天車電氣系統(tǒng)變頻改造探討

摘 要：近年來，我國對傳統(tǒng)的起重機控制系統(tǒng)進行了一些變頻調速系統(tǒng)改造，并且很多起重機生產廠家開始采用變頻調速系統(tǒng)，但絕大部分用戶仍然使用傳統(tǒng)的“繞線式電動機轉子串電阻調速系統(tǒng)”方式（傳統(tǒng)調速）。天車的交流異步電機啟動時沖擊電流大，設備沖擊嚴重，噪聲大，影響設備的使用壽命及定位精度。要使變頻器成功改造后應用于起重機調速，就必須針對起重機的特點，計算和選擇變頻器及其外圍的輔件，并在安裝與布線時采取特殊技術措施，以保證變頻調速起重機安全、可靠地運行。

關鍵詞：天車;電氣系統(tǒng);變頻改造

一、 引言

在工礦企業(yè)中，天車是經常應用的工業(yè)設備類型，在傳統(tǒng)天車中，其使用交流繞線組的方式對調速以及啟動功能進行實現(xiàn)，對于該控制方式來說，不僅操作復雜，可靠性差，且具有較高的故障率。需要通過PLC控制技術的應用對其進行改造，使其能夠更好地滿足現(xiàn)今相關工作應用需求。

二、 天車改造前存在問題

在某制造廠有10臺20/5的天車，2臺32/5天車，2臺16+16天車。天車的交流異步電機啟動時沖擊電流大，設備沖擊嚴重，噪聲大，影響設備的使用壽命及定位精度。同時天車的其他費用也很高，也不節(jié)能環(huán)保。所以先對1臺20/5的天車進行電氣系統(tǒng)變頻改造看看能否達到業(yè)主要求。20/5噸天車電氣控制系統(tǒng)的變頻改造，目的在于降低天車的使用成本和提高控制性能。以此車為例，每年的設備更新費用可降低50%，檢修維護費用可降低80%，總計可以節(jié)約5500元左右的設備開支。在日常運行中可節(jié)約30%左右的電量，一年累計可以節(jié)省4000元的電費。日積月累，從長遠來說，節(jié)省的開支相當可觀。天車傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的構成、存在的問題及產生的原因。

（一）天車主令控制系統(tǒng)的構成

原設計起重機電氣元件構造由大車、小車、主起升、副起升、照明及警報系統(tǒng)構成。具體元件有主回路進線開關（隔離開關、空氣開關），主進線控制接觸器，照明變壓器，腳踏開關、電鈴，控制開關，主回路及分子回路的過熱元件，主令控制箱，電機、抱閘及轉子切換電阻器。原切換方式為主令切除轉子電阻，從而控制電機轉速。保護系統(tǒng)是通過限位控制主進線接觸器達到保護目的。

（二）傳統(tǒng)控制系統(tǒng)容易出現(xiàn)的問題

（1）起動電流過大，對電網沖擊大;（2）機械設備使用壽命過短，電機連軸器、鋼繩等機械易磨損;（3）接觸器、繼電器等電器元件的觸頭、線圈經常燒壞;（4）電動機故障率高。而維修起重機屬于高空作業(yè)，極不方便，而且起重機故障很大程度上影響了生產進度。

三、 變頻調速系統(tǒng)的改造控制要點

（一）工作可靠性顯著提高

電磁鐵的壽命可延長原拖動系統(tǒng)是在運動的狀態(tài)下進行抱閘的，采用變頻調速后，可以在基本停住的狀態(tài)下進行抱閘，閘皮的磨損可減小;操作手柄不易損壞原系統(tǒng)的操作手柄因常常受力過大，易損件。采用變頻調速后，操作手柄的受力將大大減小，不容易損壞;控制系統(tǒng)的故障率大為下降原系統(tǒng)是由于十分復雜的接觸器、繼電器系統(tǒng)進行控制的，故障率較高。采用了變頻調速控制系統(tǒng)后，控制系統(tǒng)可大大簡化，可靠性大為提高。節(jié)能效果十分顯著，轉子回路的采用變頻調速系統(tǒng)后，非但外接電阻內消耗的大量電能可以完全節(jié)約，并且在起重機放下重物時，還可將重物釋放的位能反饋給電源。調速質量明顯提高，并且調速平穩(wěn)，能夠長時間低速運行，具有很高的定位精度和運行效率。

（二）PLC選用

在對天車進行改造后，在結合系統(tǒng)實際信號輸出、輸入以及作用的把握，需要在聯(lián)系應用習慣以及改造要求的基礎上做好PLC型號規(guī)格的選擇。PLC方面，我們對S7-300系列進行了選擇，對于該系列PLC來說，其以不同方式將多種模塊進行組合，在使控制系統(tǒng)具有更為靈活設計特征的同時對不同方面的應用需求進行滿足。拖動系統(tǒng)動作方面，求具有大車的速度以及左右換擋;小車的速度以及前后換擋;主副鉤的速度以及升降換擋等。保護功能方面，則對大小車以及主副鉤的限位以及保護進行了實現(xiàn)。對于這部分功能來說，都可以通過PLC的應用對無觸點控制進行實現(xiàn)。

四、 改造后的工作報告

（一）在節(jié)能方面

系統(tǒng)所用變頻器，具有自動節(jié)能操作模式，能較大提高系統(tǒng)的功率因數(shù)和整機工作效率，節(jié)能效果顯著，平均節(jié)電率可達30%以上，一年累計可以節(jié)省4000元的電費。每年的設備更新費用可降低50%，檢修維護費用可降低80%，總計可以節(jié)約5500元左右的設備開支。日積月累，從長遠來說，節(jié)省的開支相當可觀。

（二）在控制性能方面

與傳統(tǒng)的切電阻系統(tǒng)相比，天車采用變頻控制后使整機性能有較大的提高.如起升行走平滑，穩(wěn)定，被吊物件定位準確.根據(jù)需要上下，前后，左右，操作都可以無級變速，適應各種實用場合，加上變頻器自身保護功能齊全，如過流，過載，過壓等都能及時報警及停止，減少了天車故障，提高了安全性能。同時變頻器具有限流作用，可以減少啟動時對電網沖擊，有利于車間內其他設備正常運行。

五、 結語

綜上所述，在工業(yè)發(fā)展越來越快的今天，保證天車具有更高的工作效率和工作質量意義重大。通過分析研究得出，對PLC與變頻器在天車控制系統(tǒng)進行改造運行，獲得了較好的應用效果，具有一定的借鑒意義。因此，作為相關工作人員，需要根據(jù)實際的工作情況來對天車的電氣系統(tǒng)進行改造，使其更好地適應于當前的生產，以促進工業(yè)生產更好地進行。

參考文獻：

[1]白云龍.天車電氣系統(tǒng)變頻改造研究[J].城市建設理論研究（電子版），2016（9）：613.

[2]潘家新.針對天車電氣系統(tǒng)的變頻改造研究[J].工業(yè)，2016（9）：287.

作者簡介：

康亮，河鋼邯鋼邯寶煉鋼廠。