浅析变频调速器在桥式抓斗天车中的应用

邱盛军

（中国铝业股份有限公司广西分公司 广西平果县 531400）

浅析变频调速器在桥式抓斗天车中的应用

邱盛军

（中国铝业股份有限公司广西分公司 广西平果县 531400）

随着科技发展的日新月异，变频器的种类与作用增多，在各领域中发挥着显著的重要性。了解高性能变频器的应用发展过程和安装环境，对于广大用户来说尤为重要。本文介绍分析了桥式抓斗天车的负载特点以及根据其工作环境而改用变频调速器，并介绍分析了变频调速器的发展背景、变频调速器的工作原理、变频调速系统的发展、选择方法以及变频调速系统的具体实现和组成。

ABB变频调速器；应用：桥式抓斗天车

1 前言

中国铝业广西分公司热电厂燃运车间一二期有4台5t桥式抓斗天车，满斗抓煤量为2.5t，抓斗天车主要生产任务是负责给锅炉车间配送合格燃煤及火车来煤的抓取堆放工作，每天输送、抓取堆放2000多吨发电用煤。抓斗天车主要参数：其电气传动系统包括15kW大车电机两台，2.2kW小车电机一台，30kW抓斗开闭电机一台，30kW抓斗提升电机一台，均为绕线型转子异步电机，采用转子串电阻实现有级调速运行，但由于工作环境的影响及其传统电气控制系统的限制，在实际工作中存在着很多问题。

2 桥式抓斗天车构成及运作方面的简述

2.1 桥式抓斗天车的基础了解

桥式抓斗天车起重机制为重工级机制，而其主要是由箱型桥架、抓斗小车、大车行走机构、司机室以及电气控制系统组成。桥式抓斗天车的主要机构均采用交流变频调速技术，利用变频器来灵活的驱动电机等设备的运行和停止。

桥式抓斗天车全部机构的运行均在司机室里进行操作，而司机室周围均设有坚实的保护屏障，从而保障了操作人员的安全，杜绝了安全隐患。

2.2 桥式抓斗天车的负载特点

在运作过程中，桥式抓斗天车的负载操作十分复杂，负载时，开闭机构驱动抓斗抓取物料紧紧闭合，在抓斗闭合后，起升机构快速运作，使四根分别悬挂在起升机构和闭合机构的钢丝绳均匀受力从而进行起升工作。因此，在负载过程中，对转矩的要求特别高，变频调速系统在较低速度时仍然能够输出较大的转矩，能承受四方向力矩的变化。

抓斗天车在电厂煤场中使用广泛，其传动系统的设计对安全传送运输煤炭作用效果不可小觑。早期的桥式抓斗天车所使用的电动机，在设备启动时，启动电流极大，因此对设备的冲击力大，设备容易损坏，噪声大，设备使用寿命短，且由于冲击电流过大，导致天车的操作难度大，容易引起不必要的麻烦。近年来，随着电力电气电子科技的发展，变频调速技术也不断的更新，不仅使ABB变频调速系统的传动设备可靠性极大的提高，还降低了制造设备所使用的生产成本，使其负载能力增强。

3 ABB变频调速器调速系统的概论

3.1 调速系统的发展

随着工业生产的发展，在生产运作过程中对调速系统的要求也越来越高，而早期采用的电机主要使用绕线式电动机来驱动天车的负载操作过程，但这种调速系统运行时冲击电流大，对设备损害程度大，噪音大，需要耗费大量的维修费用，使用寿命短等缺点。

因此，随着我国电力电气电子科技的发展，电动机的调速系统的性能也得到很大的提高，所使用的变频调速系统除却成本更加低廉外，被附加了更加优越的制动控制特性，在该行业领域得到了广泛的使用。

3.2 ABB变频调速器的工作原理

ABB变频调速器是主要用于控制和调节三相交流异步电动机的速度，并具有稳定的性能、丰富的组合功能、精准的矢量控制技术、低频高转矩输出、安装简单、耗时少等的优点，因此，为广大企业所喜爱，被广泛使用。

