論起重機電控系統(tǒng)改造中的創(chuàng)新應(yīng)用探討

陳宇

摘要：冶金行業(yè)中作為不可缺少的特種設(shè)備之一起重機，隨著科技的快速發(fā)展和生產(chǎn)的需求而不斷的發(fā)展進步。特別是在起重機的電氣控制方面，因為在起重機的運行中起著尤為關(guān)鍵的作用，所以發(fā)展尤為顯著。

關(guān)鍵詞：變頻調(diào)速;調(diào)壓調(diào)速裝置;無線遙控;無觸點

1傳統(tǒng)起重機的特點以及現(xiàn)狀

1.1傳統(tǒng)起重機的特點

傳統(tǒng)起重機電控系統(tǒng)基本上都是采用接觸器繼電器等傳統(tǒng)元器件，加上串接多組電阻箱的繞線式電機組成的控制系統(tǒng)。它的調(diào)速精度，傳動性能，和可靠性都很差，能耗和維修成本卻很高。

傳統(tǒng)起重機控制方式電器元件多，接線復(fù)雜。由于長期重載運行，頻繁的正反轉(zhuǎn)，接觸器帶電流分?jǐn)啵瑳_擊電流大，對接觸器主觸點損害很大，經(jīng)常需要更換接觸器。在傳統(tǒng)起重機的控制系統(tǒng)中，調(diào)速比小，機械沖擊大，改變方向靠接觸器正反轉(zhuǎn)來完成，加速靠切電阻接觸器達到目的。加速檔位多，需要外接多組電阻箱，不但容易壞，而且效率很低，相反電能消耗卻很大。另外，對電機的保護也是不完善的，操作工頻繁的點動換向，急停剎車，對電機的傷害很大，容易發(fā)生電機燒毀的現(xiàn)象。加上它的制動沖擊大，無電氣控制，容易損傷起重機。

1.2傳統(tǒng)起重機的現(xiàn)狀

就起重機本身設(shè)備而言，處于冶金行業(yè)特殊的工作環(huán)境下，起重機的工作環(huán)境比較惡劣，高溫﹑粉塵對起重機設(shè)備特別是電控部分的侵蝕，不但對電氣元器件造成傷害，還會影響起重機的使用壽命。一方面，起重機長時間的重載運行，工作強度很大，對設(shè)備尤其是電氣設(shè)備的要求相應(yīng)提高。另一方面，電氣設(shè)備，尤其是元器件在高溫粉塵的環(huán)境下長期運行，接觸器、繼電器頻繁動作，電流大﹑時間長，超出了它的理論承受能力，經(jīng)常容易損壞，維修量很大，維修費用也很高。這種情況下長期運行，起重機的可靠性越來越差，故障逐漸增多，電氣設(shè)備的壽命相應(yīng)變短。再加上由于控制回路的線路復(fù)雜，故障點多，當(dāng)起重機運行時發(fā)生故障時，查找原因困難，有時會耽擱很長時間，對生產(chǎn)線的連續(xù)作業(yè)造成了很大影響。制動方面制動閘皮由于操作人員頻繁靠反接制動來穩(wěn)鉤和停車，承受的沖擊力較大，容易磨損，不及時處理還會出現(xiàn)溜鉤和溜車現(xiàn)象，造成嚴(yán)重的安全風(fēng)險。

起重機是最容易出安全事故的設(shè)備之一。操作工不按照操作規(guī)程操作，歪拉斜吊，把限位開關(guān)當(dāng)停止使用，猛烈打反剎急停，種種違章行為，既對起重機設(shè)備造成了傷害，還會引起安全事故的發(fā)生。

2起重機改造升級的具體應(yīng)用方案

2.1變頻調(diào)速控制系統(tǒng)的應(yīng)用

變頻調(diào)速控制系統(tǒng)在起重機控制系統(tǒng)中是最可靠的。它的調(diào)速精度高，具有可靠穩(wěn)定，控制靈活，運行穩(wěn)定等特點。采用變頻調(diào)速系統(tǒng)和傳統(tǒng)控制系統(tǒng)相比，可以簡化很多，減少大量的接觸器繼電器等元器件和線路，由于不需要使用繞線式電機，可以省去大量的電阻箱，相應(yīng)的就能節(jié)約大量的電能，從根本上解決了故障率高，電能浪費大，效率低的問題。

