天车电气系统变频改造探讨

摘 要：近年来，我国对传统的起重机控制系统进行了一些变频调速系统改造，并且很多起重机生产厂家开始采用变频调速系统，但绝大部分用户仍然使用传统的“绕线式电动机转子串电阻调速系统”方式（传统调速）。天车的交流异步电机启动时冲击电流大，设备冲击严重，噪声大，影响设备的使用寿命及定位精度。要使变频器成功改造后应用于起重机调速，就必须针对起重机的特点，计算和选择变频器及其外围的辅件，并在安装与布线时采取特殊技术措施，以保证变频调速起重机安全、可靠地运行。

关键词：天车;电气系统;变频改造

一、 引言

在工矿企业中，天车是经常应用的工业设备类型，在传统天车中，其使用交流绕线组的方式对调速以及启动功能进行实现，对于该控制方式来说，不仅操作复杂，可靠性差，且具有较高的故障率。需要通过PLC控制技术的应用对其进行改造，使其能够更好地满足现今相关工作应用需求。

二、 天车改造前存在问题

在某制造厂有10台20/5的天车，2台32/5天车，2台16+16天车。天车的交流异步电机启动时冲击电流大，设备冲击严重，噪声大，影响设备的使用寿命及定位精度。同时天车的其他费用也很高，也不节能环保。所以先对1台20/5的天车进行电气系统变频改造看看能否达到业主要求。20/5吨天车电气控制系统的变频改造，目的在于降低天车的使用成本和提高控制性能。以此车为例，每年的设备更新费用可降低50%，检修维护费用可降低80%，总计可以节约5500元左右的设备开支。在日常运行中可节约30%左右的电量，一年累计可以节省4000元的电费。日积月累，从长远来说，节省的开支相当可观。天车传统控制系统的构成、存在的问题及产生的原因。

（一）天车主令控制系统的构成

原设计起重机电气元件构造由大车、小车、主起升、副起升、照明及警报系统构成。具体元件有主回路进线开关（隔离开关、空气开关），主进线控制接触器，照明变压器，脚踏开关、電铃，控制开关，主回路及分子回路的过热元件，主令控制箱，电机、抱闸及转子切换电阻器。原切换方式为主令切除转子电阻，从而控制电机转速。保护系统是通过限位控制主进线接触器达到保护目的。

（二）传统控制系统容易出现的问题

（1）起动电流过大，对电网冲击大;（2）机械设备使用寿命过短，电机连轴器、钢绳等机械易磨损;（3）接触器、继电器等电器元件的触头、线圈经常烧坏;（4）电动机故障率高。而维修起重机属于高空作业，极不方便，而且起重机故障很大程度上影响了生产进度。

三、 变频调速系统的改造控制要点

（一）工作可靠性显著提高

电磁铁的寿命可延长原拖动系统是在运动的状态下进行抱闸的，采用变频调速后，可以在基本停住的状态下进行抱闸，闸皮的磨损可减小;操作手柄不易损坏原系统的操作手柄因常常受力过大，易损件。采用变频调速后，操作手柄的受力将大大减小，不容易损坏;控制系统的故障率大为下降原系统是由于十分复杂的接触器、继电器系统进行控制的，故障率较高。采用了变频调速控制系统后，控制系统可大大简化，可靠性大为提高。节能效果十分显著，转子回路的采用变频调速系统后，非但外接电阻内消耗的大量电能可以完全节约，并且在起重机放下重物时，还可将重物释放的位能反馈给电源。调速质量明显提高，并且调速平稳，能够长时间低速运行，具有很高的定位精度和运行效率。

（二）PLC选用

在对天车进行改造后，在结合系统实际信号输出、输入以及作用的把握，需要在联系应用习惯以及改造要求的基础上做好PLC型号规格的选择。PLC方面，我们对S7-300系列进行了选择，对于该系列PLC来说，其以不同方式将多种模块进行组合，在使控制系统具有更为灵活设计特征的同时对不同方面的应用需求进行满足。拖动系统动作方面，求具有大车的速度以及左右换挡;小车的速度以及前后换挡;主副钩的速度以及升降换挡等。保护功能方面，则对大小车以及主副钩的限位以及保护进行了实现。对于这部分功能来说，都可以通过PLC的应用对无触点控制进行实现。

四、 改造后的工作报告

（一）在节能方面

系统所用变频器，具有自动节能操作模式，能较大提高系统的功率因数和整机工作效率，节能效果显著，平均节电率可达30%以上，一年累计可以节省4000元的电费。每年的设备更新费用可降低50%，检修维护费用可降低80%，总计可以节约5500元左右的设备开支。日积月累，从长远来说，节省的开支相当可观。

（二）在控制性能方面

与传统的切电阻系统相比，天车采用变频控制后使整机性能有较大的提高.如起升行走平滑，稳定，被吊物件定位准确.根据需要上下，前后，左右，操作都可以无级变速，适应各种实用场合，加上变频器自身保护功能齐全，如过流，过载，过压等都能及时报警及停止，减少了天车故障，提高了安全性能。同时变频器具有限流作用，可以减少启动时对电网冲击，有利于车间内其他设备正常运行。

五、 结语

综上所述，在工业发展越来越快的今天，保证天车具有更高的工作效率和工作质量意义重大。通过分析研究得出，对PLC与变频器在天车控制系统进行改造运行，获得了较好的应用效果，具有一定的借鉴意义。因此，作为相关工作人员，需要根据实际的工作情况来对天车的电气系统进行改造，使其更好地适应于当前的生产，以促进工业生产更好地进行。

参考文献：

[1]白云龙.天车电气系统变频改造研究[J].城市建设理论研究（电子版），2016（9）：613.

[2]潘家新.针对天车电气系统的变频改造研究[J].工业，2016（9）：287.

作者简介：

康亮，河钢邯钢邯宝炼钢厂。