論調(diào)壓調(diào)速裝置在雙梁行車上的改造效果

胡海賓

（九江萍鋼鋼鐵有限公司，江西 九江 332500）

現(xiàn)有某天車（為冶煉廠生產(chǎn)部門吊坯用）起升機(jī)構(gòu)電機(jī)原設(shè)計(jì)時(shí)定子為接觸器控制，轉(zhuǎn)子串電阻進(jìn)行調(diào)速，后改為調(diào)壓調(diào)速器進(jìn)行控制?，F(xiàn)就這兩種調(diào)速控制方式原理及優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行簡要的分析，并根據(jù)該天車的實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行比較。

1 轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速

1.1 轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速原理

起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)的兩檔反接控制是轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速必要步驟。而提升機(jī)構(gòu)在全部負(fù)載或部分負(fù)載的情況下進(jìn)行兩檔反接制動(dòng)，這一做法主要是為進(jìn)行滿速下降。電動(dòng)機(jī)停止工作時(shí)能夠保證其停在準(zhǔn)確位置，杜絕在負(fù)載過重情況下而發(fā)生安全事故。

上升1擋、2擋、3擋，人力控制方法切除電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電阻，電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性1擋、2擋、3擋過渡到4擋，電動(dòng)機(jī)維持高速運(yùn)行。負(fù)載情況下電動(dòng)機(jī)運(yùn)行維持在5擋上，電機(jī)轉(zhuǎn)子串進(jìn)一定電阻值，導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)處在反制動(dòng)狀態(tài)。

在反制動(dòng)形態(tài)下降低電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度，但是不能長時(shí)間的達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，若長時(shí)間控制電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度電機(jī)會(huì)發(fā)熱嚴(yán)重，電機(jī)的機(jī)械性能受到影響，負(fù)載轉(zhuǎn)矩瞬間發(fā)生的波動(dòng)會(huì)導(dǎo)致電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)失去控制，影響金屬生產(chǎn)加工，因此對電機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速避免長時(shí)間運(yùn)行，在有效時(shí)間內(nèi)切掉轉(zhuǎn)子電阻，恢復(fù)電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行。

如現(xiàn)有的該天車在正常吊坯經(jīng)常不能獲得很好的穩(wěn)定的速度特性，在夾坯時(shí)需頻繁反復(fù)校準(zhǔn)位置方能夾住金屬坯，效率較低。且在轉(zhuǎn)子切換電阻時(shí)電流波動(dòng)大，速度變化有沖擊，導(dǎo)致整個(gè)升降機(jī)構(gòu)運(yùn)行不平穩(wěn)，不僅噪聲大，而且對電機(jī)、減速機(jī)等設(shè)備的損傷也較大，縮短了設(shè)備的使用周期，一般來說電機(jī)滑環(huán)使用不到6個(gè)月就因打火嚴(yán)重而需更換，甚至出現(xiàn)過滑環(huán)在線損壞影響生產(chǎn)的惡性事故。

1.2 轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速主要缺陷

（1）采用的接觸器控制需使用大量接觸器及中間繼電器、延時(shí)繼電器，同時(shí)正反轉(zhuǎn)接觸器以機(jī)械聯(lián)鎖和電氣聯(lián)鎖來實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖，如果調(diào)整不好或因運(yùn)行過程中振動(dòng)造成觸點(diǎn)失靈，容易造成短路打炮事故，影響生產(chǎn)的運(yùn)行。如該天車就因接觸器輔助觸點(diǎn)接觸不好導(dǎo)致不能升降或是電阻檔時(shí)間繼電器損壞導(dǎo)致升降速度緩慢多大20余次，對生產(chǎn)造成了不良影響。

（2）啟動(dòng)時(shí)的大電流造成電阻器發(fā)熱量大，不僅造成電能的浪費(fèi)，且如果電阻檔接觸器觸點(diǎn)接觸不好，也容易造成斷路事故，影響設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)。如該天車電阻器夏天時(shí)的溫度甚至達(dá)到120余度，對電阻器本身及連接電纜的絕緣穩(wěn)定帶來了危害。

（3）整個(gè)控制系統(tǒng)所使用的電氣元器件較多，控制回路比較復(fù)雜，造成檢修時(shí)間及費(fèi)用增加，同時(shí)故障率也較高。

（4）由于啟動(dòng)時(shí)的大電流沖擊，造成定子接觸器在吸合及斷開時(shí)拉弧嚴(yán)重，對接觸器觸頭損害很大，基本上1年僅更換接觸器觸頭的備件材料費(fèi)用就需16萬余元，維護(hù)成本相當(dāng)高。

