淺析變頻調(diào)速器在橋式抓斗天車(chē)中的應(yīng)用

邱盛軍

（中國(guó)鋁業(yè)股份有限公司廣西分公司 廣西平果縣 531400）

淺析變頻調(diào)速器在橋式抓斗天車(chē)中的應(yīng)用

邱盛軍

（中國(guó)鋁業(yè)股份有限公司廣西分公司 廣西平果縣 531400）

隨著科技發(fā)展的日新月異，變頻器的種類(lèi)與作用增多，在各領(lǐng)域中發(fā)揮著顯著的重要性。了解高性能變頻器的應(yīng)用發(fā)展過(guò)程和安裝環(huán)境，對(duì)于廣大用戶(hù)來(lái)說(shuō)尤為重要。本文介紹分析了橋式抓斗天車(chē)的負(fù)載特點(diǎn)以及根據(jù)其工作環(huán)境而改用變頻調(diào)速器，并介紹分析了變頻調(diào)速器的發(fā)展背景、變頻調(diào)速器的工作原理、變頻調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展、選擇方法以及變頻調(diào)速系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)和組成。

ABB變頻調(diào)速器；應(yīng)用：橋式抓斗天車(chē)

1 前言

中國(guó)鋁業(yè)廣西分公司熱電廠燃運(yùn)車(chē)間一二期有4臺(tái)5t橋式抓斗天車(chē)，滿斗抓煤量為2.5t，抓斗天車(chē)主要生產(chǎn)任務(wù)是負(fù)責(zé)給鍋爐車(chē)間配送合格燃煤及火車(chē)來(lái)煤的抓取堆放工作，每天輸送、抓取堆放2000多噸發(fā)電用煤。抓斗天車(chē)主要參數(shù)：其電氣傳動(dòng)系統(tǒng)包括15kW大車(chē)電機(jī)兩臺(tái)，2.2kW小車(chē)電機(jī)一臺(tái)，30kW抓斗開(kāi)閉電機(jī)一臺(tái)，30kW抓斗提升電機(jī)一臺(tái)，均為繞線型轉(zhuǎn)子異步電機(jī)，采用轉(zhuǎn)子串電阻實(shí)現(xiàn)有級(jí)調(diào)速運(yùn)行，但由于工作環(huán)境的影響及其傳統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)的限制，在實(shí)際工作中存在著很多問(wèn)題。

2 橋式抓斗天車(chē)構(gòu)成及運(yùn)作方面的簡(jiǎn)述

2.1 橋式抓斗天車(chē)的基礎(chǔ)了解

橋式抓斗天車(chē)起重機(jī)制為重工級(jí)機(jī)制，而其主要是由箱型橋架、抓斗小車(chē)、大車(chē)行走機(jī)構(gòu)、司機(jī)室以及電氣控制系統(tǒng)組成。橋式抓斗天車(chē)的主要機(jī)構(gòu)均采用交流變頻調(diào)速技術(shù)，利用變頻器來(lái)靈活的驅(qū)動(dòng)電機(jī)等設(shè)備的運(yùn)行和停止。

橋式抓斗天車(chē)全部機(jī)構(gòu)的運(yùn)行均在司機(jī)室里進(jìn)行操作，而司機(jī)室周?chē)O(shè)有堅(jiān)實(shí)的保護(hù)屏障，從而保障了操作人員的安全，杜絕了安全隱患。

2.2 橋式抓斗天車(chē)的負(fù)載特點(diǎn)

在運(yùn)作過(guò)程中，橋式抓斗天車(chē)的負(fù)載操作十分復(fù)雜，負(fù)載時(shí)，開(kāi)閉機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)抓斗抓取物料緊緊閉合，在抓斗閉合后，起升機(jī)構(gòu)快速運(yùn)作，使四根分別懸掛在起升機(jī)構(gòu)和閉合機(jī)構(gòu)的鋼絲繩均勻受力從而進(jìn)行起升工作。因此，在負(fù)載過(guò)程中，對(duì)轉(zhuǎn)矩的要求特別高，變頻調(diào)速系統(tǒng)在較低速度時(shí)仍然能夠輸出較大的轉(zhuǎn)矩，能承受四方向力矩的變化。

抓斗天車(chē)在電廠煤場(chǎng)中使用廣泛，其傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)對(duì)安全傳送運(yùn)輸煤炭作用效果不可小覷。早期的橋式抓斗天車(chē)所使用的電動(dòng)機(jī)，在設(shè)備啟動(dòng)時(shí)，啟動(dòng)電流極大，因此對(duì)設(shè)備的沖擊力大，設(shè)備容易損壞，噪聲大，設(shè)備使用壽命短，且由于沖擊電流過(guò)大，導(dǎo)致天車(chē)的操作難度大，容易引起不必要的麻煩。近年來(lái)，隨著電力電氣電子科技的發(fā)展，變頻調(diào)速技術(shù)也不斷的更新，不僅使ABB變頻調(diào)速系統(tǒng)的傳動(dòng)設(shè)備可靠性極大的提高，還降低了制造設(shè)備所使用的生產(chǎn)成本，使其負(fù)載能力增強(qiáng)。

