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赫茨RF-300系列變頻器在橋式起重機(jī)中的應(yīng)用
引言
橋式起重機(jī)俗稱行車(chē)，是工礦企業(yè)中應(yīng)用十分廣泛的一種起重機(jī)械，它主要由橋架（含有主梁、端梁和走臺(tái)），大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)，小車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)和起升機(jī)構(gòu)。橋式起重機(jī)，每天使用頻繁，工作量很大。橋式起重機(jī)能否正常工作直接影響機(jī)車(chē)檢修任務(wù)的完成和人身、設(shè)備的安全。
原使用的橋式起重機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)采用繞線式交流異步電機(jī)，轉(zhuǎn)子回路內(nèi)串入多段外接電阻調(diào)速，采用凸輪控制器、繼電器－接觸器控制，這種控制系統(tǒng)主要缺點(diǎn)是:
(1) 電機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速屬能耗型轉(zhuǎn)差調(diào)速，實(shí)際上，轉(zhuǎn)速的下降或者說(shuō)機(jī)械功率的減少，是通過(guò)在轉(zhuǎn)子的外接電阻中消耗能量來(lái)實(shí)現(xiàn)的，并且轉(zhuǎn)速越低，機(jī)械特性越軟，功率損耗在電磁功率中所占的比例也越大，能耗高，經(jīng)濟(jì)性差。
(2) 繼電器－接觸器控制系統(tǒng)在頻繁切換的情況下，沖擊電流大，觸頭燒損、電刷冒火、電動(dòng)機(jī)以及轉(zhuǎn)子所串電阻燒損和斷裂故障時(shí)有發(fā)生，故障率達(dá)每月2.5件;
(3) 調(diào)速平滑性差，對(duì)減速機(jī)、連軸器、鋼絲繩的機(jī)械沖擊大，影響使用壽命;
(4) 系統(tǒng)抱閘是在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下進(jìn)行的，對(duì)制動(dòng)器損害很大，閘皮磨損嚴(yán)重。
因此，只有徹底改變?cè){(diào)速的方式才能從根本上解決橋式起重機(jī)故障率高的問(wèn)題。隨著電子技術(shù)的飛快發(fā)展，變頻調(diào)速器的性能、可靠性都有了很大的提高，為在橋式起重機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用提供了有利的條件。我們首先對(duì)擔(dān)負(fù)機(jī)車(chē)柴油機(jī)組裝重要工作的架修庫(kù)32噸橋式起重機(jī)的大小車(chē)拖動(dòng)系統(tǒng)和吊鉤提升系統(tǒng)進(jìn)行變頻改造，以改善其操作性能、降低了故障率。
改造方案
1、采用變頻調(diào)速的基本考慮
（1） 大車(chē)拖動(dòng)系統(tǒng)
采用普通的籠型異步電動(dòng)機(jī)，兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)可共用一臺(tái)變頻器，因此只能采用V/F控制方式，變頻器的容量 應(yīng)為一臺(tái)電動(dòng)機(jī)容量（ ）的兩倍以上。調(diào)速范圍一般在6:1以內(nèi)。
（2） 小車(chē)拖動(dòng)系統(tǒng)
小車(chē)拖動(dòng)系統(tǒng)只用一臺(tái)變頻器，由于行程較短，故調(diào)速范圍較小，一般在4:1以內(nèi)�？刹捎檬噶靠刂谱冾l器。
（3） 吊鉤拖動(dòng)系統(tǒng)
主鉤和副鉤分別使用使用一臺(tái)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，調(diào)速范圍可達(dá)10:1或者更大，而且對(duì)拖動(dòng)系統(tǒng)和電磁制動(dòng)器之間的配合要求很高。
（4） 制動(dòng)方法采用再生制動(dòng)、直流制動(dòng)和電磁機(jī)械制動(dòng)相結(jié)合的方法。
