桥式吊车的电气改造

2011-06-23蔡亦锦

装备制造技术 2011年10期

蔡亦锦

（福建省三钢集团三明化工有限责任公司，福建三明365001）

随着自动化程度的不断提高，智能型设备已在高低压电气上逐步推广。特别是PLC技术、变频技术及遥控系统的快速发展，集中控制在大型企业中应用广泛，电仪一体化的DCS、PLC集中控制线路不仅直观、线路简洁和技术含量高，而且控制精度、安全系数和稳定性能等大大提高。

桥式吊车是化工行业的重要设备，特别以煤为原料的化肥企业，如三明化工有限责任公司原料车间，从原煤装卸到沤制直至生产整个过程，都离不开吊车。且吊车工作环境恶劣，传统的继电器-接触器控制系统，触头频繁动作损坏较快，如不及时维护检修，容易发生触头烧坏造成回路单相，继而造成电机和其他电器元件烧坏；而频繁的检修，将制约产量的提高。因此，为提高吊车性能，利用新技术、新方法对吊车进行电气改造，减少吊车的故障和维修率，很有必要。

1 电气主元件的改造更新

传统吊车电气主元件中,大多采用老式接触器（如CJ12型接触器），此类接触器虽能符合桥式吊车操作要求，但如三明化工公司产量不断提高后，频繁操作容易出现以下毛病：接触器主触头烧坏，三相同时性及动静触头接触压力发生变化，如不及时调整，可能造成缺相；吊车振动大，接触器敞开式的线圈，其固定螺丝容易松脱，线圈移位后，使接触器衔铁吸合不到位，造成线圈经常烧坏；接触器铁芯及衔铁接触面氧化，漏磁严重，噪声大，特别安装驾驶室内的主接触器，强大的漏磁，可能干扰吊车工的听力和误操作；接触器体形大，检修维护不便等。

针对以上吊车接触器存在的问题，我们对吊车上的接触器主元件进行了改造。

吊车上电机参数为：

大车电机两台：YZR21-67.5 kW，380V,凸轮控制；

小车电机一台：YZR12-65.5 kW，380V，凸轮控制；

开闭电机一台：YZR280M-830 kW,380V,接触器控制；

卷扬电机一台：YZR280M-830 kW,380V,接触器控制。

根据以上参数和设备运行的实际电流，笔者采用以下办法改造：

进线主接触器原为CJ12-400A/380V，改为LG GMC-400A/380V型接触器；

开闭卷扬盘正反转接触器原型号为CJ12-150A/380替换为GMC-225/380V共4个接触器;

开闭卷扬盘转子调速接触器CJ12-100A/380V替换为GMC-150/380V。

改造后，原吊车存在的故障点基本消除。

2 进线电源的改造

桥式吊车的电源通常采用磨电拖铁（滑线）与受电器（电刷）接触供电。轨道不平，滑线不清洁，常出现回路瞬间接触不良跳电现象，此情况在公司一原料外桥吊车线路上频繁发生，灰尘积在滑触角钢上，造成接触电阻大引起接触不良。

对此，我们采用增加一组受电器的办法，解决跳电问题。安装示意图如图1。

图1 安装示意图

实际运行中，一组受电器在前，既可给控制箱供电，又相当扫尘器作用，确保回路电压的稳定；后一组受电器起主供电作用。而在吊车反向运行时，两组受电器的功能恰好相反。

3 凸轮控制器改造

桥式吊车大小车均采用凸轮控制，常采用KT14或KTJ17型接触器。实际使用中，由于电机频繁正反转操作，经常性的反接制动，造成凸轮控制器主触头烧毁频繁，凸轮控制器机构损坏多，特别是大车故障尤为明显。

凸轮控制器触头烧坏，常表现在：其中一台大车单相运行；两台大车出力不均，大车扭动；一台大车抱死等，其结果造成电机烧坏。

对此，我们采用凸轮控制器控制接触器，再用接触器控制两台大车定子回路的办法，改造取得很好效果。图2、图3是凸轮控制器改造前后电路改造部分：

图2 凸轮控制器改造前电路部分

改造后电路为：

图3 改造后电路

4 电机电阻调速改变频调速

桥式吊车共有5台电机，全部采用转子串电阻方法调速和启动。电机转子所串的电阻因长期发热而损坏，断裂，故障率高，串电阻调速机械特性软，负载变化时转速变化大，调速效果差，转子串接的电阻长期发热，电能浪费大，效率低。要从根本上解决桥式吊车故障，常采用PLC与变频器结合起来进行改造：

（1）采用PLC作为控制核心，其功能需要对吊车上的行程开关，限位开关进行采样输入；需要对设备的各种故障检测反馈到PLC内部；需要把控制的各种信号反馈到PLC芯片来。

（2）PLC输出主要控制4台变频器对负载（电机）的控制：通常2台大车采用一台变频器控制，由变频器功能控制大车的转差率，实现出力均匀。

（3）由变频器控制电机的转速和包匝。控制方框图如图4。

图4 控制方框图

（4）可行性分析。桥式吊车5台电机都需要调速，因而各有独立的调速系统，其中开闭卷扬是位能负载，要求恒力矩，性能要求高，调速控制较为复杂。一般转差频率控制的变频器，无法满足负载变化剧烈的要求。而采用磁通矢量控制方式，是基于电动机的动态数字型，通过控制电机的励磁电流和转矩电流大小、相位，就可以对电机的励磁电流和转矩电流大小、相位任意控制，从而达到控制电动机转矩的目的，也就控制了电机的转速。因此，选用的变频器功能要求要高。大车小车只要一般的变频调速即可，且大车两边电机两台型号相同，用一台变频拖动，只要考虑其容量满足就没问题。

（5）采用变频调速控制需要考虑的问题。吊车采用滑触线与受电器接触供电，可能由于吊车振动后，电源接触不良造成变频器瞬间失压。因此其滑触线安装要求和电气维护要求较高；操作正反转频繁，变频器变相后，由于电机惯性运行，将能量回馈到变频器上，使变频器产生过电压。因此，设计时直流侧需加装能耗制度单元；开闭卷扬快速制动或带着负载快速下降时，电机工作在发电状态，需要把电机所产生的能量，回馈给电网或用外部电阻消耗掉。

（6）简单的大车变频调速控制。由于大车频繁正反转控制，反接制动热量大部分消耗在电阻器上，使吊车电阻器烧坏频繁。不及时巡检维修，由于电阻器烧坏后不匹配，两台电机转差不同，造成吊车扭动，甚至电机烧坏。

简单的改造为：利用凸轮控制器触点控制变频器开停，凸轮多档控制接点输入至变频器控制变频器多段调速，简单的改造即可消除缺陷。

采用PLC变频器改造桥式吊车电气线路，将是以后吊车改造主方向，可以提高系统的安全性，且控制使电机主回路实现了无触点化，减少了故障点故障率及检修费用，同时节电效果明显，是值得推广的方法。