天車自動(dòng)化節(jié)能改造的分析研究

張志帥

摘 要：加強(qiáng)對(duì)天車使用和維護(hù)具有十分必要的作用，因?yàn)樘燔嚨碾娏ο妮^大，設(shè)備發(fā)生的故障率更高，其中的電器配件的損耗也非常大，更容易產(chǎn)生問(wèn)題。所以，對(duì)天車電氣控制系統(tǒng)遇到的問(wèn)題進(jìn)行解決，是當(dāng)前重點(diǎn)研究的項(xiàng)目。

關(guān)鍵詞：天車；自動(dòng)化；節(jié)能；改造

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.21.014

天車作為一種橋式起重機(jī)，是工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的主要設(shè)備，主要執(zhí)行起吊、放下以及搬運(yùn)等工作。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，不僅能促進(jìn)生產(chǎn)效率的提升，也能改變?nèi)斯すぷ髂Ｊ健Ｌ燔囋O(shè)備的組成部分為大車、小車、減速機(jī)、電動(dòng)機(jī)等，在安全運(yùn)轉(zhuǎn)和工作中，不僅能達(dá)到穩(wěn)定生產(chǎn)，也能避免給工作人員安全帶來(lái)傷害。

1 天車容易產(chǎn)生的故障原因

天車容易出現(xiàn)的故障原因多表現(xiàn)在四個(gè)方面。第一，在天車的升降、大車和小車啟動(dòng)期間，由于停止較快，在慣性負(fù)載作用下，存在較大的機(jī)械沖擊力，無(wú)法延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。并且，人員的操作失誤，自身具備的安全意識(shí)較差等，都影響了設(shè)備的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。第二，天車使用的電動(dòng)機(jī)容量較大，其具備的較大電流受到電網(wǎng)的沖擊，需要在額定轉(zhuǎn)矩下工作，從而帶來(lái)嚴(yán)重的電能浪費(fèi)現(xiàn)象。第三，天車在實(shí)際工作中，每天需要經(jīng)過(guò)大量搬運(yùn)，基于對(duì)元件交流接觸器的控制，將電動(dòng)機(jī)斷開，給予串接電阻，但該流程較為復(fù)雜。并且，在較大的電流狀態(tài)下，其中的觸頭和線圈等容易被損害，周邊的工作環(huán)境更惡劣，在轉(zhuǎn)子回路串接電阻中，受到灰塵、設(shè)備振動(dòng)的影響等，都將帶來(lái)明顯的損壞和斷裂現(xiàn)象，從而引起較大的設(shè)備故障，需要的維修工作量也更大。第四，操作人員進(jìn)行反復(fù)操作，期間產(chǎn)生較大電流，無(wú)法保證電器元件、電動(dòng)機(jī)應(yīng)用壽命的提升[1]。

2 天車控制系統(tǒng)的改進(jìn)分析

（1）拖動(dòng)系統(tǒng)的改造。對(duì)電動(dòng)機(jī)類型科學(xué)選擇。一般情況下，給電動(dòng)機(jī)提出的要求較高，需要在期間利用專業(yè)使用的變頻籠型轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)。原有的設(shè)備系統(tǒng)多使用的為繞線的異步電動(dòng)機(jī)，能在短接轉(zhuǎn)子回路下應(yīng)用。還需要調(diào)速方法實(shí)施改造，基于當(dāng)前較為先進(jìn)的系統(tǒng)，如：矢量控制的變頻調(diào)速系統(tǒng)，在一定變頻后，通過(guò)轉(zhuǎn)速能達(dá)到分級(jí)控制，也能在低級(jí)到高級(jí)之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換，保證電動(dòng)力的所有轉(zhuǎn)速都能實(shí)施有效控制。還需要執(zhí)行制動(dòng)方式的改造分析，因?yàn)閷?duì)制動(dòng)方式進(jìn)行改造期間，不僅要達(dá)到整體的自動(dòng)化控制，還要避免其突發(fā)事件的產(chǎn)生。因此，在實(shí)際改造中，利用再生制動(dòng)、直流制動(dòng)等方式進(jìn)行結(jié)合，將確保其發(fā)展意義的發(fā)揮和實(shí)現(xiàn)。在這種方法下，如果重物停留在半空中，當(dāng)電磁制動(dòng)系統(tǒng)斷電的的時(shí)候，重物也將靜止。在使用變頻器系統(tǒng)的時(shí)候，通過(guò)再生制動(dòng)和直流制動(dòng)，也能確保起重機(jī)速度的準(zhǔn)確性。

