鋁電解多功能天車雙速起重電動(dòng)機(jī)控制方式的研究與改進(jìn)

柴小馬，劉新強(qiáng)，劉曉濤

中孚實(shí)業(yè)股份有限公司鋁業(yè)一分公司，河南 鞏義 451200

0 引言

中孚實(shí)業(yè)股份有限公司鋁業(yè)一分公司多功能天車出鋁鉤和附鉤所使用升降設(shè)備為進(jìn)口DEMAG電動(dòng)葫蘆，該電動(dòng)葫蘆采用雙速電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)鉤升降速度的快慢切換與快速制動(dòng)，具有結(jié)構(gòu)先進(jìn)，性能優(yōu)異，控制獨(dú)立等優(yōu)點(diǎn)。但由于其控制系統(tǒng)的復(fù)雜性也使其在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)了許多問(wèn)題，比如，控制方式精度低，控制元件壽命等。這樣不僅對(duì)其性能受到了很大的影響，也增加了設(shè)備的維護(hù)成本，對(duì)其控制方式的改進(jìn)將產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益。

1 改造前雙速電動(dòng)機(jī)控制方式和分析

1.1 DEMAG電葫蘆雙速電動(dòng)機(jī)需要實(shí)現(xiàn)的動(dòng)作和控制順序

正向慢速轉(zhuǎn)動(dòng)；正向快速轉(zhuǎn)動(dòng)；反向慢速轉(zhuǎn)動(dòng)；反向快速轉(zhuǎn)動(dòng)；快速制動(dòng)。

1）正向啟動(dòng)→繩盤制動(dòng)器打開→延時(shí)2秒→電機(jī)正向慢速轉(zhuǎn)動(dòng)→加速→正向快速轉(zhuǎn)動(dòng)→停止→正向慢速轉(zhuǎn)動(dòng)→電機(jī)停止運(yùn)行→電機(jī)錐形制動(dòng)器制動(dòng)→停止→延時(shí)2秒→繩盤制動(dòng)器閉合；

2）反向啟動(dòng)→繩盤制動(dòng)器打開→延時(shí)2秒→電機(jī)反向慢速轉(zhuǎn)動(dòng)→加速→反向快速轉(zhuǎn)動(dòng)→停止→反向慢速轉(zhuǎn)動(dòng)→電機(jī)停止運(yùn)行→電機(jī)錐形制動(dòng)器制動(dòng)→停止→延時(shí)2秒→繩盤制動(dòng)器閉合；

3）4個(gè)動(dòng)作有3個(gè)輸入控制，中間有一邏輯分析器轉(zhuǎn)換；

4）升盤制動(dòng)器屬于棘輪構(gòu)造，出現(xiàn)溜鉤時(shí)，繩盤制動(dòng)器會(huì)卡死制動(dòng)。當(dāng)繩盤制動(dòng)器卡死后，繩盤制動(dòng)器卡死限位動(dòng)作，電機(jī)只能上升不能進(jìn)行下降動(dòng)作，需要先進(jìn)行上升后，方能在進(jìn)行下降動(dòng)作。

1.2 雙速電動(dòng)機(jī)控制方式

DEMAG電動(dòng)葫蘆的雙速電動(dòng)機(jī)采用獨(dú)立時(shí)序控制。延時(shí)部分主要用于控制繩盤制動(dòng)器的提前打開和延后閉合，由空氣阻尼式延時(shí)繼電器來(lái)實(shí)現(xiàn)。

1.3 電動(dòng)機(jī)各動(dòng)作時(shí)刻的電流分析

由于起重過(guò)程中需要經(jīng)常改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速，因此各控制元件動(dòng)作頻繁，加速和制動(dòng)過(guò)程的電流值遠(yuǎn)高于電動(dòng)機(jī)的額定電流，在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中所測(cè)得的各時(shí)刻平均電流值如表1所示：

表1 雙速電動(dòng)機(jī)實(shí)測(cè)平均電流值

1.4 實(shí)際應(yīng)用中存在的問(wèn)題

由表1可以看出，雙速電動(dòng)機(jī)不論輕載或重載，勻速運(yùn)行時(shí)的電流值都遠(yuǎn)低于額定電流值，但在加、減速的過(guò)程尤其是反接制動(dòng)時(shí)的電流值則要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于額定電流值。因此，如此頻繁的電流變化和動(dòng)作切換給電動(dòng)機(jī)的控制回路增加了很大的負(fù)擔(dān)，在生產(chǎn)中經(jīng)常出現(xiàn)延時(shí)繼電器失效、接觸器觸點(diǎn)熔化、制動(dòng)器磨損嚴(yán)重、電動(dòng)機(jī)發(fā)熱等問(wèn)題，使DEMAG電動(dòng)葫蘆的運(yùn)行效率大打折扣，其性能也受到了很大的影響，并可能引發(fā)嚴(yán)重的安全事故，構(gòu)成重大安全隱患。

1.5 原因分析

雙速電動(dòng)機(jī)動(dòng)作切換頻繁，時(shí)序控制復(fù)雜。但由于人的判斷受許多客觀因素和主觀因素的影響，很難保證人工操作的可靠性，而空氣阻尼式延時(shí)繼電器同樣存在時(shí)間設(shè)定不精確和故障率高的缺陷，這也是在生產(chǎn)實(shí)踐中造成以上問(wèn)題的主要原因。

2 改造思路和方案

多功能天車所使用的SLC5/04系列PLC具有性能優(yōu)異、可靠性高、壽命長(zhǎng)和使用簡(jiǎn)單方便等優(yōu)點(diǎn)，是實(shí)現(xiàn)DEMAG電動(dòng)葫蘆雙速電動(dòng)機(jī)控制方式全自動(dòng)化的軟件平臺(tái)和硬件基礎(chǔ)。

改造的思路就是將雙速電動(dòng)機(jī)的控制方式進(jìn)行軟件化改造，由PLC完成檔位切換的邏輯運(yùn)算和延時(shí)控制。

3 改造后的效果

1）延時(shí)繼電器可靠性提高到100%，壽命提高到10年以上；

2）改造后，電動(dòng)機(jī)勻速運(yùn)行的各個(gè)電流值雖然沒(méi)有太大變化，但加減時(shí)刻的電流值明顯減小；

3）接觸器出現(xiàn)觸點(diǎn)熔化的概率明顯降低，接觸器壽命提高到改造前的2倍；

4）因延時(shí)繼電器失效造成制動(dòng)器磨損降低為零，制動(dòng)器壽命提高5倍以上；

5）雙速電動(dòng)機(jī)的控制回路大幅度簡(jiǎn)化，元件數(shù)由改造前的10個(gè)減少到7個(gè)，回路數(shù)由改造前的10減少到6個(gè)；

6）雙速電動(dòng)機(jī)的溫度指標(biāo)明顯改善，連續(xù)工作2個(gè)小時(shí)溫升不高于5℃。

4 結(jié)論

高效、節(jié)能、低碳是當(dāng)今全社會(huì)全人類的發(fā)展均勢(shì)，生產(chǎn)領(lǐng)域可以依靠科技進(jìn)步和技術(shù)創(chuàng)新不斷改進(jìn)自己的生產(chǎn)工藝，進(jìn)而降低自己的生產(chǎn)成本，不斷地促進(jìn)自身的成長(zhǎng)與發(fā)展。

中孚實(shí)業(yè)股份有限公司鋁業(yè)一分公司雙速電動(dòng)機(jī)控制方式的改進(jìn)，在投入極低的情況下達(dá)到了很好的效果，取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益，是生產(chǎn)工藝自動(dòng)化控制優(yōu)化的又一成功案例。

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