QM1633型門座式起重機旋轉(zhuǎn)機構(gòu)電控系統(tǒng)改造

楊志明

摘 要：本文分析了QM1633型門座式起重機旋轉(zhuǎn)機構(gòu)原有電控系統(tǒng)存在的問題。針對存在的問題，制定了QM1633型門座式起重機旋轉(zhuǎn)機構(gòu)電控系統(tǒng)由轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速升級為變頻調(diào)速的改造方案。本文從問題分析、改造方案、改造效果等方面進行了詳細的闡述。

關(guān)鍵詞：門座式起重機；旋轉(zhuǎn)機構(gòu)電控系統(tǒng)；變頻器；改造

本單位擁有QM1633型門座式起重機2臺。此2臺門機2003年投入使用。距今已經(jīng)服役14年。旋轉(zhuǎn)機構(gòu)改造前，電控系統(tǒng)設(shè)備老化嚴重，旋轉(zhuǎn)機構(gòu)故障頻發(fā)。2014～2015年度，門機旋轉(zhuǎn)機構(gòu)共發(fā)生故障18次，其中電控故障14次，機械故障4次。

1 旋轉(zhuǎn)機構(gòu)電控系統(tǒng)存在問題

QM1633型門座式起重機的旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，由兩臺繞線式異步電動機作為驅(qū)動動裝置，利用轉(zhuǎn)子串電阻進行調(diào)速。整個電控系統(tǒng)用接觸器實現(xiàn)電機的正反轉(zhuǎn)控制和投切電阻調(diào)速控制。在使用過程中，存在以下問題：

（1）電控系統(tǒng)設(shè)備落后，故障率高。旋轉(zhuǎn)機構(gòu)單臺電機需要六臺接觸器來實現(xiàn)控制，損壞頻率較高，平均每個月需要更換一臺接觸器，每半個月檢查一次接觸器觸點。工作量大，故障不容易控制。

（2）電控系統(tǒng)監(jiān)控保護措施不全。整個旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的電控系統(tǒng)，只有一套過流保護。在出現(xiàn)電源缺相或接觸器觸點接觸不是等情況時，電控系統(tǒng)不能及時報警，旋轉(zhuǎn)機構(gòu)帶病運行致使更大的故障出現(xiàn)。

（3）調(diào)試方式落后，機械沖擊大。旋轉(zhuǎn)機構(gòu)使用的轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速屬于有極調(diào)速，調(diào)速不平穩(wěn)。在門機滿負荷作業(yè)時，旋轉(zhuǎn)機構(gòu)在啟動、加減速、停止等工況下，旋轉(zhuǎn)機構(gòu)減速機會出現(xiàn)明顯闖動。旋轉(zhuǎn)機構(gòu)減速箱在高頻率大負荷沖擊下斷軸故障頻發(fā)。

（4）旋轉(zhuǎn)機構(gòu)兩臺電機控制不同步。由于電控系統(tǒng)存在的缺陷，旋轉(zhuǎn)機構(gòu)兩臺驅(qū)動電機在啟動，換擋時不能夠?qū)崿F(xiàn)同步。啟動快的一臺電機電流較大，長時間使用，單側(cè)電機繞組燒毀和接觸器觸點燒毀的故障頻發(fā)。

（5）轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速控制方式，能源利用率低。旋轉(zhuǎn)機構(gòu)在調(diào)速過程中，一部分電能會消耗在調(diào)速電阻上。造成能源的浪費。

2 旋轉(zhuǎn)機構(gòu)電控系統(tǒng)改造方案

針對QM1633型門座式起重機旋轉(zhuǎn)機構(gòu)出現(xiàn)的一系列問題，為了減少旋轉(zhuǎn)機構(gòu)故障次數(shù)，經(jīng)單位研究決定，對QM1633型門座式起重機旋轉(zhuǎn)機構(gòu)電控系統(tǒng)進行升級改造，用變頻調(diào)速電控系統(tǒng)代替轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速電控系統(tǒng)。

2.1 旋轉(zhuǎn)機構(gòu)電控系統(tǒng)硬件改造

（1）驅(qū)動電機改造。旋轉(zhuǎn)機構(gòu)驅(qū)動電機還使用原有的45kW繞線式異步電動機。將電機轉(zhuǎn)子繞組抽頭按照星形接法進行封接。在電機非輸出軸側(cè)加裝支架，安裝H-LF-60B-S89A型安川品牌增量型編碼器。再加裝GP-280型軸流風(fēng)機對電機進行強制風(fēng)冷。

