費。每年的設備更新費用可降低50%，檢修維護費用可降低80%，總計可以節約5500元左右的設備開支。日積月累，從長遠來說，節省的開支相當可觀。

（二）在控制性能方面

與傳統的切電阻系統相比，天車采用變頻控制后使整機性能有較大的提高.如起升行走平滑，穩定，被吊物件定位準確.根據需要上下，前后，左右，操作都可以無級變速，適應各種實用場合，加上變頻器自身保護功能齊全，如過流，過載，過壓等都能及時報警及停止，減少了天車故障，提高了安全性能。同時變頻器具有限流作用，可以減少啟動時對電網沖擊，有利于車間內其他設備正常運行。

五、 結語

綜上所述，在工業發展越來越快的今天，保證天車具有更高的工作效率和工作質量意義重大。通過分析研究得出，對PLC與變頻器在天車控制系統進行改造運行，獲得了較好的應用效果，具有一定的借鑒意義。因此，作為相關工作人員，需要根據實際的工作情況來對天車的電氣系統進行改造，使其更好地適應于當前的生產，以促進工業生產更好地進行。

參考文獻：

[1]白云龍.天車電氣系統變頻改造研究[J].城市建設理論研究（電子版），2016（9）：613.

[2]潘家新.針對天車電氣系統的變頻改造研究[J].工業，2016（9）：287.

作者簡介：

康亮，河鋼邯鋼邯寶煉鋼廠。