變頻調(diào)速控制系統(tǒng)是目前電氣行業(yè)中使用最廣泛的調(diào)速系統(tǒng)，在起重機上的應(yīng)用也逐年增多，為起重機換向﹑加速及停車提供了新的調(diào)速方案。它效率高﹑能耗低，控制線路少而精干，維護保養(yǎng)簡單方便，報警和故障保護功能齊全，運行穩(wěn)定，可靠性與傳統(tǒng)的調(diào)速系統(tǒng)相比有很大的提高。

變頻調(diào)速控制系統(tǒng)改造需要對起重機整個電氣控制系統(tǒng)全部進行更換，資金投入與傳統(tǒng)控制相比要高。但是它的系統(tǒng)穩(wěn)定，降低了起重機的故障率，提高了工作效率，加上簡化了控制系統(tǒng)，電機及元器件的備件消耗大大降低了，長期使用的綜合成本并不高。對起重機運行要求高的企業(yè)及場所，資金充?？梢赃x擇變頻調(diào)速控制系統(tǒng)。

2.2定子調(diào)壓調(diào)速裝置的應(yīng)用

定子調(diào)壓調(diào)速裝置是在起重機傳統(tǒng)電控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上對其專門開發(fā)的數(shù)字調(diào)速系統(tǒng)。它利用原先的繞線式電機轉(zhuǎn)子頻率作為速度閉環(huán)的反饋，簡便，實用，不需要更換任何機械設(shè)備。維修維護非常方便，顯示面板不僅能顯示電機電流﹑速度﹑檔位等，還可顯示歷史故障，方便維修人員判斷和排除故障。系統(tǒng)故障監(jiān)測和報警保護功能完善，能夠很好的保護設(shè)備和及時的提醒維修人員。它使用可靠，適應(yīng)環(huán)境能力強，能很好的應(yīng)用于環(huán)境溫度高，粉塵嚴(yán)重的冶金起重機的運行機構(gòu)。

調(diào)壓調(diào)速裝置對電機的電流和機構(gòu)的運行速度等進行了實時的監(jiān)控和保護，制動器的控制和電機的力矩進行了配合，因此增加了運行的安全性能。降低了電氣及機械的沖擊，使電氣及機械等部件的壽命得到了增加，降低了故障率，因此也增加了整機運行的可靠性。而且由于它的核心裝置的參數(shù)可以調(diào)整，所以可根據(jù)起重機和工作場所的的具體要求進行系統(tǒng)優(yōu)化。

雖然調(diào)壓調(diào)速裝置的前期投入與傳統(tǒng)控制相比要高，但由于系統(tǒng)對電氣和機械部分的控制性，使起重機整體運行穩(wěn)定，故障﹑維修和備件消耗大大減少，同時電氣部分的完好穩(wěn)定性減少了對機械部分的傷害，極大延長了起重機的使用壽命。同時可保障起重機的不間斷運行，提高了工作效率，所以綜合成本還是比較低的。

2.4無線遙控系統(tǒng)的應(yīng)用

無線遙控器改變了有線操作和固定駕駛室操作的控制方式，它是采用無線電的傳輸對機械設(shè)備來進行遠程操作控制的一種裝置。它的準(zhǔn)確性好，靈敏度高，信號連續(xù)穩(wěn)定，抗干擾能力強。它的密封性很好，不但防塵防水，還適應(yīng)高低溫，加上現(xiàn)在元器件技術(shù)的快速發(fā)展，遙控的距離也大大增長了，在各種惡劣的環(huán)境下都能很好的適應(yīng)。

無線遙控器設(shè)計合理，操作簡單方便，操作人員通過手持式或腰掛式發(fā)射器可長時間的連續(xù)操作。并且可以根據(jù)自身的習(xí)慣和安全角度選擇恰當(dāng)?shù)奈恢眠M行操作，還可以根據(jù)吊運情況進行微調(diào)，避免操作角度不清晰造成的工作失誤，杜絕安全隱患的發(fā)生。目前無線遙控技術(shù)的分頻技術(shù)和抗干擾性已經(jīng)可以保證在同一區(qū)域內(nèi)多套遙控器各自可靠穩(wěn)定運行，互相不干擾。

無線遙控系統(tǒng)的改造可以在起重機原有控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加改造，并保留原先的操作系統(tǒng)交替使用。它使起重機有了兩套操作系統(tǒng)，保證了生產(chǎn)的持續(xù)性運行。無線遙控操作可以由生產(chǎn)或維修工作人員兼職操作，在一定程度上實現(xiàn)了“操檢合一”，加上不再需要配備專門的指揮人員，對企業(yè)而言，大大節(jié)省了人力資源的成本，減少了自身的費用開支[2]。