（2）變頻器及附屬設(shè)備的選定。旋轉(zhuǎn)機構(gòu)有兩臺45kW電機，選用兩臺型號為CIMR-A4A0139 55kW安川品牌變頻器分別驅(qū)動。每臺變頻器配用一臺進線電抗器、兩臺制動單元和兩臺制動電阻。

（3）配電柜改造。QM1633型門座式起重機，旋轉(zhuǎn)機構(gòu)電控系統(tǒng)和變幅機構(gòu)電控系統(tǒng)在同一個配電柜中。該柜的名稱是“變幅/旋轉(zhuǎn)控制柜”。配電柜內(nèi)旋轉(zhuǎn)機構(gòu)電控系統(tǒng)全部拆除，變幅機構(gòu)電控系統(tǒng)保持不變。將旋轉(zhuǎn)機構(gòu)電控系統(tǒng)改造所需要的電氣元件全部裝入配電柜內(nèi)。配電柜外動力電纜使用原有電纜，控制柜內(nèi)電纜全部使用新電纜。

2.2 旋轉(zhuǎn)機構(gòu)電控系統(tǒng)軟件改造

（1）PLC程序優(yōu)化。QM1633型門座式起重機PLC自動化控制系統(tǒng)采用的是歐姆龍品牌，CPU型號是C200HE。門機原有的PLC硬件設(shè)備無需改動。將PLC原有程序破譯，在原有PLC程序上進行優(yōu)化，再將優(yōu)化后的程序重新寫入PLC中。優(yōu)化后的PLC程序，要能夠符合變頻改造后的控制要求。編程軟件是CX-Programm。

（2）變頻器控制參數(shù)優(yōu)化。旋轉(zhuǎn)機構(gòu)電控系統(tǒng)采用變頻調(diào)速閉環(huán)矢量控制。變頻器參數(shù)重新進行調(diào)試以滿足旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的工況要求。最終實現(xiàn)方式是，門機操作人員通過操作主令控制器，將旋轉(zhuǎn)方向，旋轉(zhuǎn)檔位等信號傳入PLC中，PLC通過輸出模塊，控制變頻器的多功能端子，經(jīng)過變頻器輸出給驅(qū)動電機，實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的無靜差調(diào)速控制。

2.3 施工方案

（1）前期準備。根據(jù)電氣元件表采購此次改造所需要的備件。破譯原有的PLC程序，重新設(shè)計電氣元件布局，重新設(shè)計電控圖紙。

制定施工進度，本次施工預(yù)計在七個工作日內(nèi)完成。

（2）舊設(shè)備拆除。拆除配電柜內(nèi)旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的電控系統(tǒng)，包括空氣開關(guān)，接觸器、電流繼電器等。拆除調(diào)速電阻。拆除旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機轉(zhuǎn)子滑環(huán)。保留配電柜外動力電纜并做好標記。

（3）新設(shè)備安裝。配電柜內(nèi)設(shè)備安裝可以和驅(qū)動電機改造、制動電阻安裝同時進行。配電柜內(nèi)設(shè)備安裝時要注意安裝順序，要遵循先上后下，先大件后小件的原則。線號要與原有線號相銜接。

（4）設(shè)備調(diào)試。設(shè)備安裝完成后，施工方要進行自檢，自檢合格后由調(diào)試方進行驗收檢查。包括外觀檢查，校線，檢驗合格后出具驗收報告。調(diào)試人員將按照旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的工況要求進行自動化和傳動部分的調(diào)試。包括單機試運轉(zhuǎn)，整機聯(lián)動試運轉(zhuǎn)和帶負載整機聯(lián)動試運轉(zhuǎn)。調(diào)試完成后出具試驗報告。

3 旋轉(zhuǎn)機構(gòu)電控系統(tǒng)改造效果

旋轉(zhuǎn)機構(gòu)電控系統(tǒng)改造后，實現(xiàn)了無靜差調(diào)速，啟動加速柔和均勻，機械沖擊感明顯的降低，機構(gòu)轉(zhuǎn)動平穩(wěn)。改造后的旋轉(zhuǎn)電控系統(tǒng)具備了，過流保護，缺相保護，過載保護，接地保護，欠壓保護。保護全面，靈敏度高，有效的避免了旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機帶病運行。

QM1633型門座式起重機旋轉(zhuǎn)機構(gòu)電控系統(tǒng)改造后的12個月內(nèi)，旋轉(zhuǎn)機構(gòu)出現(xiàn)電控故障4次，機械故障0次。故障數(shù)量比改造前明顯降低。本次改造取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。

參考文獻

[1]萬盛，施柏平，尤彥.PLC在門座起重機電控系統(tǒng)改造中的應(yīng)用[J].梅山科技，2010，（3）：20-23.

（作者單位：唐山港集團港機船舶維修有限公司）