浅谈珊溪电厂桥机电气改造

王欣强 赵东波

(浙江珊溪经济发展有限责任公司，浙江温州 325304)

珊溪水电厂位于浙江省南部文成县珊溪镇内，装机4台50MW混流式水轮发电机组，总装机容量200MW，单机转子重172t。主厂房桥机 (桥式起重机)规格为 (100+100)t双小车桥机起重机。

1 改造前桥机电气部分的基本情况

1.1 设备的基本组成

改造前设备由主起升机构、副起升机构、大车运行机构、小车运行机构、电葫芦组成。起升机构的主、副起升设备的原理完全一致，按照原理图逻辑，它由分立元件搭建而成，动力回路、励磁回路的元件主要由国产元件组成。大、小车运行机构的组成比较简单，采用的是反接制动技术，也由国产分立元件搭建而成。电葫芦为直接采购成品。

1.2 设备存在的问题

元器件老化，且已过了更换期，设备在运行中经常出现各类故障，不仅影响工作效率，运行安全性也得不到保障;吊装转子并车运行时，两套起升机构很难保持同步;机构控制原理落后，方案实现存在先天不足。

2 桥机改造方案

2.1 运行机构

将桥机的主起升、副起升、大车运行和小车运行机构，全部改造为变频调速系统，并采用变频调速电动机。

2.2 控制屏

拆除桥机旧的电气控制屏，更换为新型电气控制屏，包括:主起升控制屏1套、副起升控制屏1套、大车控制屏2套、小车控制屏1套、PLC控制屏1套，共计6套。电控屏中的电气部件全部选用原装进口设备，变频器选用S7-300系列产品。制动单元、制动电阻、编码器等全部选用西门子进口产品，其他元器件选用施耐德公司的产品。

2.3 电动机

拆除原装旧的绕线电动机，更换为6台新的YZP型变频调速电动机，包括:主起升机构YZP2225S-8型22kW 1台;副起升机构YZP225M-8型22kW 1台，大车运行机构YZP180L-8型11kW 2台;小车运行机构YZP160M1-6型5.5kW 2台。新的变频调速电动机，完全能够满足速度、加速度、启动、调速、过载、温升、噪音、环境适应等各项要求。

2.4 负荷限制器

在桥机的主、副起升机构中，各增加一套QCXB-Ⅲ型负荷限制器显示屏，采用计算机技术，抗干扰能力很强。本机由压力传感器、四位LED数显仪表和屏蔽导线组成。当载荷达到90%时，系统发出断续的声光预警信号，当载荷达到100%时，系统发出连续的声光报警信号，当载荷达到110%时，将会立即切断起升电源，起升机构只能下降，不能上升，避免升机构发生超载事故。

2.5 高度指示仪

在主、副起升机构中，增加2套ATGX型高度指示仪，该仪器选用原装进口绝对型光电编码器，具有断电记忆功能，液晶显示。单片微机控制，全中文提示及菜单，调整简单直观，适合在司机室固定，便于观察。

2.6 行程限位装置

在桥机的主起升机构、副起升机构、大车运行机构、小车运行机构中，均设有行程限位开关。在起升机构设有LX33-42型旋转限位，作为第一级上升限位保护，LX33-32型重锤限位，作为第二级上升限位保护，起升机构配备这样的双重上升限位保护，就能可靠地避免发生吊钩冲顶事故。在吊钩下降到下极限位置时，旋转限位开关能准确限位，保证卷筒上钢丝绳的预留圈数。大、小车运行机构均设有限位开关。当机构到达其运动的极限位置时，能首先进行减速，然后制动停车。

2.7 电缆

将桥机旧的电线电缆全部拆除，更换为阻燃、抗老化耐油电缆。动力电缆更换为YCW重型橡套铜芯软电缆;控制电缆全部选用CFR船用铜芯软电缆，芯线截面不小于1.5mm2。所有电线电缆全部敷设在金属线槽中，线槽钢板厚度不小于2mm。

