橋式吊車的電氣改造

蔡亦錦

（福建省三鋼集團(tuán)三明化工有限責(zé)任公司，福建三明365001）

隨著自動化程度的不斷提高，智能型設(shè)備已在高低壓電氣上逐步推廣。特別是PLC技術(shù)、變頻技術(shù)及遙控系統(tǒng)的快速發(fā)展，集中控制在大型企業(yè)中應(yīng)用廣泛，電儀一體化的DCS、PLC集中控制線路不僅直觀、線路簡潔和技術(shù)含量高，而且控制精度、安全系數(shù)和穩(wěn)定性能等大大提高。

橋式吊車是化工行業(yè)的重要設(shè)備，特別以煤為原料的化肥企業(yè)，如三明化工有限責(zé)任公司原料車間，從原煤裝卸到漚制直至生產(chǎn)整個過程，都離不開吊車。且吊車工作環(huán)境惡劣，傳統(tǒng)的繼電器-接觸器控制系統(tǒng)，觸頭頻繁動作損壞較快，如不及時維護(hù)檢修，容易發(fā)生觸頭燒壞造成回路單相，繼而造成電機(jī)和其他電器元件燒壞；而頻繁的檢修，將制約產(chǎn)量的提高。因此，為提高吊車性能，利用新技術(shù)、新方法對吊車進(jìn)行電氣改造，減少吊車的故障和維修率，很有必要。

1 電氣主元件的改造更新

傳統(tǒng)吊車電氣主元件中,大多采用老式接觸器（如CJ12型接觸器），此類接觸器雖能符合橋式吊車操作要求，但如三明化工公司產(chǎn)量不斷提高后，頻繁操作容易出現(xiàn)以下毛?。航佑|器主觸頭燒壞，三相同時性及動靜觸頭接觸壓力發(fā)生變化，如不及時調(diào)整，可能造成缺相；吊車振動大，接觸器敞開式的線圈，其固定螺絲容易松脫，線圈移位后，使接觸器銜鐵吸合不到位，造成線圈經(jīng)常燒壞；接觸器鐵芯及銜鐵接觸面氧化，漏磁嚴(yán)重，噪聲大，特別安裝駕駛室內(nèi)的主接觸器，強(qiáng)大的漏磁，可能干擾吊車工的聽力和誤操作；接觸器體形大，檢修維護(hù)不便等。

針對以上吊車接觸器存在的問題，我們對吊車上的接觸器主元件進(jìn)行了改造。

吊車上電機(jī)參數(shù)為：

大車電機(jī)兩臺：YZR21-67.5 kW，380V,凸輪控制；

小車電機(jī)一臺：YZR12-65.5 kW，380V，凸輪控制；

開閉電機(jī)一臺：YZR280M-830 kW,380V,接觸器控制；

卷揚電機(jī)一臺：YZR280M-830 kW,380V,接觸器控制。

根據(jù)以上參數(shù)和設(shè)備運行的實際電流，筆者采用以下辦法改造：

進(jìn)線主接觸器原為CJ12-400A/380V，改為LG GMC-400A/380V型接觸器；

開閉卷揚盤正反轉(zhuǎn)接觸器原型號為CJ12-150A/380替換為GMC-225/380V共4個接觸器;

開閉卷揚盤轉(zhuǎn)子調(diào)速接觸器CJ12-100A/380V替換為GMC-150/380V。

改造后，原吊車存在的故障點基本消除。

2 進(jìn)線電源的改造

橋式吊車的電源通常采用磨電拖鐵（滑線）與受電器（電刷）接觸供電。軌道不平，滑線不清潔，常出現(xiàn)回路瞬間接觸不良跳電現(xiàn)象，此情況在公司一原料外橋吊車線路上頻繁發(fā)生，灰塵積在滑觸角鋼上，造成接觸電阻大引起接觸不良。

對此，我們采用增加一組受電器的辦法，解決跳電問題。安裝示意圖如圖1。

圖1 安裝示意圖

實際運行中，一組受電器在前，既可給控制箱供電，又相當(dāng)掃塵器作用，確保回路電壓的穩(wěn)定；后一組受電器起主供電作用。而在吊車反向運行時，兩組受電器的功能恰好相反。

3 凸輪控制器改造

橋式吊車大小車均采用凸輪控制，常采用KT14或KTJ17型接觸器。實際使用中，由于電機(jī)頻繁正反轉(zhuǎn)操作，經(jīng)常性的反接制動，造成凸輪控制器主觸頭燒毀頻繁，凸輪控制器機(jī)構(gòu)損壞多，特別是大車故障尤為明顯。

