技师论文3210T桥式起重机用变频器调速控制的改造

1、32/10T桥式起重机用变频器调速控制的改造摘要：本文通过对桥式起重机用变频器调速，凸轮控制器控制的改造设计 分析，阐述了火力发电厂安装的桥式起重机，用凸轮控制器控制变频器调速是 可行的，而且具有提高工作效率和较好的经济效益等优点。关键词：变频器凸轮控制器制动方式调速方式概述：我厂32/10T桥式起重机装在汽轮机厂房里，主要用于大、中、小修、 抢修和平时装卸配件之用，使用率比较频繁。起重机的电气传动系统有大车电 动机两台，小车电动机一台，主、付钩升降电动机各一台，这些均为交流绕线 转子异步电动机，采用传统的转子串电阻方式起动和调速。由于这种调速方式，在运行过程中因机械特性软、惯性大、稳定性能差

2、特别在 吊、装、卸精密设备过程中，因起动冲击惯性大起动或点动大车、小车系统运行时 极易产生的惯性摇摆，彳主彳主就容易发生吊件物与设备间碰撞，严重的就造成配件或设 备损坏。这对操作者来说，每次用起重机操作时都有很大的压力，临深履薄，操作 人员曾多次要求对起重机进行技改。在操作人员的要求下，厂领导同意对桥式起重机进行技术改造。但要从根本上 解决上述的问题，只有彻底改变绕线转子异步电动机转子串电阻调速方式。随着电 子技术的飞速发展，变频器的性能，可靠性都有了很大的提高，这也在桥式起重机 传动系统中的应用提供了有利条件。变频器调速控制系统的工作原理变频器调速的基本控制方式，异步电动机的同步转速，既旋转

3、磁场的转速为 n1=60f1/np 式中 nl同步转速 (r/min)fl一定子频率(HZ)np磁极对数而异步电动机的轴转速为n=n1(1-s)=60f1/np(1-s)式中s-异步电动机的转差率，s=(n1-n)/n1。上述可见改变异步电动机的供电频率，可以改变其同步转速，实现调速运行。通用的VVVF型(调压调频)变频调速器运行效率高，可拖动笼型异步电动机运 行，其机械特性硬，并具有挖土机特性。日本三菱FR-F540型变频器，可外接制动 单元和制动电阻，再生制动的能量通过制动电阻消耗掉。因我厂桥式起重机的电动 机功率仅为几十千瓦，采用电阻制动是可行的。此法接线简单，可靠性也高。对桥式起重机项

4、目的改造为了尽量在改造起重机项目上节省经济的开支，在起重机的主钩电气系统上仍于 保留。其原由主钩的起升降速度为3.66/1.11m/min电动机型号YZR250M-8/24其机 械的主升降速度符合精密设备吊装卸的要求，使用率也较低，主要用在大修中吊汽机 或发电机的主体。付钩、大车和小车的电机仍采用原有的不变，但将转子绕组引出线 短路，拆除掉电刷和集电环，其原由是电机的型号都为YZR，绝缘等级F，也就是 允许温度可达155度，绕组温升可达到100度，YZR是近年最新设计的绕线式电动 机，具有过载能力大和机械强度高、堵转转矩高、运行可靠性高等特点。但为了防止 变频器供电时，绕线式异步电动机受高次谐

5、波的影响温升与工频供电时相比差距太 大，我们决定在付钩、大车和小车的电机尾部加装冷却排风机，在设备运行时进行强 迫风冷措施，这就节省了更换电机的费用。应厂里操作人员的操作习惯，桥式起重机的转速控制仍采用原有的凸轮控制器， 传统的凸轮控制器操作盘使用时手感好，操作起来得心应手，所以一直以来都很深受 操作人员得青睐。桥式起重机调速控制对桥式起重机调速的技术要求1:大车和小车对拖动系统得要求是：具有多档位的调速功能，应付不同的吊、 装、卸、精密设备，其运行速度是多项选择的。制动方式因顺从桥式起重机本体的机 械结构，现场调整大车的加、减速时间一般调为5秒，其目的是能够达到平稳、准确 的停车。2：付钩拖

6、动系统的要求是：（1）起动时，除负载是恒转矩外，还必须克服液压推动抱闸静摩擦力，所以， 拖动系统应有足够大的起动转矩。（2）重物下降时，除空钩和极轻的负载外，在绝大数情况下都时靠自身的重力 而下降的，为了克服重物因重物加速而不断加速，变频器必须产生足够的制动力矩， 使重物在所需转速下平稳下降。（3）重物在空中停住的前后，不能发生“溜钩”现象。桥式起重机的控制原理1 .桥式起重机的主控制回路（1）在“图四”主回路电路中，可以看到起重机各系统的主回路中电源控制， 就装设QF总电源断路器、和KM主接触器控制，QFA过电流继电器作为线路唯一 的主保护，这样就有利于各系统在运行中，发生故障时可以方便、快