2.5起重機運行監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用

起重機運行監(jiān)控系統(tǒng)通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)對起重機運行數(shù)據(jù)的采集﹑存儲﹑分析，在控制層對起重機的關(guān)鍵電氣元器件數(shù)據(jù)進行定制化采集，采集后的關(guān)鍵數(shù)據(jù)進行邊緣計算后，上傳至云平臺，起重機維護人員可以通過網(wǎng)頁或者手機軟件的方式隨時隨地的訪問云平臺，對起重機的實時運行狀態(tài)進行跟蹤監(jiān)控，并可以通過歷史數(shù)據(jù)查看設(shè)備運行的情況，進而樹立對策解決相對應(yīng)的問題。

起重機運行監(jiān)控系統(tǒng)功能強大，它有著全局總覽，狀態(tài)總覽，報警查詢和歷史曲線等。起重機維護人員通過該系統(tǒng)可以直接了解起重機的運行趨勢和故障情況等重要信息，為設(shè)備的預(yù)防性維護提供理論支持。在起重機運行中對各個機構(gòu)進行實時監(jiān)控，獲得輔助信息，進而了解操作人員的操作情況，督促操作人員規(guī)范操作，杜絕違章作業(yè)。出現(xiàn)故障后，系統(tǒng)會將故障信息推送給維護人員，便于維護人員通過故障信息對故障進行快速診斷。還可以通過歷史曲線準(zhǔn)確的分析和判斷事故發(fā)生的原因，后續(xù)對其維護及改進[3]。

起重機運行監(jiān)控系統(tǒng)也是可以在起重機原有的控制系統(tǒng)上增加改造而成。它的改造成本很低，卻對解決起重機相關(guān)的人員管理困難、缺少預(yù)測性維護、事故分析困難等急迫問題提供了有力保障。

2.6無觸點接觸器的應(yīng)用

無觸點接觸器是傳統(tǒng)接觸器的升級替代產(chǎn)品。它沒有傳統(tǒng)接觸器的觸頭、線圈和機械結(jié)構(gòu)，而是由可控硅、CPU、散熱等組成的一個小系統(tǒng)。電壓、電流傳感器采集的信號反饋至CPU，通過CPU指令控制可控硅的通斷。具有過流、過壓、欠壓、三相不平衡保護的特點，還具備正反轉(zhuǎn)時間切換延時設(shè)置。一臺無觸點接觸器就可實現(xiàn)電機的正反轉(zhuǎn)。而且它還具備故障碼顯示功能，能有效幫助維修人員迅速排查故障。

無觸點接觸器替代傳統(tǒng)接觸器的效果很明顯。它的使用壽命遠遠大于接觸器，而且免于維護，還具備電機保護的功能，可以大大降低電機的燒毀率。它的應(yīng)用大大提高了起重機的工作效率。設(shè)備維護人員的維修時間和工作強度也可以大量降低，并且很大程度的減少了備件的消耗，節(jié)約了成本。

無觸點接觸器的改造方便快捷，它可以根據(jù)企業(yè)自身要求對起重機進行整體改造或者部分改造。改造之后，不但能夠減輕起重機維護的工作量，還可以降低接觸器的消耗量，并且能夠保證起重機安全穩(wěn)定的運行。

2.7其它系統(tǒng)的應(yīng)用

隨著科技的不斷進步，加上個別企業(yè)及場所對起重機工作要求的特殊性，更多的輔助系統(tǒng)應(yīng)運而出。像防溜鉤系統(tǒng)，位置檢測系統(tǒng)，防碰撞系統(tǒng)等等輔助系統(tǒng)，都可以在起重機原有的電控系統(tǒng)上，根據(jù)自身的工作要求增加。甚至有條件的企業(yè)已經(jīng)使用上了智能化無人起重機系統(tǒng)。

3結(jié)語

對比起重機運行的情況來看，越來越多的企業(yè)和場所都已經(jīng)認(rèn)識到了先進的電控系統(tǒng)對起重機性能和穩(wěn)定的提升，在安裝及改造時使用更為安全可靠的先進電控系統(tǒng)，和各類元器件的升級產(chǎn)品。伴隨著科技的不斷發(fā)展，起重機的各種先進電氣控制系統(tǒng)的應(yīng)用越來越廣泛，起重機設(shè)備將會發(fā)展得越來越好。

參考文獻

[1]黃曉輝. 岸邊起重機電控系統(tǒng)的技術(shù)升級與智能管理[J]. 科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2020（08）：193-194.

[2]黃曉輝. 港口起重機電控系統(tǒng)優(yōu)化研究[J]. 中國設(shè)備工程，2020（05）：130-131.