凸輪控制器觸頭燒壞，常表現(xiàn)在：其中一臺大車單相運行；兩臺大車出力不均，大車扭動；一臺大車抱死等，其結(jié)果造成電機(jī)燒壞。

對此，我們采用凸輪控制器控制接觸器，再用接觸器控制兩臺大車定子回路的辦法，改造取得很好效果。圖2、圖3是凸輪控制器改造前后電路改造部分：

圖2 凸輪控制器改造前電路部分

改造后電路為：

圖3 改造后電路

4 電機(jī)電阻調(diào)速改變頻調(diào)速

橋式吊車共有5臺電機(jī)，全部采用轉(zhuǎn)子串電阻方法調(diào)速和啟動。電機(jī)轉(zhuǎn)子所串的電阻因長期發(fā)熱而損壞，斷裂，故障率高，串電阻調(diào)速機(jī)械特性軟，負(fù)載變化時轉(zhuǎn)速變化大，調(diào)速效果差，轉(zhuǎn)子串接的電阻長期發(fā)熱，電能浪費大，效率低。要從根本上解決橋式吊車故障，常采用PLC與變頻器結(jié)合起來進(jìn)行改造：

（1）采用PLC作為控制核心，其功能需要對吊車上的行程開關(guān)，限位開關(guān)進(jìn)行采樣輸入；需要對設(shè)備的各種故障檢測反饋到PLC內(nèi)部；需要把控制的各種信號反饋到PLC芯片來。

（2）PLC輸出主要控制4臺變頻器對負(fù)載（電機(jī)）的控制：通常2臺大車采用一臺變頻器控制，由變頻器功能控制大車的轉(zhuǎn)差率，實現(xiàn)出力均勻。

（3）由變頻器控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速和包匝?？刂品娇驁D如圖4。

圖4 控制方框圖

（4）可行性分析。橋式吊車5臺電機(jī)都需要調(diào)速，因而各有獨立的調(diào)速系統(tǒng)，其中開閉卷揚是位能負(fù)載，要求恒力矩，性能要求高，調(diào)速控制較為復(fù)雜。一般轉(zhuǎn)差頻率控制的變頻器，無法滿足負(fù)載變化劇烈的要求。而采用磁通矢量控制方式，是基于電動機(jī)的動態(tài)數(shù)字型，通過控制電機(jī)的勵磁電流和轉(zhuǎn)矩電流大小、相位，就可以對電機(jī)的勵磁電流和轉(zhuǎn)矩電流大小、相位任意控制，從而達(dá)到控制電動機(jī)轉(zhuǎn)矩的目的，也就控制了電機(jī)的轉(zhuǎn)速。因此，選用的變頻器功能要求要高。大車小車只要一般的變頻調(diào)速即可，且大車兩邊電機(jī)兩臺型號相同，用一臺變頻拖動，只要考慮其容量滿足就沒問題。

（5）采用變頻調(diào)速控制需要考慮的問題。吊車采用滑觸線與受電器接觸供電，可能由于吊車振動后，電源接觸不良造成變頻器瞬間失壓。因此其滑觸線安裝要求和電氣維護(hù)要求較高；操作正反轉(zhuǎn)頻繁，變頻器變相后，由于電機(jī)慣性運行，將能量回饋到變頻器上，使變頻器產(chǎn)生過電壓。因此，設(shè)計時直流側(cè)需加裝能耗制度單元；開閉卷揚快速制動或帶著負(fù)載快速下降時，電機(jī)工作在發(fā)電狀態(tài)，需要把電機(jī)所產(chǎn)生的能量，回饋給電網(wǎng)或用外部電阻消耗掉。

（6）簡單的大車變頻調(diào)速控制。由于大車頻繁正反轉(zhuǎn)控制，反接制動熱量大部分消耗在電阻器上，使吊車電阻器燒壞頻繁。不及時巡檢維修，由于電阻器燒壞后不匹配，兩臺電機(jī)轉(zhuǎn)差不同，造成吊車扭動，甚至電機(jī)燒壞。

簡單的改造為：利用凸輪控制器觸點控制變頻器開停，凸輪多檔控制接點輸入至變頻器控制變頻器多段調(diào)速，簡單的改造即可消除缺陷。

采用PLC變頻器改造橋式吊車電氣線路，將是以后吊車改造主方向，可以提高系統(tǒng)的安全性，且控制使電機(jī)主回路實現(xiàn)了無觸點化，減少了故障點故障率及檢修費用，同時節(jié)電效果明顯，是值得推廣的方法。

5 結(jié)束語

總之，吊車改造是比較復(fù)雜的電氣系統(tǒng)工程。合理化的改造，能使維修人員在發(fā)生故障后迅速找到故障點并予以排除，減少非計劃停車檢修造成減產(chǎn)；同時，電氣穩(wěn)定，故障率少，高性能要求，是吊車線路的發(fā)展方向。

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