（2）變頻調(diào)速系統(tǒng)的改造。在對(duì)天車系統(tǒng)的運(yùn)行模式實(shí)施改造的時(shí)候，其關(guān)鍵點(diǎn)為防止溜鉤。在具體工作中，需要給予多個(gè)方面的改造分析。當(dāng)將電磁制動(dòng)器通電0.6秒的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)變頻器早期產(chǎn)生停止輸出現(xiàn)象，將帶來(lái)明顯的溜鉤。如果電磁制動(dòng)器抱閘，這時(shí)候不會(huì)發(fā)現(xiàn)變頻器輸出，但也要在一定程度上，避免跳閘出現(xiàn)錯(cuò)誤動(dòng)作。具體控制工作中，首先，當(dāng)重物在空中停止的時(shí)候來(lái)控制，將起始頻率設(shè)為5赫茲，如果變頻器的工作頻率下降到5赫茲，發(fā)現(xiàn)變頻器輸入的信號(hào)為頻率達(dá)到，在這種情況下，發(fā)現(xiàn)制動(dòng)電磁器的指令為斷電。如果發(fā)現(xiàn)5赫茲的情況下持續(xù)時(shí)間在0.8秒，制動(dòng)電磁鐵的時(shí)間較高。在0.8秒經(jīng)過(guò)后，這時(shí)候發(fā)現(xiàn)變頻器的赫茲下降到0，期間，也說(shuō)明天車的電動(dòng)機(jī)已經(jīng)停止運(yùn)行。然后，重物的升降過(guò)程，將初始的升降頻率設(shè)為5赫茲，在變頻器實(shí)際工作前期，其中的天車電動(dòng)機(jī)不需要工作。在工作頻率已經(jīng)達(dá)到5赫茲的時(shí)候，這時(shí)候變頻器開始，并對(duì)其存在的電流進(jìn)行檢測(cè)，將電流的時(shí)間設(shè)定好為0.3秒。發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)變頻器輸出的電流大，這時(shí)候要馬上給予電磁鐵通電。在具體操作過(guò)程， 也要給予升降初期頻率的設(shè)定，將維持時(shí)間設(shè)定為0.8秒，將其作為所有的時(shí)間[2]。

（3）零速全轉(zhuǎn)矩功能和直流制動(dòng)勵(lì)磁功能。零速全轉(zhuǎn)矩功能，是將變頻器的速度設(shè)立為0，保證電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的時(shí)候存在較大轉(zhuǎn)矩。在該發(fā)展下，能保證起重機(jī)的升降運(yùn)動(dòng)速度，將其停留。也能在電磁制動(dòng)器應(yīng)用下，避免溜鉤現(xiàn)象的產(chǎn)生。直流制動(dòng)勵(lì)磁功能的應(yīng)用，主要是在起動(dòng)前期，執(zhí)行自動(dòng)化工作，保證電動(dòng)機(jī)具備較大的轉(zhuǎn)矩，維護(hù)起重物的停留狀態(tài)，也能避免電磁制動(dòng)器在釋放期間的溜鉤現(xiàn)象。

（4）變頻調(diào)速控制系統(tǒng)。其中的大車和小車的組成部分為電動(dòng)機(jī)、變頻器等。電動(dòng)機(jī)為7.5kW，變頻器為20kW。對(duì)于其中的制動(dòng)單元、制動(dòng)電阻等，也能在起重物下降的時(shí)候，產(chǎn)生電能，尤其是在變頻器外接單元、制動(dòng)電阻都將消耗。在對(duì)變頻器實(shí)際選擇期間，可以使用西門子440，保證能達(dá)到有效的變頻器異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速工作。結(jié)合異步電動(dòng)機(jī)的額定電流以及實(shí)際的電動(dòng)機(jī)狀態(tài)，為其選擇出變頻器。

（5）設(shè)定變頻器參數(shù)。主鉤變頻器，要對(duì)其多段速度進(jìn)行設(shè)定，其中，可以確定為50赫茲、20赫茲、5赫茲等。并在不同方式下按照中高低速設(shè)定[3]。

（6）可編程序控制器。在天車自動(dòng)化節(jié)能系統(tǒng)中，利用西門子公司系列的PLC，能在一定條件下按照輸入的控制信號(hào)、控制程序等，達(dá)到信號(hào)的產(chǎn)生，保證起重機(jī)內(nèi)各個(gè)情況的協(xié)調(diào)發(fā)展，維護(hù)起重機(jī)的實(shí)際工作狀態(tài)。對(duì)于PLC控制系統(tǒng)的應(yīng)用，也可以使用ST-300梯形語(yǔ)言，達(dá)到編程的優(yōu)化設(shè)計(jì)。

（7）實(shí)施控制電路改造。在對(duì)天車進(jìn)行控制期間，可以對(duì)手柄開關(guān)進(jìn)行控制，保證各個(gè)設(shè)備通電。比如：按下手柄按鍵，PLC將運(yùn)行，天車也開始工作。如果再次按下手柄，其中的PLC將斷開，天車也會(huì)停止工作。

3 總結(jié)

通過(guò)以上的分析和研究，對(duì)天車的變頻器調(diào)速控制以及積極改造，能增強(qiáng)其整體的保護(hù)功能，促使工作可靠性的提升，具備的節(jié)能效果也更好。同時(shí)，在自動(dòng)化節(jié)能改造中，也降低了天車的維修成本，確保企業(yè)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，在為建設(shè)提供保障的前提下，獲得更高的經(jīng)濟(jì)效益。

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