2 晶閘管定子調(diào)壓調(diào)速

2.1 調(diào)壓調(diào)速基本原理

依據(jù)異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩的計(jì)算可以得出，若電動(dòng)機(jī)的電源評率、多個(gè)參數(shù)值固定時(shí)，轉(zhuǎn)差率固定時(shí)，電動(dòng)機(jī)定子電壓和電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩成正比例關(guān)系；當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩發(fā)生變化時(shí)，低轉(zhuǎn)數(shù)運(yùn)轉(zhuǎn)可降低定子電壓獲得，當(dāng)降低定子電壓達(dá)到調(diào)節(jié)速度目的時(shí)，因轉(zhuǎn)差率會(huì)隨之增大，所以同時(shí)導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)電流與轉(zhuǎn)差率成正比例關(guān)系。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)差功耗在其內(nèi)部就會(huì)完全消耗，電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)發(fā)熱情況。

閉環(huán)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過程為當(dāng)電動(dòng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行在要求的速度時(shí)，一旦負(fù)載增大，電機(jī)會(huì)在較大負(fù)載拖動(dòng)下進(jìn)行減速，速度反饋值也隨之降低，閉環(huán)系統(tǒng)給定值不變，速度調(diào)節(jié)器的輸入由于速度反饋的下降而增大，經(jīng)過速度調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)控制晶閘管，增加晶閘管導(dǎo)通角，因而電動(dòng)機(jī)定子電壓提高，電動(dòng)機(jī)力矩也增大，電動(dòng)機(jī)開始加速。

2.2 晶閘管定子調(diào)壓調(diào)速特點(diǎn)

定子晶閘管調(diào)壓調(diào)速具體特點(diǎn)如下。

（1）這種調(diào)壓調(diào)速裝置是專業(yè)化設(shè)計(jì)產(chǎn)品，專門用于驅(qū)動(dòng)起重機(jī)的起升機(jī)構(gòu)和運(yùn)行機(jī)構(gòu)，對起重繞線式電動(dòng)機(jī)進(jìn)行控制。且主要是通過逐步改變晶閘管的導(dǎo)通角來控制定子電壓從而達(dá)到控制轉(zhuǎn)速的目的，所以調(diào)速更平穩(wěn)，對機(jī)械及電機(jī)的沖擊更小。如現(xiàn)有的該天車在改為調(diào)壓調(diào)速控制以后，電機(jī)的使用壽命至少在1.5年以上，且節(jié)省了大電流沖擊造成的接觸器觸頭損壞更換的費(fèi)用。

（2）該裝置是數(shù)字化調(diào)速設(shè)備，由于在設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮簡便和實(shí)用，所以電氣元器件使用量較少，接線簡單，參數(shù)設(shè)置及調(diào)試也比較方便。如該天車僅有檔位繼電器5個(gè)、抱閘接觸器1個(gè)、電阻檔接觸器2個(gè)，且接線方便無較多的硬件連鎖。而改造前的電氣元器件及接線就復(fù)雜很多，維護(hù)的難度也更高。

（3）調(diào)壓調(diào)速控制系統(tǒng)在制動(dòng)時(shí)，先行進(jìn)行電氣制動(dòng)，待速度減小至制動(dòng)速度閥值時(shí)，才輸出機(jī)械制動(dòng)使之停止，這樣就減小了機(jī)械磨損，同時(shí)也增加了制動(dòng)的可靠性。如該天車在改造前由于沒有電氣制動(dòng)的緩沖導(dǎo)致直接機(jī)械制動(dòng)時(shí)制動(dòng)輪發(fā)熱達(dá)180℃，使設(shè)備的穩(wěn)定性下降，同時(shí)在制動(dòng)時(shí)的硬沖擊也對整個(gè)機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)造成了損害。

（4）調(diào)壓調(diào)速控制系統(tǒng)由于大量使用電子元器件，所有對該系統(tǒng)的使用環(huán)境也提出了較高的要求，如環(huán)境溫度、灰塵情況、振動(dòng)情況。如果環(huán)境比較惡劣或維護(hù)不到位的話，也容易造成設(shè)備故障，如金屬冶煉的液體天車就因灰塵較大、振動(dòng)較大、溫度較高等惡劣環(huán)境使調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性下降，偶爾會(huì)報(bào)無電流故障、三相電流不平衡故障、缺相故障等，就是由于惡劣的環(huán)境使裝置控制板運(yùn)行不穩(wěn)定、可靠性下降而造成的，在更換控制板后運(yùn)行正常。所以調(diào)壓調(diào)速控制系統(tǒng)相對來說需使其工作在較好的環(huán)境下才能獲得最佳的穩(wěn)定性。

3 結(jié)語

通過對現(xiàn)有某天車兩種調(diào)速系統(tǒng)在改造前后運(yùn)行情況進(jìn)行對比可以發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速控制系統(tǒng)故障率較高，維護(hù)成本高，維護(hù)難度大，同時(shí)浪費(fèi)了大量的人力成本，綜合來說經(jīng)濟(jì)效益低，而調(diào)壓調(diào)速控制系統(tǒng)故障率低，維護(hù)簡單方便，維護(hù)費(fèi)用低，穩(wěn)定可靠，綜合來說經(jīng)濟(jì)效益更高。所以調(diào)壓調(diào)速控制系統(tǒng)在大噸位、要求性能穩(wěn)定安全可靠的重要天車上獲得了較為廣泛的運(yùn)用。