变频器在桥式起重机中的应用和改造方案

变频器在桥式起重机中的应用和改造方案

1方案概述

桥式起重机是工矿企业中应用十分广泛的一种起重机械，我厂高炉车间16/3.2吨桥式起重机，使用频繁，环境恶劣，高温、金属粉尘过多。桥式起重机电力拖动系统多采用绕线式交流异步电机，转子回路内串入多段外接电阻调速，采用凸轮控制器、继电器、接触器控制。这种控制系统主要缺点是:

1）大车、小车、吊钩主升降、付起升；拖动运行系统采用变阻调速，运行性能差，而且电阻元件使用普通康铜材质，性脆易断裂，故电阻烧损和断裂故障时有发生，又制成栅状，高温时易弯曲变形造成短路事故，电缆燃烧和损坏。

2）电机转子串电阻调速属能耗型转差调速，能耗大，机械特性软，调速范围小，平滑性差。

3）由于现场环境中的金属粉尘、有害气体对电动机集电环、继电器的腐蚀与短路，再加上继电器、接触器控制系统切换频繁，起动时，冲击电流大，因此触头烧损、电刷冒火、电动机烧损故障时有发生，故障率高。

4）调速平滑性差，对减速机、连轴器、钢丝绳的机械冲击大，影响使用寿命。

5）系统抱闸是在运动状态下进行的，对制动器损害很大，闸皮磨损严重而引起的安全隐患。

随着电力电子技术的飞快发展和软件技术的成熟，变频器的性能和可靠性都有了很大的提高。因此，在桥式起重机上应用变频调速技术，可实现桥式起重机的升降，小车和大车机构的无级调速，从而极大地提高了系统运行的安全性和精确性。

2变频调速改造方案

对担负我厂（16/3.2t桥式起重机）的大、小车电力拖动系统，吊钩升降、电力拖动系统进行变频调速技术改造，以改善其操作性能、降低故障率能耗率。桥式起重机的电气传动系统工作原理如下。

2.1变频调速改造方案设计

16/3.2吨桥式起重机的电气传动系统为：大车电动机2台，额定功率2×7.5kW；小车电动机1台，额定功率4KW；主起升电动机1台，额定功率37kW；付起升电动机1台，额定功率15KW；改造的具体设计方案是:

1）电动机采用原有的，即大车的绕线式异步电动机，其他的绕线式异步电动机保持不变。

2）用4台变频器来控制5台电机，实现重载启动与变频调速，

3）电气控制系统中、原各电气控制柜和继电器、接触器一律取消，更换为新电气控制柜，控制柜采用封闭式另加散热风扇、空气过滤器，是用来防护粉尘对电气元件的危害。变频器采用的是日本安川CIMR-HB4A(H1000)、CIMR-HB4AH1000MR-AB4A(A1000)、CIMR-AB4A(A1000)系列起重专用变频器。

4）调速方式采用具有矢量控制功能的变频调速系统，转速采用起重机专用

电位器调速控制器控制。

5）制动方式采用再生制动、直流制动和电磁机械制动相结合的方式。运行（重物下降）时，采取在变频器直流回路内接入制动电阻的方式消耗掉再生的电能，把运行的大、小车和吊钩迅速而准确地停止住（速降为0）。吊钩作业时，常常有将重物在半空中停留一段时间的现象（如重物在空中平移或突然停电时），变频调速系统虽然能使重物停住，但因容易受到外界因素的干扰（如平移时常出现断电），可靠性差。因此，还必须同时采取电磁制动器进行机械制动以配合可靠完成作业。

6、由于绕线式异步电动机散热风扇是一体的，在低频率速运转时达不到散热效果，所以2）系统运行的开关器件实现了无触点化，具有半永久性的寿命。

3）由于电动机启动电流限制得较小，频繁启动和停止时电动机热耗减少，寿命延长。

4）电磁制动器在低速时动作,其闸皮的磨损很小，使用寿命延长。

5）降低了对电网的冲击。

6）节约能源，变频调速的启动、制动、加速、减速等过程中，电机运行电流小。以本案来讲，节能可达30%左右。在生产工况相同的情况下电耗和维修费用比改制前节能20%左右。