铝电解多功能天车双速起重电动机控制方式的研究与改进

柴小马，刘新强，刘晓涛

中孚实业股份有限公司铝业一分公司，河南 巩义 451200

0 引言

中孚实业股份有限公司铝业一分公司多功能天车出铝钩和附钩所使用升降设备为进口DEMAG电动葫芦，该电动葫芦采用双速电动机实现钩升降速度的快慢切换与快速制动，具有结构先进，性能优异，控制独立等优点。但由于其控制系统的复杂性也使其在运行过程中出现了许多问题，比如，控制方式精度低，控制元件寿命等。这样不仅对其性能受到了很大的影响，也增加了设备的维护成本，对其控制方式的改进将产生良好的经济效益。

1 改造前双速电动机控制方式和分析

1.1 DEMAG电葫芦双速电动机需要实现的动作和控制顺序

正向慢速转动；正向快速转动；反向慢速转动；反向快速转动；快速制动。

1）正向启动→绳盘制动器打开→延时2秒→电机正向慢速转动→加速→正向快速转动→停止→正向慢速转动→电机停止运行→电机锥形制动器制动→停止→延时2秒→绳盘制动器闭合；

2）反向启动→绳盘制动器打开→延时2秒→电机反向慢速转动→加速→反向快速转动→停止→反向慢速转动→电机停止运行→电机锥形制动器制动→停止→延时2秒→绳盘制动器闭合；

3）4个动作有3个输入控制，中间有一逻辑分析器转换；

4）升盘制动器属于棘轮构造，出现溜钩时，绳盘制动器会卡死制动。当绳盘制动器卡死后，绳盘制动器卡死限位动作，电机只能上升不能进行下降动作，需要先进行上升后，方能在进行下降动作。

1.2 双速电动机控制方式

DEMAG电动葫芦的双速电动机采用独立时序控制。延时部分主要用于控制绳盘制动器的提前打开和延后闭合，由空气阻尼式延时继电器来实现。

1.3 电动机各动作时刻的电流分析

由于起重过程中需要经常改变电动机的转向和转速，因此各控制元件动作频繁，加速和制动过程的电流值远高于电动机的额定电流，在电动机运行过程中所测得的各时刻平均电流值如表1所示：

表1 双速电动机实测平均电流值

1.4 实际应用中存在的问题

由表1可以看出，双速电动机不论轻载或重载，匀速运行时的电流值都远低于额定电流值，但在加、减速的过程尤其是反接制动时的电流值则要远远高于额定电流值。因此，如此频繁的电流变化和动作切换给电动机的控制回路增加了很大的负担，在生产中经常出现延时继电器失效、接触器触点熔化、制动器磨损严重、电动机发热等问题，使DEMAG电动葫芦的运行效率大打折扣，其性能也受到了很大的影响，并可能引发严重的安全事故，构成重大安全隐患。

1.5 原因分析

双速电动机动作切换频繁，时序控制复杂。但由于人的判断受许多客观因素和主观因素的影响，很难保证人工操作的可靠性，而空气阻尼式延时继电器同样存在时间设定不精确和故障率高的缺陷，这也是在生产实践中造成以上问题的主要原因。

2 改造思路和方案

多功能天车所使用的SLC5/04系列PLC具有性能优异、可靠性高、寿命长和使用简单方便等优点，是实现DEMAG电动葫芦双速电动机控制方式全自动化的软件平台和硬件基础。

改造的思路就是将双速电动机的控制方式进行软件化改造，由PLC完成档位切换的逻辑运算和延时控制。

3 改造后的效果

1）延时继电器可靠性提高到100%，寿命提高到10年以上；

2）改造后，电动机匀速运行的各个电流值虽然没有太大变化，但加减时刻的电流值明显减小；

3）接触器出现触点熔化的概率明显降低，接触器寿命提高到改造前的2倍；

4）因延时继电器失效造成制动器磨损降低为零，制动器寿命提高5倍以上；

5）双速电动机的控制回路大幅度简化，元件数由改造前的10个减少到7个，回路数由改造前的10减少到6个；

6）双速电动机的温度指标明显改善，连续工作2个小时温升不高于5℃。

4 结论

高效、节能、低碳是当今全社会全人类的发展均势，生产领域可以依靠科技进步和技术创新不断改进自己的生产工艺，进而降低自己的生产成本，不断地促进自身的成长与发展。

中孚实业股份有限公司铝业一分公司双速电动机控制方式的改进，在投入极低的情况下达到了很好的效果，取得了明显的经济效益，是生产工艺自动化控制优化的又一成功案例。

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