变频器是利用调速装置的通断作用把电源电压、频率不变的交流电变成电压频率可变的交流电源，从而控制标准电动机的速度和转矩。

交流变频调速技术扩展了电动机的转速范围：从零开始一直到远高于额定转速，从而使货物被传动过程中的工作效率得到了极大的提高。

3.3 变频调速器的内部结构

变频器的内部组成结构主要由交流电的输入、整流滤波环节、采样电压、电流电压的逆变过程、驱动电路、主控电路、电流电压的输出等组成。

4 变频调速器在桥式抓斗天车中的应用

桥式抓斗天车在煤场工作时，由于煤场工作环境的恶劣，空气中漂浮着大量的粉尘和有害气体，因此对电气设备的腐蚀损害极其严重，再加上机器设备工作量大，经常容易导致电动机制动系统超负荷的运行，损坏电机或是制动负载系统中的其他重要机构。运用变频调速系统的电动机来驱动天车进行工作运转，从而减少了机器设备损坏的情况，节约了生产成本，从而极大的提高了工作效率。

4.1 变频器在抓斗天车使用过程中的具体运作

4.1.1 整流虑波过程

整流虑波环节是将交流电压转化为直流电压电源的过程。

4.1.2 采样电压过程

该过程是将直流电压变化过程中所产生的数值的变动输送给主控机构。

4.1.3 逆变环节

将直流电压转换为频率电压均可变的交流电源，并将其输送给三相电源的过程叫做逆变环节。

4.1.4 驱动环节

该环节消耗过多的回馈能量，保持直流母线电压，将主控电路发出的控制指令转换为逆变环节所需的矩形波型号，并将相应的矩形波传送到相应的逆变管。

4.1.5 主控电路

主控电路是变频调速系统中的核心存在。它接收调速的有关信息，并作出相应的运算处理，最后生成相对的控制指令信号，控制其他组件运行以达到要求。

总而言之，在使用天车前，要根据相应条件来调整变频器的有关参数，以保证在运作中能够整体调控变频器的开闭和升降过程的工作频率和运行加速时间，使其能与速度的变化相互协调，保证抓斗在使用过程中四根钢丝绳能够协调配合，均匀受力。

4.2 变频器使用效果

（1）使用了变频调速系统的抓斗天车相较于使用传统调速系统的天车，具有运行稳定、系统可靠性高维护工作量少且成本低、使用成本低以及容易操作等的优点。

（2）变频调速器的使用减少了接触器的数量，使电动机的运行回路畅通无阻，从而降低了设备在运行过程中出现事故的概率。

（3）使用了变频调速器的抓斗天车，操作更加简单灵活，因此反应速度也相对提高。

（4）在企业收益方面，由于设备损坏频率降低，维修花费大幅度减少，设备成本降低，因此企业所获利润同比增长。

4.3 变频器的选择与使用注意事项

（1）变频调速器的接地端子必须确保其可靠接地，以此来保证能有效去除射频的干扰。

（2）变频器与被驱动的电动机之间不能连有交流接触器，防止断流时产生过高的电压以致损坏逆变器。

（3）应该选用承载能力强的变频器，以此来保证抓斗天车能够安全稳定的操作运行。

（4）变频器的加速减速时间要调配的合适，以确保抓斗的闭合和升降操作能够协调一致。

（5）变频调速器所处的环境温度不宜过高，且要有较好的通风环境。因为变频器低速运转时，电动机自我冷却保护变弱，必要时必须采用外部条件来进行降温，确保仪器设备的安全。

（6）变频器输出的一端不可以连接电容补偿装置，以避免高频电波造成电容器过热损坏以及变频器过电流保护动作跳停以产生不必要的危险。

因此，综上所述，变频调速系统是所有调速系统中最为理想最为安全的调速系统，而采用了交直电流交互转化方式的变频器控制操作的桥式抓斗天车在运行过程中也比其他天车安全可靠且容易操作，是未来抓斗天车运行操作控制发展改进的方向。

5 结语

ABB变频器在桥式抓斗天车中应用，不仅仅解决了天车难操作、电气故障率高、维护维修工作难度大等问题，严重影响了天车在生产中的稳定运行。切实有效的提高了天车岗位人员易操作，降低了操作人员的劳动强度，还有降低了维护检修工作量，对公司的节能降耗、节省了成本。而我们通过分析和借鉴ABB变频器的天车上应用的例子，熟悉掌握ABB变频器的使用方式和各方面性能，更有必要认真学习思考，提高自我水平，综合素质，最终达到学以致用的目的。

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TH215

A

1004-7344（2016）15-0241-02

2016-5-3

邱盛军（1983-），男，汉族，广西北流人，技术员，助理工程师，大专，主要从事设备点检与维护与设备安全生产管理工作。