基本介紹
門式起重機(jī)俗稱龍門吊,是鐵路貨運(yùn)系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛的一種起重機(jī)械。傳統(tǒng)的門式起重機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)比較常見(jiàn)的是采用繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)，通過(guò)改變轉(zhuǎn)子回路內(nèi)電阻調(diào)速。優(yōu)點(diǎn)是使用可靠。缺點(diǎn)是能耗較大，起升機(jī)構(gòu)啟動(dòng)停止時(shí)電機(jī)會(huì)過(guò)載,制動(dòng)器易損壞，重物難以準(zhǔn)確定位。門式起重機(jī)電氣改造可發(fā)揚(yáng)其優(yōu)點(diǎn),克服其缺點(diǎn)。本文介紹了臺(tái)達(dá)為36噸/16噸門式起重機(jī)提供的變頻器電氣改造方案。
方案介紹
門式起重機(jī)的結(jié)構(gòu)主要包括：
1、起升機(jī)構(gòu)：拖動(dòng)重物升降運(yùn)動(dòng)。由繞線電動(dòng)機(jī)、制動(dòng)器等組成。一般有兩個(gè)起升機(jī)構(gòu)，主起升機(jī)構(gòu)(主鉤)和副起升機(jī)構(gòu)(副鉤)。
2、大車：拖動(dòng)整臺(tái)門式起重機(jī)沿著大車軌道運(yùn)動(dòng)。由繞線電動(dòng)機(jī)、制動(dòng)器等組成。
3、小車：拖動(dòng)重物及主鉤(副鉤)運(yùn)動(dòng)。由繞線電動(dòng)機(jī)、制動(dòng)器等組成。
4、機(jī)械部分
5、電氣控制系統(tǒng)：電源采用三相380V/50Hz供電。
電氣系統(tǒng)主要由可編程控制器、變頻器、制動(dòng)單元、制動(dòng)電阻、行程開(kāi)關(guān)等組成。見(jiàn)圖1
1、起升變頻器
臺(tái)達(dá)高功能磁束矢量控制變頻器VFD-V系列，控制方式：正弦波；PWM方式啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩：0.5 Hz150%以上;速度控制范圍:1:100(外接PG可達(dá)1:1000)及其它控制特性;完善的保護(hù)機(jī)能。
主鉤-63kW電機(jī)和副鉤-42kW極電機(jī)共享一臺(tái)VFD-750V43A；VFD-750V43A可同時(shí)儲(chǔ)存兩組電機(jī)參數(shù)，可方便地進(jìn)行兩臺(tái)電機(jī)切換控制。采用無(wú)PG矢量控制方式。
2、大車變頻器
臺(tái)達(dá)高功能矢量控制變頻器VFD-B系列，控制方式：正弦波SPWM方式啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩：1Hz150%；過(guò)負(fù)載耐量：額定輸出電流的150%一分鐘及其它控制特性；完善的保護(hù)機(jī)能。4臺(tái)13kW電機(jī)選用VFD-750B43A。采用V/F控制方式。
3、小車變頻器
2臺(tái)6.3kW電機(jī)選用VFD-220B43A。采用V/F控制方式。
4、PLC控制電路
電氣控制系統(tǒng)采用PLC控制起升、大車、小車變頻器的運(yùn)行。PLC接受聯(lián)動(dòng)臺(tái)主令信號(hào)輸出運(yùn)行信號(hào)和多段速指令給變頻器運(yùn)行。起升機(jī)構(gòu)、大車、小車獨(dú)立運(yùn)行。
PLC輸入信號(hào)：聯(lián)動(dòng)臺(tái)的主令信號(hào)（起升、大車、小車的速度文件位）；限位開(kāi)關(guān)；變頻器的報(bào)警信號(hào)；起停按鈕等。
PLC輸出信號(hào)：變頻器的運(yùn)行信號(hào)及多段速信號(hào)；制動(dòng)器動(dòng)作信號(hào)；故障指示等。
系統(tǒng)特點(diǎn)
節(jié)省能耗：?-拖動(dòng)系統(tǒng)通過(guò)滑環(huán)和電刷在轉(zhuǎn)子回路內(nèi)串入電阻，由接觸器控制串入電阻的多少來(lái)控制轉(zhuǎn)速。其轉(zhuǎn)速的下降是通過(guò)在轉(zhuǎn)子的外接電阻中消耗能量來(lái)實(shí)現(xiàn)的；轉(zhuǎn)速越低，損失功率越多。采用變頻調(diào)整，異步電動(dòng)機(jī)頻率改變后其機(jī)械特性基本上平行于自然機(jī)械特性，因此其轉(zhuǎn)差在不同轉(zhuǎn)速下基本不變，損失功率與額定轉(zhuǎn)速時(shí)基本相同，節(jié)能效果相當(dāng)明顯。
簡(jiǎn)化溜鉤處理：?-拖動(dòng)方式的措施是啟動(dòng)時(shí)讓電動(dòng)機(jī)和制動(dòng)電磁鐵同時(shí)通電；此時(shí)，制動(dòng)器未完全打開(kāi)，電動(dòng)機(jī)過(guò)載。制動(dòng)電磁鐵在電動(dòng)機(jī)斷電前一斷時(shí)間（約0.6秒）提前斷，在制動(dòng)器抱緊的過(guò)程中，電動(dòng)機(jī)也會(huì)過(guò)載，而且閘皮與制動(dòng)輪之間產(chǎn)生滑動(dòng)摩擦，影響制動(dòng)器的壽命，同時(shí)不易準(zhǔn)確定位。高性能矢量變頻器在零速或輸出起動(dòng)頻率（0.5Hz以上時(shí)轉(zhuǎn)矩可達(dá)150%以上）時(shí)有足夠大的轉(zhuǎn)矩（150%以上），啟動(dòng)時(shí)可在變頻器輸出到起動(dòng)頻率預(yù)勵(lì)磁，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩建立后再打開(kāi)制動(dòng)器。停止時(shí)變頻器輸出到起動(dòng)頻率時(shí)，制動(dòng)器斷電；當(dāng)輸出頻率為0時(shí),變頻器停止運(yùn)行。這樣就有效地解決了溜鉤；而且制動(dòng)器動(dòng)作時(shí)，重物已?-靜止，閘皮與制動(dòng)輪幾乎沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，磨損很?。煌瑫r(shí)很容易定位。
綜上所述，變頻調(diào)速能耗低，溜鉤處理簡(jiǎn)單，制動(dòng)器磨損小，定位容易；而且起停平滑，減小機(jī)械沖擊。門式起重機(jī)?-電氣改造后?-6個(gè)月的運(yùn)行檢測(cè)節(jié)能27%；起動(dòng)平滑，機(jī)械沖擊??；定位準(zhǔn)確。全國(guó)約800臺(tái)門式起重機(jī)中500臺(tái)左右有變頻改造的可能。這種改造尚有進(jìn)一步性能提升的可能：如加裝一臺(tái)變頻器拖動(dòng)副鉤；加裝編碼器作死?-環(huán)控制；配置觸摸屏監(jiān)控運(yùn)行狀態(tài)。
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