桥式起重机中变频调速技术的应用论文
桥式起重机的运行环境比较恶劣，多是通过转子回路实现有机调速，通断操作非常频繁，受到外界因素、运输物品质量、机械设备受重等影响，起重机运行过程中很容易受到冲击，不利于桥式起重机的安全、稳定运行。变频调速技术在桥式起重机中的应用，可以实现起重机电机的变频调速，具有良好的节能性和安全性，因此在实际应用中应充分发挥变频调速技术的优势，保障桥式起重机的正常工作。
1 桥式起重机传统的操作控制和电气传动方式。
其一，桥式起重机驾驶室经常处于含有腐蚀性气体、多粉尘和高温环境中，对于操作人员的身体健康有着严重影响，并且一些起重机驾驶室处于地面以上 35 ~40 米的位置，操作人员的视线容易受到多种因素的影响，因此必须由地面工作人员进行指挥才能开展相关吊车操作，一旦指挥配合出现问题，很容易发生事故，因此存在较大的安全隐患[1].
其二，桥式起重机通过转子串联电阻这种方式实现调速，会改变起重机电机原本的特性曲线，在利用转子串电阻进行调速时，会影响电机固有的机械头特性，电机转速会随着负载变化而变化，无法达到理想的调速效果，并且转子串联电阻，在起重机长时间运行过程中，能源利用率低，会浪费大量的电能。
其三，通常情况下，桥式起重机的运行环境都比较恶劣，工作任务繁重，而接触器和继电器的稳定性和可靠性相对较差，经常发生电机烧损、外串电阻烧坏、碳刷冒火、触头烧损等问题，故障率较高，运行维护周期较短，会耽误正常的生产运行。
2 变频调速技术在桥式起重机中的应用。
2. 1 选用合适变频器。
一般情况下，桥式起重机主要包括起升机构和平移机构，起升机构电动机可按照起重机的运行要求进行倒拉反接、再生制动或者电动，平移机构电动机主要处于电动状态，桥式起重机要求电动机必须具有较大的起动转矩，特别是起重机运行时，负载变化比较复杂，起重机拖动过程中需要较大的转矩，低速运行时也必须输出大力矩。结合桥式起重机的运行负载特点，可以选择具有矢量控制和 PWM 控制的变频器[2],比如乐山大件码头 550/50/10T 桥式起重机驱动系统改造准备采用 ABB 公司的 ACS800 系列变频器，可实现无级调速，它在起重行业应用广泛，性能可靠，这种变频器在低速运行时可以输出较大的额定转矩，具有较强的过流抑制能力和较快的动态响应速度，调速范围比较宽，尤其是利用变频器控制起重机可以实现四象限运行，转矩控制能力非常强，还可稳定控制精致转矩，确保起重机低速运转和悬空起升过程中，电动机满足输出高力矩的应用要求。变频调速技术在桥式起重机中的应用，利用变频器完善的保护性能和优越的调速和软启动性能，可以代替转子外串电阻的交流电动机实现变频调速，极大地提高了桥式起重机的调速性能。同时，桥式起重机应用变频调速技术，电机主电路不需要设置触点，有效避免了频繁操作接触器触头而造成烧损和拉弧现象，并且将绕线式交流电动机替换为可靠性高、结构简单的鼠龙型电机，可完全消除电阻箱、碳刷和滑环等故障隐患，提高桥式起重机的安全运行水平。
2. 2 PLC变频调速控制系统。
桥式起重机的副钩、主钩、小车和大车都要实现调速，为了保障起重机的安全、稳定运行，应设计各种独立调速系统，实现电动机的同步运行，一台变频器可以同时驱动起重机的两台电机，为了提高桥式起重机操作控制的可靠性和灵活性，保留起重机上驾驶室操作控制功能，对起重机上驾驶室和地面遥控操作涉及两个并行、独立的操作系统，工作人员可以通过选择不同的开关来实现不同的操作功能。PLC 变频调速控制系统结构图如图 1 所示，PLC 可编程控制器主要实现桥式起重机操作控制电气传动系统的时序、逻辑编程控制，由地面反射系统发出照明、电铃、停止、启动、各操作档位和正反向等控制信号，通过遥控接收系统进行接收，然后经过信号放大电路进行信号处理，最后再通过电气隔离输入到 PLC 模块。起重机驾驶室的操作控制，由主令控制器发送照明、电铃、停止、启动、各操作档位、正反向等控制信号，经过电气隔离以后最后输送到 PLC 模块。桥式起重机变频调速的各种限位、超重极限、门极限等控制信号进行电气隔离以后也输送到 PLC 模块。在该系统中，PLC 可编程控制器根据输入信号的状态，再按照桥式起重机的运行控制要求，合理进行编程设计，再经过电气隔离以后输送到变频器控制端子，实现调速运行、正、反向运行等控制功能。桥式起重机在起升控制过程中，通过 PLC 变频调速系统，通过变频器将电流信号进行电气隔离后发送到操作控制模块，并且为了避免变频器发生故障或者突然断电时，起重机上重物下滑，可保留原有的断电抱闸结构，利用 PLC结合桥式起重机的运行控制要去，通过编程实现对吊钩的操作控制。
2. 3 变频器调试。
（ 1） 初始上电调试。检查起重机 T、S、R 端和电源线的连接，将负载连接 W、V、U 端子，变频器和制动单元连接时，确保变频器直流母线和制动单元的正负极性保持一致，连接制动单元和制动电阻时，应实现无接地和短路的现象。同时，检查变频器控制电路和主电路的接线是否牢固、正确，使用万用表检查变频器外露接线是否有接地、短路现象，确保所有接地端子牢固稳定。
（ 2） 空载调试。变频器的初始化参数设定完成后，应进行空载调试，在变频器操作盘上设定起升机构运行速度，然后启动变频器，使起重机空载运行五分钟。同时，在正、反两个方向上进行高频、中频和低频的试运行，试运行过程中仔细观察电机运行转速和变频器输出频率是否一致，加速和减速是否平滑、电机和变频器运行是否存在奇怪声音、电机温度上升是否正常等。
（ 3） 负载调试。在高频、中频、低频条件下变频器必须保持安全、稳定的运行状态，注意观察变频器操作盘上的静态电流，严禁超过起重机电机的额定电流。同时，在零速到全速的加速和全速到零速的减速过程中，应注意减速和加速过程中的电压和电流值，适当调整起重机的减速和加速时间，在满载状态下，调试起重机 S 曲线参数，确保机械负载、电机和各机构变频器的功率和转矩配合正确，检查变频器的操作控制功能否正常发挥作用。
3 结束语。
桥式起重机是一种重要的物料吊运机械设备，在多个行业和领域中的应用都非常广泛，基于传统的操作控制和电气传动存在很多弊端和问题，桥式起重机通过应用变频调速技术，可有效解决很多问题，并且极大地提高了桥式起重机操作控制的灵活性和电气传动的可靠性。
参考文献。
[1]李斌。 探究 PLC 变频调速在桥式起重机中的实际应用[J]. 科技与企业，2013,23∶160.
[2]年泓昌，李巍。 变频调速技术在桥式起重机的应用[J]. 电工技术，2012,06∶ 34 - 35 + 55.
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