3 ABB變頻調(diào)速器調(diào)速系統(tǒng)的概論

3.1 調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展

隨著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，在生產(chǎn)運(yùn)作過(guò)程中對(duì)調(diào)速系統(tǒng)的要求也越來(lái)越高，而早期采用的電機(jī)主要使用繞線式電動(dòng)機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)天車(chē)的負(fù)載操作過(guò)程，但這種調(diào)速系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)沖擊電流大，對(duì)設(shè)備損害程度大，噪音大，需要耗費(fèi)大量的維修費(fèi)用，使用壽命短等缺點(diǎn)。

因此，隨著我國(guó)電力電氣電子科技的發(fā)展，電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)的性能也得到很大的提高，所使用的變頻調(diào)速系統(tǒng)除卻成本更加低廉外，被附加了更加優(yōu)越的制動(dòng)控制特性，在該行業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛的使用。

3.2 ABB變頻調(diào)速器的工作原理

ABB變頻調(diào)速器是主要用于控制和調(diào)節(jié)三相交流異步電動(dòng)機(jī)的速度，并具有穩(wěn)定的性能、豐富的組合功能、精準(zhǔn)的矢量控制技術(shù)、低頻高轉(zhuǎn)矩輸出、安裝簡(jiǎn)單、耗時(shí)少等的優(yōu)點(diǎn)，因此，為廣大企業(yè)所喜愛(ài)，被廣泛使用。

變頻器是利用調(diào)速裝置的通斷作用把電源電壓、頻率不變的交流電變成電壓頻率可變的交流電源，從而控制標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)機(jī)的速度和轉(zhuǎn)矩。

交流變頻調(diào)速技術(shù)擴(kuò)展了電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速范圍：從零開(kāi)始一直到遠(yuǎn)高于額定轉(zhuǎn)速，從而使貨物被傳動(dòng)過(guò)程中的工作效率得到了極大的提高。

3.3 變頻調(diào)速器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

變頻器的內(nèi)部組成結(jié)構(gòu)主要由交流電的輸入、整流濾波環(huán)節(jié)、采樣電壓、電流電壓的逆變過(guò)程、驅(qū)動(dòng)電路、主控電路、電流電壓的輸出等組成。

4 變頻調(diào)速器在橋式抓斗天車(chē)中的應(yīng)用

橋式抓斗天車(chē)在煤場(chǎng)工作時(shí)，由于煤場(chǎng)工作環(huán)境的惡劣，空氣中漂浮著大量的粉塵和有害氣體，因此對(duì)電氣設(shè)備的腐蝕損害極其嚴(yán)重，再加上機(jī)器設(shè)備工作量大，經(jīng)常容易導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)超負(fù)荷的運(yùn)行，損壞電機(jī)或是制動(dòng)負(fù)載系統(tǒng)中的其他重要機(jī)構(gòu)。運(yùn)用變頻調(diào)速系統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)天車(chē)進(jìn)行工作運(yùn)轉(zhuǎn)，從而減少了機(jī)器設(shè)備損壞的情況，節(jié)約了生產(chǎn)成本，從而極大的提高了工作效率。

4.1 變頻器在抓斗天車(chē)使用過(guò)程中的具體運(yùn)作

4.1.1 整流慮波過(guò)程

整流慮波環(huán)節(jié)是將交流電壓轉(zhuǎn)化為直流電壓電源的過(guò)程。

4.1.2 采樣電壓過(guò)程

該過(guò)程是將直流電壓變化過(guò)程中所產(chǎn)生的數(shù)值的變動(dòng)輸送給主控機(jī)構(gòu)。

4.1.3 逆變環(huán)節(jié)

將直流電壓轉(zhuǎn)換為頻率電壓均可變的交流電源，并將其輸送給三相電源的過(guò)程叫做逆變環(huán)節(jié)。

4.1.4 驅(qū)動(dòng)環(huán)節(jié)

該環(huán)節(jié)消耗過(guò)多的回饋能量，保持直流母線電壓，將主控電路發(fā)出的控制指令轉(zhuǎn)換為逆變環(huán)節(jié)所需的矩形波型號(hào)，并將相應(yīng)的矩形波傳送到相應(yīng)的逆變管。