采用變頻調(diào)速系統(tǒng)的再生制動(dòng)和直流制動(dòng)把運(yùn)動(dòng)中的大、小車(chē)和吊鉤迅速而準(zhǔn)確的將轉(zhuǎn)速降為零，待電磁制動(dòng)器將軸抱住后再取消運(yùn)行信號(hào)，對(duì)于吊鉤用變頻器由再生制動(dòng)產(chǎn)生的能量通過(guò)電源反饋選件返回主電網(wǎng)。
主電路原理圖如圖1所示:  圖1 橋式起重機(jī)變頻調(diào)速主電路原理圖
改造中電氣控制系統(tǒng)除保留原凸輪控制器和各電機(jī)外，各控制柜和各繼電器、接觸器一律取消，變頻器采用的是赫茨變頻器的RF300系列起重專(zhuān)用變頻器，各傳動(dòng)機(jī)構(gòu)配置如圖1所示。
2、制動(dòng)方法
對(duì)于吊鉤，常常需要重物在半空中停留一段時(shí)間(如重物在空中平移時(shí))，而變頻調(diào)速系統(tǒng)雖然能使重物停住，但因容易受到外界因素的干擾(如平移時(shí)常出現(xiàn)斷電)，可靠性差。因此，還必須同時(shí)采取電磁制動(dòng)器進(jìn)行機(jī)械制動(dòng)。
3、變頻控制系統(tǒng)的控制要點(diǎn)
橋式起重機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)的控制包括:大車(chē)的左、右行及速度檔; 小車(chē)的前、后行及速度檔; 吊鉤的升、降及速度檔等。這些都可以通過(guò)變頻器可編程控制器進(jìn)行無(wú)觸點(diǎn)控制。
橋式起重機(jī)控制系統(tǒng)中需要引起注意的是關(guān)于防止溜鉤的控制，在電磁制動(dòng)器抱住之前和松開(kāi)后的瞬間，極易發(fā)生重物由于停止?fàn)顟B(tài)下滑而產(chǎn)生溜鉤。
（1） 起吊重物停住控制要點(diǎn)
通過(guò)設(shè)定停止起始頻率，和的維持時(shí)間(應(yīng)大于制動(dòng)電磁鐵抱閘時(shí)間0.6s)，當(dāng)變頻器的工作頻率下降到臨界值時(shí)，變頻器輸出一個(gè)“頻率到達(dá)信號(hào)”， 發(fā)出制動(dòng)電磁鐵斷電指令，此時(shí)維持，隨后變頻器工作頻率降為0。
（2） 起吊重物升降控制要點(diǎn)
設(shè)定“升降起始頻率和“檢測(cè)電流時(shí)間，當(dāng)變頻器達(dá)到的同時(shí)，變頻器開(kāi)始檢測(cè)電流，確認(rèn)電流足夠大，產(chǎn)生的力矩能抵消下降力矩時(shí)發(fā)出松開(kāi)指令，使制動(dòng)電磁鐵開(kāi)始通電松開(kāi)抱閘，應(yīng)大于電磁鐵松開(kāi)時(shí)間。
（3） 自動(dòng)轉(zhuǎn)矩提升設(shè)置
在調(diào)試過(guò)程中適當(dāng)?shù)靥岣咧蓄l電壓可以改善低頻特性，提高啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩; 提高零頻電壓可以加大直流強(qiáng)勵(lì)磁，可以使電機(jī)保持足夠大的轉(zhuǎn)矩防止溜鉤。
改造后的效果
從改造后運(yùn)行來(lái)看，效果非常明顯。主要效果如下:
(1) 橋式起重機(jī)的啟動(dòng)、制動(dòng)、加速、減速等過(guò)程更加平穩(wěn)快速，定位更加準(zhǔn)確，減少了負(fù)載波動(dòng)，安全性大幅提高;
(2) 電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的開(kāi)關(guān)器件實(shí)現(xiàn)了無(wú)觸點(diǎn)化，具有半永久性的壽命;
(3) 由于電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流限制得較小，頻繁啟動(dòng)和停止時(shí)電動(dòng)機(jī)熱耗減少，壽命延長(zhǎng);
(4) 電磁制動(dòng)器在低速時(shí)動(dòng)作, 其閘皮的磨損很小，使用壽命延長(zhǎng)，保養(yǎng)時(shí)間和費(fèi)用都得以減少。
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