天车自动化节能改造的分析研究

张志帅

摘 要：加强对天车使用和维护具有十分必要的作用，因为天车的电力消耗较大，设备发生的故障率更高，其中的电器配件的损耗也非常大，更容易产生问题。所以，对天车电气控制系统遇到的问题进行解决，是当前重点研究的项目。

关键词：天车；自动化；节能；改造

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.21.014

天车作为一种桥式起重机，是工业生产过程中的主要设备，主要执行起吊、放下以及搬运等工作。在实际应用过程中，不仅能促进生产效率的提升，也能改变人工工作模式。天车设备的组成部分为大车、小车、减速机、电动机等，在安全运转和工作中，不仅能达到稳定生产，也能避免给工作人员安全带来伤害。

1 天车容易产生的故障原因

天车容易出现的故障原因多表现在四个方面。第一，在天车的升降、大车和小车启动期间，由于停止较快，在惯性负载作用下，存在较大的机械冲击力，无法延长设备的使用寿命。并且，人员的操作失误，自身具备的安全意识较差等，都影响了设备的安全、稳定运行。第二，天车使用的电动机容量较大，其具备的较大电流受到电网的冲击，需要在额定转矩下工作，从而带来严重的电能浪费现象。第三，天车在实际工作中，每天需要经过大量搬运，基于对元件交流接触器的控制，将电动机断开，给予串接电阻，但该流程较为复杂。并且，在较大的电流状态下，其中的触头和线圈等容易被损害，周边的工作环境更恶劣，在转子回路串接电阻中，受到灰尘、设备振动的影响等，都将带来明显的损坏和断裂现象，从而引起较大的设备故障，需要的维修工作量也更大。第四，操作人员进行反复操作，期间产生较大电流，无法保证电器元件、电动机应用寿命的提升[1]。

2 天车控制系统的改进分析

（1）拖动系统的改造。对电动机类型科学选择。一般情况下，给电动机提出的要求较高，需要在期间利用专业使用的变频笼型转子异步电动机。原有的设备系统多使用的为绕线的异步电动机，能在短接转子回路下应用。还需要调速方法实施改造，基于当前较为先进的系统，如：矢量控制的变频调速系统，在一定变频后，通过转速能达到分级控制，也能在低级到高级之间进行转换，保证电动力的所有转速都能实施有效控制。还需要执行制动方式的改造分析，因为对制动方式进行改造期间，不仅要达到整体的自动化控制，还要避免其突发事件的产生。因此，在实际改造中，利用再生制动、直流制动等方式进行结合，将确保其发展意义的发挥和实现。在这种方法下，如果重物停留在半空中，当电磁制动系统断电的的时候，重物也将静止。在使用变频器系统的时候，通过再生制动和直流制动，也能确保起重机速度的准确性。

（2）变频调速系统的改造。在对天车系统的运行模式实施改造的时候，其关键点为防止溜钩。在具体工作中，需要给予多个方面的改造分析。当将电磁制动器通电0.6秒的时候，发现变频器早期产生停止输出现象，将带来明显的溜钩。如果电磁制动器抱闸，这时候不会发现变频器输出，但也要在一定程度上，避免跳闸出现错误动作。具体控制工作中，首先，当重物在空中停止的时候来控制，将起始频率设为5赫兹，如果变频器的工作频率下降到5赫兹，发现变频器输入的信号为频率达到，在这种情况下，发现制动电磁器的指令为断电。如果发现5赫兹的情况下持续时间在0.8秒，制动电磁铁的时间较高。在0.8秒经过后，这时候发现变频器的赫兹下降到0，期间，也说明天车的电动机已经停止运行。然后，重物的升降过程，将初始的升降频率设为5赫兹，在变频器实际工作前期，其中的天车电动机不需要工作。在工作频率已经达到5赫兹的时候，这时候变频器开始，并对其存在的电流进行检测，将电流的时间设定好为0.3秒。发现发现变频器输出的电流大，这时候要马上给予电磁铁通电。在具体操作过程， 也要给予升降初期频率的设定，将维持时间设定为0.8秒，将其作为所有的时间[2]。

（3）零速全转矩功能和直流制动励磁功能。零速全转矩功能，是将变频器的速度设立为0，保证电动机运行的时候存在较大转矩。在该发展下，能保证起重机的升降运动速度，将其停留。也能在电磁制动器应用下，避免溜钩现象的产生。直流制动励磁功能的应用，主要是在起动前期，执行自动化工作，保证电动机具备较大的转矩，维护起重物的停留状态，也能避免电磁制动器在释放期间的溜钩现象。

（4）变频调速控制系统。其中的大车和小车的组成部分为电动机、变频器等。电动机为7.5kW，变频器为20kW。对于其中的制动单元、制动电阻等，也能在起重物下降的时候，产生电能，尤其是在变频器外接单元、制动电阻都将消耗。在对变频器实际选择期间，可以使用西门子440，保证能达到有效的变频器异步电动机调速工作。结合异步电动机的额定电流以及实际的电动机状态，为其选择出变频器。

（5）设定变频器参数。主钩变频器，要对其多段速度进行设定，其中，可以确定为50赫兹、20赫兹、5赫兹等。并在不同方式下按照中高低速设定[3]。

（6）可编程序控制器。在天车自动化节能系统中，利用西门子公司系列的PLC，能在一定条件下按照输入的控制信号、控制程序等，达到信号的产生，保证起重机内各个情况的协调发展，维护起重机的实际工作状态。对于PLC控制系统的应用，也可以使用ST-300梯形语言，达到编程的優化设计。

（7）实施控制电路改造。在对天车进行控制期间，可以对手柄开关进行控制，保证各个设备通电。比如：按下手柄按键，PLC将运行，天车也开始工作。如果再次按下手柄，其中的PLC将断开，天车也会停止工作。

3 总结

通过以上的分析和研究，对天车的变频器调速控制以及积极改造，能增强其整体的保护功能，促使工作可靠性的提升，具备的节能效果也更好。同时，在自动化节能改造中，也降低了天车的维修成本，确保企业的安全稳定运行，在为建设提供保障的前提下，获得更高的经济效益。

参考文献：

[1]刘明武，胡水军.焦化装煤除尘控制系统硬件改造分析[J].科技风，2018（09）：76，78.

[2]许维超，朱惠英，佘乾仲.大型公建能耗远程监测系统的实现与节能分析[J].建筑节能，2016（09）：92-94，114.

[3]陈敏雄.冷端碎玻璃输送系统的自动化节能改造[J].玻璃，2017

（11）：33-36.