7、捷的断开主回路 KM接触器，有效地保护各系统设备的安全性。（2）在桥式起重机主回路中，启动主电源的条件：各传动系统的电气控制器都 必须挂档到零位（在停止的状态下）起重机大车两边的检修安全门SD1、SD2,与 起重机的进入口安全门SD3，大车平台进入安全门SD4都必须关闭好。（3）在启动完主回路电源后，KM主接触器辅助触点闭合自锁，为下一步起重 机的安全运行作好准备。在起重机运行后KM主接触器，进入保护各电气传动系统 故障跳闸作用。（4）在起重机运行状态下，各电气传动系统的故障跳闸，都有相应的故障指示灯, 装在操作室作为报警提示具体原理图如“图五”所示。桥式起重机付钩控制原理（1）为了保正付钩变

8、频器起动时，不会因电动液压推动器过迟的打开，而引起 过电流跳闸，加设了时间继电器KT01，凸轮控制器F1或F2闭合、F4或F5触点闭 合，电动液压推动器得电释放，经时间继电器T01稍延时1秒钟，变频器才得电运 行。（2）付钩的停止是靠变频器制动转矩进行的，减速时间设为2秒，停止制动则 分两步，先由变频器产生的制动转矩快速制动到一个较低转速，设6HZ，然后由变 频器的频率检测回路FU发出信号，控制KA01继电器。当频率低于6HZ时，KA01 继电器失电，停止液压推动器工作，使推动器恢复抱闸状态。（3）付钩下降时的再生制动，当付钩在减速或负载下放时，异步电动机将处于 再生发电制动状态。传动系统中所

9、储存的机械能经异步电动机转换成电能，变频器里 的逆变器的六个，回馈二极管将这种电能回馈到直流侧。此时的逆变器处于整流状态。 如果变频器中不采取措施，将它多余的能量妥善的消耗掉，就会危及到变频器的装置 安全，在此我们专门为付钩的变频器配备了一套FR-BU-H15K制动单元配合制动电 阻FR-BR-H15K，再生制动能量就可通过外接电阻妥善的消耗掉，保证了变频器可靠 安全的运行。（4）付钩的调速系统，为了适应吊、装、卸不同的设备，选用不同的速度，利 用凸轮控制器的五对F4、F5、F6、F7、F8触头，选择不同的档位，就可得到起重机 要求的正反两个方向各五种速度，分别为10HZ、20HZ、30HZ、

10、40HZ、50HZ的频 率。以下通过开启、关闭外部触点信号（RH、RM、RL）选择不同的速度速度1234567接点RHRHRHRH接点RMRMRMRM接点RLRLRLRLHZ1020304050（5）冷却风机的运行：冷却风机的运行状态同步于付钩的运行，当KT01时间 继电器动作时，冷却风机接触器KAF也得电运行，在付钩停止后，KT02时间继电 器得电延时5分钟后，常闭延时触点断开，KAF继电器失电，停止风机运行。（6）付钩传动系统的安全保护：在付钩传动系统中装设有付钩的上限1SS1限 位开关、下限2SS1限位开关的安全保护；制动单元KA03继电器故障保护；变频器 异常故障KA02继电器保护。在

11、付钩系统保护回路中，任何一道保护动作，都会立即 断开主回路KM接触器，机械液压推动器也同时动作恢复抱闸状态，并同时发出相 应的故障指示灯报警，这样付钩的运行可靠性、安全性将进一步的提高。付钩具体的 控制原理图如“图一”所示。大车和小车的控制原理在上述已具体讲解了付钩的控制原理，大车和小车的控制原理大体于付钩一致， 在付钩传动系统上只是多了一道制动单元，在这已不作多解释。如“图二”、“图三”。结束语：变频器调速系统与原有的绕线转子，异步电动机转子串接电阻调速系统相比有如 下优点：优点：（1）结构接线简单，可靠性高，故障率低。（2）减少交流接触器的数量，电动机主回路实现了无触点化。（3）新系统可根据现场情况，很方便的调整各档速度和加速时间，使得桥式起 重机操作更加灵活，响应快速。（4）机械特性硬，负载变化时各档速度基本不变，有挖土机特性。（5）变频调速属高效调速系统，运行效率高，发热耗损少，因而比旧系统节电。缺陷：付钩电机是绕线式，虽然加装了风机进行强迫风冷，但在运行中起动频率最频 繁，在长时间的运行中当心抵御不住高次谐波的影响，温度会居高不下，直接影响电 机的寿命，建议对付钩不要满负荷运行。尽量用主钩起吊8t以上的设备。从改造项目完