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天车变频控制系统 
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 天车也称桥式起重机,主要用来起吊、放下和搬运重物、并使重物在一定距离内水平移动的起重、搬运的设备,它是由大车、小车、减速机、电动机、控制系统等设备构成。我们公司是以生产镀锌钢卷为业务的加工型企业,由于钢卷的重量大、形状特殊,因此搬运完全依赖于天车,它的运转情况直接影响到公司的正常生产,甚至涉及到工人的人身安全。

   一、问题的出现 
  因为生产需求,我司在仓库及车间各装配2台25吨起重量的天车,在使用过程当中经常出现相同问题:(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。而维修天车属于高空作业,极不方便,而且天车故障很大程度上影响了生产进度。基于上述原因,公司派我对天车故障全面检查,进行改进。 
  二、故障检查与分析 
  经过详细的检查、试验以及分析,产生故障的原因有5个方面: 
  (1)拖动电动机容量大,起动时电流对电网冲击大,而且电动机一直在额定转矩下工作,电能浪费严重。 
  (2)天车升降、小车、大车起动、停止速度过快,而且都是惯性负载,机械冲击也较大,机械设备使用寿命缩短,操作人员的安全系数较差,设备运行可靠性较低。 
  (3)天车每天需进行大量的搬运工作,由于绕线式电机调速是通过电气驱动系统中的主要控制元件---交流接触器并通过继电器来接入和断开电动机转子上串接的电阻,切换十分频繁,在电流比较大的状态下,容易烧坏触头、线圈。同时因工作环境恶劣,转子回路串接的铜电阻因灰尘、设备振动等原因经常烧坏、断裂。因而设备故障率比较高,维修工作量比较大。同样小车、大车的运转也存在上述问题。 
  (4)在天车起升的瞬间,升降电动机有时会受力不均匀,易过载,直接造成电机损坏或者钢丝绳断裂。 
  (5)为适应天车的工况,操作人员经常性的反复操作,导致天车的电器元件和电动机始终处于大电流工作状态,降低了电器元件和电动机的使用寿命。  
  针对上述现有技术存在的不足,可采用先进的可编程控制技术(PLC)和变频器技术,以程序控制取代继电器----接触器控制,交流电动机调速方式采用变频调速,进而实现天车的半自动化控制。

  三、改进方案 
  3.1 拖动系统 
  1、电动机选型 
  A.大车与小车所用电动机 这个方面要求不高,选用普通的笼型转子异步电动机即可,因此,原设备系统的电动机不需作改动; 
  B.升降用电动机 由于要求比较高,应选用变频专用的笼型转子异步电动机。原设备系统采用的是绕线式异步电动机,出于经济方面的考虑,通过短接转子回路也能进行使用。 
  2、调速方法 
  采用目前国际先进技术,具有矢量控制功能的变频调速系统。变频后转速可以分档控制,改进中对主钩电动机我采用3段速度运行,从低到高逐步切换,这样,就有效的防止了电动机的全矩启动。 
  3、制动方式 
  在改造过程当中,采用何种制动方式显得至关重要,既要准确制动实现自动控制,又要防止突发事件,因此我采用了再生制动、直流制动和电磁机械制动相结合的方法。这种结合方法具有如下两个优点: 
  A.首先,通过变频器调速系统的再生制动和直流制动把运动中的大车、小车和起重机的速度迅速而准确地降到0(使它们停止) ; 
  B.对于天车,常常会有重物在半空中停留一段时间(如重物在半空中平移),而变频调速系统虽然能使重物静止,但因设备容易受到外界因素的干扰,(如在平移过程中常易出现的瞬间断电)因此,利用电磁制动器进行机械制动仍然是必须的。 
  3.2 变频调速系统的控制要点 
  天车拖动系统的控制动作包括:大车的左、右行走及速度档位;小车的前、后行走及速度档位;起重机的升、降及速度档位等。所有这些,都可以通过可编程序控制器(PLC)进行无触点控制。 
  天车控制系统中需要引起注意的是关于防止溜钩的控制。在电磁制动器抱住之前和松开之后的瞬间,极易发生重物由停止状态下滑的现象,称为溜钩。 
  防止溜钩的控制需要注意的关键问题是: 
  1)电磁制动器在通电到断电(或从断电到通电)之间是需要时间的,经精确测试,大约0.6秒。因此,变频器如过早地停止输出,将容易出现溜钩。 
  2)变频器必须避免在电磁制动器抱闸的情况下输出较高频率,以免发生“过流”而跳闸的误动作。 
  四、效果 
  针对原控制系统中的不足,经过改造后的变频调速控制系统具有以下几个优点: 
  1.变频器调速控制系统的保护功能强 
  使用变频器控制电机的运行,可以进行电机的软启动,而让电机具有很快的动态响应并且实现无级调速;对电源的缺相、欠压、过压、过流等都能做到很及时准确的检测而自动采取应变措施保护电机; 
  2.工作可靠性显著提高,主要有以下几个方面: 
  A.电磁铁的寿命可大大延长 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,闸皮的磨损情况大为改善; 
  B.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,控制系统大大简化,可靠性大为提高; 
  C.停电减速功能 可以在意外停电时使天车减速停止,消除了突然停车所带来的隐患。 
  3.节能效果十分可观 绕线转子异步电动机在低速运行时,转子回路的外接电阻内消耗大量的电能。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。这样,每小时节省的电费相当可观。 
  4.调速质量明显提高 采用了变频调速系统后,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。 
  5.可简化传动链 由于可以进行无级调速,从而在机械上省去了非标设计的减速箱,使传动链结构简单,设计标准化。 
  五、结束语 
  通过对本公司天车控制系统的改造,解决了其设计中存在的安全隐患,为企业的正常生产提供了有力保障,获得了明显的经济效益。 
  在改造的过程中有几点体会特别深刻: 
  1.节能减耗 面对全球资源日益减少的今天,每一份资源都值得我们珍惜,每一个人都应该作出自己的贡献。相对来说,变频控制对我们来说是一种投资较大、回报较慢的新兴技术,但是从长远来说,日积月累,节省的开支相当可观。 
  2.技术创新 在科技日新月异的今天,只有不断学习,才能适应时代的发展,创新是一种文化、是一种动力、是发展中不变的主题。创新所带来的是质的飞跃,将会带领我们走向一个又一个高峰。 

 
 

公司:河南升瑞电气有限公司

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   发表时间:〖2019-3-25 16:55:34  本文作者:天车变频控制系统 变频器在天车自动控制系统中的应用 变频调速控制系统   浏览次数:10822

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