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变频调速技术在桥式起重机上的应用
作者:郭华燕 荆涛 等    文章来源:本站原创    点击数:3728    更新时间:2006-8-24

 

变频调速技术在桥式起重机上的应用

 

郭华燕 荆 涛 等

 

  摘 要:江垭水电站地下厂房2×200t双小车桥式起重机的电气控制系统采用了变频调速技术。该桥式起重机由太原重型机械集团公司制造,其电气控制设备主要由配电保护系统、起升机构系统、小车运行系统、大车运行系统、PLC控制系统和照明系统6部分组成。

 

  关键词:变频调速技术  桥式起重机  江垭水电站

 

1 慨况

 

江垭水电站地下厂房装设一台2×200t双小车桥式起重机,该桥式起重机由太原重型机械集团公司制造,安装单位为中国水利水电第三工程局。结构形式为双小车,双梁电动葫芦桥式起重机。

 

2 变频调速技术介绍

 

什么叫变频调速技术?它是一种以改变电机频率和改变电压来达到电机调速目的的技术。到 20 世纪 80 年代,由于电力电子技术,微电子技术和信息技术的发展,才出现了对交流机来说最好的变频调速技术。为什么说它是基于电力电子、微电子、信息技术发展的产物?

  (1)它的逆变部分都基于电流很大、电压很高的 SCR GTR IGBT GTO MCT 等电力电子器件来完成的。

  (2)它的控制部分和负载状态的检测是由 CPU 32 位计算机)来完成,这是微电子器件发展的结果。

  (3)内置 4 — 20mA 接口和 RS485 接口可以和仪表、 DCS 相接,通过总线 Profibus Interbus 通讯。

  变频调速技术还具有以下优点:

  (1)可以使普通异步电动机实现无级调速;

  (2)启动电流小,减少电源设备容量;

  (3)启动平滑,消除机械的冲击力,保护机械设备;

  (4)对电机具有保护功能,降低电机的维修费用;

  (5)具有显著的节电效果。

 

3 电气控制系统原理

 

3.1 系统介绍

整个系统除动力和开关接点开入开出为传统设计,其余控制部分通过RS485双绞线使用的模式将各机构联系在一起,如图一所示。

可编程控制器:完成系统逻辑控制部分。控制电动机的正反转,调速等控制信号进入PLCPLC经处理后,向变频器发出起停,调速等信号,使电动机工作是系统的核心。

  变频器:为电动机提供可变频率的电源,实现电动机的调速。

  制动电阻:起重机放下重物时,由于重力加速度的原因电动机将处于再生制动状态,拖动系统的功能要反馈到变频器的直流电路中,使直流电源电压不断的升高,甚至达到危险的地步。因此必须要将再生到直流电路里的能量消耗掉,使直流电压保持在允许范围内。制动电阻就是消耗这方面能量的。

  桥式起重机大车,小车,主钩,起升机构电动机的工作由各处的PLC控制。都运行在电动状态,控制过程基本一样,变频器与PLC之间控制关系在硬件组成以及软件的实现基本相同,而主钩电动机运行状态处于电动,倒拉反接或再生制动状态,变频器与PLC之间控制关系在硬件组成以及软件的实现稍有区别。

 

 

    1  通讯模式下的机构联系

 

 

 

   2 小车电气控制原理图

 

3.2 桥式起重机小车的工作过程

为了详细的说明变频技术在桥式起重机上的应用,特选择小车的电气回路来详细分析小车的工作过程。见图2

在驾驶室门及栏杆门关好后,限位开关SQaSQbSQc闭合,紧急开关SB2在符合要求的情况下,速度选择开关置于零位,按下起动按钮SB1,接触器KM通电吸合,三相电源接通。

当速度选择开关置于正转速度1时,将三相交流电和电动机接通,1档速度起动,速度选择开关置于正转速度2时,2档速度运行,总共五档,依次类推。

速度开关置于零位或者由于停电,电动机停止运行。为了防止因停电、变频器跳闸等使拖动负载快速下降而引起的危险,所以仍然设置了机械制动装置。

当发生紧急情况时,可以立即断开紧急开关SB2,一方面机械制动将所有电动机制动,另一方面将变频器紧急停机控制端EMS接通,变频器将使电动机迅速停止。当电动机过载时,可使热继电器的触点FR接通变频器的外接保护控制端,使变频器停止工作。

行程开关SQ1SQ2装在小车的两头,当小车走到终端后,两侧装有挡块。撞上行程开关后,切断小车电气回路,小车电动机停止并制动。

变频器因发生故障而闸后,当故障已被排除可以重新起动后,按下复位按钮SB,接通复位控制端RST,使变频器恢复到运行状态。

 

4 结束语

 

    传统桥机一般使用的都是电阻调速,当提升重物慢速档位下滑时,损伤电机,减少电机的寿命。变频调速它能在接到动作指令时,正确识别判断以转速为要素,依据提升的重量释放当量的电流使电机维持指令所要求的转速。简化了日常的维护工作,是以后桥式起重机发展的方向。

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