勒沟作业区旧门机起升机构变频改造.doc

勒沟作业区增设力矩限制器融合计量统计技术改造技 术 方 案 编制： 利剑、 谢朝乾 、陶忠义审核： 赵文 审批： 年 月 日一、项目概况：将勒沟15#-19#门座起重机的起升机构由切电阻有极调速方式改造为变频调速方式。需拆除原有控制线路，安装新变频器及电气柜，重新布线，重新增加PLC，并考虑密封原有电器房，增加空调等，以便保证变频器工作所需环境。改造费用约30万/台，5台费用总计约150万元。投资回收期约3年。一、 改造的必要性分析旧门机的起升机构调速原理：勒沟作业区15#-19#老式门座式起重机的起升机构采用的是绕线转子式异步电动机，其调速方法是通过集电环和电刷在转子回路内串入若干段电阻，由接触器控制接入电阻的多少，从而控制转速。绕线式电机切电阻调速存在的弊端有：（1） 拖动电动机容量大，起动时电流对电网冲击大，电能浪费严重。（2） 起升动作启/停速度过快，而且都是惯性负载，会产生大量的机械冲击，机械设备使用寿命短，操作人员的安全系数较低，消耗较多的刹车皮，设备运行可靠性较差，。（3） 由于电动机一直在额定转矩下工作，而每次升降的负载是变化的，造成大量的电能浪费；（4） 起重机每天需进行大量的装卸操作，由于绕线式电机调速是通过电气驱动系统中的主要控制元件交流接触器来接入和断开电动机转子上串接的电阻，如果切换频繁，在电流较大的状态下，容易烧坏触头。若工作环境恶劣，转子回路串接的电阻因灰尘、设备振动等原因也会造成烧坏、断裂；采用变频调速的好处：采用变频调速和可编程控制技术控制门座式起重机各系统，不仅可以明显提高门座式起重机的安全性、可靠性，而且还可以提高装卸效率，降低能源的消耗，降低维修费用，减少人员的劳动强度，满足现场工况和作业需要。主要体现在以下几个方面。（1） 变频调速使起升运行平稳，由程序来约束启/停操作，不会有启/停速度过快的情况，制动冲击小。尤其是15#-19#门机，是建港时就制造的，到如今，结构件件因磨损导致整体稳定性已有所下降，故减少制动冲击对延长设备寿命有重大意义。（2） 变频调速拥有体积小、通用性强、动态响应快、工作频率高、保护性能完善、使用方便等卓越的性能。（3） 变频调速可靠性好，表现在制动电磁铁的寿命可大大延长。常规拖动系统是在运动的状态下进行抱闸的（热刹车），采用变频调速后，可以在基本停住的状态下进行抱闸（冷刹车），闸皮的磨损情况大为改善，大大减少了刹车皮的更换数量；控制系统的故障率大为下降。常规起升电控系统是由十分复杂的接触器继电器组成，电流长间时处于变化的状态，其故障率很高。采用了变频调速控制系统后，控制系统可最大限度地进行简化，从而提高系统的稳定性和可靠性。（4） 变频调速节能效果好。绕线转子异步电动机在低速运行时，转子回路的外接电阻内消耗大量的电能。采用变频调速系统后，非但外接电阻内消耗的大量电能可以完全节约，并且在起重机放下重物时，还可将重物释放的位能反馈给电源（可反馈电网或消耗掉）。（5） 调速质量提高。调速范围宽、性能好，调速平稳，能够长时间低速运行，具有很高的定位精度和运行效率。起升工作速度可实现无级变速，操作者可根据负载的变化情况，实现平稳调速。（6） 结构简单、可靠性高、易维护。各系统采用独立的控制柜，外观结构十分简单，便于日常保养和维修。使用变频器控制电机的运行，可以进行电机的软启动，而让电机具有很快的动态响应并且实现无级调速；对电源的缺相、欠压、过压、过流等都能做到及时准确的检测且能自动采取应变措施保护电机，确保了控制、保护动作的准确性和可靠性。（7） 变频调速效率高、操作灵活；电动机构造简单、能在恶劣环境下使用，极大地改善了维护性能；完备的保护功能减少了起重机故障，提高了安全性能；同时，使用变频器可以减少电机起动时对电网的冲击，提高了电网的用电质量。（8）三、使用变频调速可行性分析：使用变频调速的优势主要体现在二个方面：节约电能和降低维修保养频率。节约电能：经过专业人士测算，在电机经常改变转速的工况下，变频调速与传统调速方法相比节能一般在30%左右。而我公司要改造的门座式起重机起升电机在日常工作中存在大量的转速改变的情况，再加上货物下放时反馈电网的电量，节能效果更佳。保守估计节能效果有30%。起升电机消耗的电量占门机总电量至少有50%。这样算下来，使用变频调速后，节能量可以占到一台门机总消耗电量的15%。据统计，1519#门机2012年12月至2013年1月份共计产量为742838吨，用能192669.6度电，平均0.26度电/吨。按上述节能评估计算，节约0.078度电/吨，按1.00元/度计算，即节约0.078元/吨。15#-19#门机按年吞吐量按勒沟总吞吐量的7/19计算，总吞吐量按800万吨计算，即可节约7/19*800*10000*0.078=229894元。15#-19#门机改变频调速后年节约能耗保守估计值在23万元以上。维修保养：统计2009年1月1日到8月31日维修记录：15#-19#起升机构电控部分出现故障的次数为109次，故障类型主要是：控制线路接触不良、触头烧坏、接触器过电流保护器损坏、单机故障等。大多数都是因线路老化，接头接触不良引起。排除故障必须从控制线路的最后一个点开始往前排查，工作量庞大。门机进行变频器改造后，控制线路都变成了程序，实际的线路大大减少，且通过PLC编程软件可以快速找到故障点，从而大大降低线路接触不良发生的概率；触头、接触器、过电流保护器都变成了虚拟元件，不存在损坏问题，减少了人工和元器件的损耗。目前，门机起升电路保养平均每30天保养一次，保养内容包括各控制元件的线路、接触器、电机碳刷等。改用变频器后，省去了大半的接触器与线路，且保养时间可延长至3个月一次。虽然大量使用变频器会对维修人员的专业水平有更高的要求，但是我公司也有六七年的变频器维护保养经验，对变频器维护也没有多大问题。总之，使用变频调速是可以大大节省人力和相关元器件的投入。四、改造过程中注意的问题：安排好工期尽量不与生产发生冲突；变频器应该安装在控制柜的内部；变频器要远离高温、潮湿的地方；如要在多粉尘的地方，要加防护网。同时还需要采取其它积极、有效、合理的防潮湿、防腐蚀气体的措施。进程安排：3月5月为调研阶段。主要为了解市场上变频器的行情，寻找合适的变频器品牌（主要考虑其更新速度、产品的稳定性、价格、运用的广泛性与供货周期），联系各有能力改造的公司，报改造预算价格。6月份为论证、审查阶段。通过对各公司的资质，业绩进行评估，选择2家有实力的公司进行谈判，商定改造时间及改造细节，审查电路图合格后签署合同。8月9月份为施工、调速阶段。确定设