4.1.5 主控電路

主控電路是變頻調(diào)速系統(tǒng)中的核心存在。它接收調(diào)速的有關(guān)信息，并作出相應(yīng)的運(yùn)算處理，最后生成相對(duì)的控制指令信號(hào)，控制其他組件運(yùn)行以達(dá)到要求。

總而言之，在使用天車(chē)前，要根據(jù)相應(yīng)條件來(lái)調(diào)整變頻器的有關(guān)參數(shù)，以保證在運(yùn)作中能夠整體調(diào)控變頻器的開(kāi)閉和升降過(guò)程的工作頻率和運(yùn)行加速時(shí)間，使其能與速度的變化相互協(xié)調(diào)，保證抓斗在使用過(guò)程中四根鋼絲繩能夠協(xié)調(diào)配合，均勻受力。

4.2 變頻器使用效果

（1）使用了變頻調(diào)速系統(tǒng)的抓斗天車(chē)相較于使用傳統(tǒng)調(diào)速系統(tǒng)的天車(chē)，具有運(yùn)行穩(wěn)定、系統(tǒng)可靠性高維護(hù)工作量少且成本低、使用成本低以及容易操作等的優(yōu)點(diǎn)。

（2）變頻調(diào)速器的使用減少了接觸器的數(shù)量，使電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行回路暢通無(wú)阻，從而降低了設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)事故的概率。

（3）使用了變頻調(diào)速器的抓斗天車(chē)，操作更加簡(jiǎn)單靈活，因此反應(yīng)速度也相對(duì)提高。

（4）在企業(yè)收益方面，由于設(shè)備損壞頻率降低，維修花費(fèi)大幅度減少，設(shè)備成本降低，因此企業(yè)所獲利潤(rùn)同比增長(zhǎng)。

4.3 變頻器的選擇與使用注意事項(xiàng)

（1）變頻調(diào)速器的接地端子必須確保其可靠接地，以此來(lái)保證能有效去除射頻的干擾。

（2）變頻器與被驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)之間不能連有交流接觸器，防止斷流時(shí)產(chǎn)生過(guò)高的電壓以致?lián)p壞逆變器。

（3）應(yīng)該選用承載能力強(qiáng)的變頻器，以此來(lái)保證抓斗天車(chē)能夠安全穩(wěn)定的操作運(yùn)行。

（4）變頻器的加速減速時(shí)間要調(diào)配的合適，以確保抓斗的閉合和升降操作能夠協(xié)調(diào)一致。

（5）變頻調(diào)速器所處的環(huán)境溫度不宜過(guò)高，且要有較好的通風(fēng)環(huán)境。因?yàn)樽冾l器低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，電動(dòng)機(jī)自我冷卻保護(hù)變?nèi)酰匾獣r(shí)必須采用外部條件來(lái)進(jìn)行降溫，確保儀器設(shè)備的安全。

（6）變頻器輸出的一端不可以連接電容補(bǔ)償裝置，以避免高頻電波造成電容器過(guò)熱損壞以及變頻器過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作跳停以產(chǎn)生不必要的危險(xiǎn)。

因此，綜上所述，變頻調(diào)速系統(tǒng)是所有調(diào)速系統(tǒng)中最為理想最為安全的調(diào)速系統(tǒng)，而采用了交直電流交互轉(zhuǎn)化方式的變頻器控制操作的橋式抓斗天車(chē)在運(yùn)行過(guò)程中也比其他天車(chē)安全可靠且容易操作，是未來(lái)抓斗天車(chē)運(yùn)行操作控制發(fā)展改進(jìn)的方向。

5 結(jié)語(yǔ)

ABB變頻器在橋式抓斗天車(chē)中應(yīng)用，不僅僅解決了天車(chē)難操作、電氣故障率高、維護(hù)維修工作難度大等問(wèn)題，嚴(yán)重影響了天車(chē)在生產(chǎn)中的穩(wěn)定運(yùn)行。切實(shí)有效的提高了天車(chē)崗位人員易操作，降低了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，還有降低了維護(hù)檢修工作量，對(duì)公司的節(jié)能降耗、節(jié)省了成本。而我們通過(guò)分析和借鑒ABB變頻器的天車(chē)上應(yīng)用的例子，熟悉掌握ABB變頻器的使用方式和各方面性能，更有必要認(rèn)真學(xué)習(xí)思考，提高自我水平，綜合素質(zhì)，最終達(dá)到學(xué)以致用的目的。

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TH215

A

1004-7344（2016）15-0241-02

2016-5-3

邱盛軍（1983-），男，漢族，廣西北流人，技術(shù)員，助理工程師，大專(zhuān)，主要從事設(shè)備點(diǎn)檢與維護(hù)與設(shè)備安全生產(chǎn)管理工作。