2.8 照明及检修电源

对主梁内照明系统进行完善;新增检修用电源插座;在桥机上设有多处380V、220V、36V插座，便于日常检修和临时照明之用。

3 电气传动系统改造

3.1 运行机构

桥机的各机构，包括主起升、副起升，大车、小车运行机构，均采用西门子公司生产的交流变频调速系统。电动机的转速与供电电源频率成正比，通过均匀改变定子供电频率，可以平滑地改变电动机的同步转速，从而实现起升和运行机构的速度控制。主令控制器采用无级有档给定。各档速度的设置一般为10%、25%、50%、100%。电机工作频率为5～50Hz，实现1:10调速。变频器配有制动单元、制动电阻器，可实现四象限运行。在下降或减速运行时，负载的位能和动能将全部转换为热能消耗在制动电阻器上。变频器转矩上升时间为5ms，零速时能够输出额定转矩，保证不会出现溜钩现象。

网侧进线电抗器减小了变频器的谐波，同时也能限制由于电网的跳跃或电网系统操作时所产生的电流冲击。

另外，变频装置本身还具有几十种的状态和故障指示，其故障信号存储在记忆单元中，即使在电源出现问题时，也能保存故障信号。

3.2 并车运行

并车时，通过通信电缆的连接采用通信的方式来实现两台车信号、数据的传送，代替老式的采用大把电缆的方式，既安全可靠，故障率又低，而且控制精度高，保证了数据的快速传递。并车时，通过联动控制台上的操作选择开关，可选择主车与副车，由司机在主车操作两台车的并车运行，同时副车的正常操作不起作用。

双钩运行时，通过PLC控制实现双钩同步起降，大、小车行走功能。根据重物的实际水平情况能实现起降过程中水平自适应调整功能，两钩水平偏差在±0.5mm之内。

紧急情况下，两台车都可紧急停车，保证起吊物件的安全。

3.3 电气保护

配电系统由总断路器和各机构的带熔断器的隔离开关组成，从而可以使发生故障的支路被隔离维修，配电控制回路中，设有整机电源的启动停止、紧急开关等环节。

3.3.1 紧急断电开关

司机室联动台上和总控制屏门上，均设有蘑菇头紧急断电按钮。在紧急情况下，可迅速切断起重机总动力及控制电源。

3.3.2 零位保护

在起重机的司机室联动台上的手柄设有零位触点，达到零位保护的目的。当机构开始运转和失压后恢复供电时，必须先将控制器手柄置于零位后，机构的电动机才能启动。

3.3.3 限位保护

在主起升、副起升，大车运行和小车运行机构中，都装有行程限位保护装置，能保证上下左右极限位置的准确限位。

3.3.4 联锁保护装置

进入桥机的门和由司机室登上桥架的舱门口处，均设有联锁保护装置。当门打开时，起重机的控制电源被切断，起重机不能开动，保证相关人员的安全。

3.3.5 接地保护

起重机的金属机构和所有电气设备的金属外壳、管槽、电缆金属外皮以及变压器低压侧，均设有可靠的接地线，全部汇拢连接在新更换的安全滑线集电器上，通过三相四线制安全线的专用接地线接地。这样接地的优点是:既可避免接地电流通过滚动轴承时产生火花烧损轴承;也可避免因短路电流通过滚动轴承中的润滑脂而增加接地电阻。

4 改造效果评价

桥机改造后，进行了空载、负载、动载和静载试验，电气设备的可靠性和逻辑控制的准确性有了很大提升;各级保护功能灵敏，限位装置可靠;超载限制器显示数据准确，机械部分各机构运转正常;各级制动装置制动效果良好;改造前存在的各项缺陷己经消除。

5 结语

桥机经改造后，在设备元件质量和控制原理等方面均有了很大的提高。经过现场调试，改造后的桥机更为安全可靠、便于操作，为电厂的安全运行提供了有力保障。