基本介紹
門式起重機俗稱龍門吊,是鐵路貨運系統中應用廣泛的一種起重機械。傳統的門式起重機拖動系統比較常見的是采用繞線轉子異步電動機，通過改變轉子回路內電阻調速。優點是使用可靠。缺點是能耗較大，起升機構啟動停止時電機會過載,制動器易損壞，重物難以準確定位。門式起重機電氣改造可發揚其優點,克服其缺點。本文介紹了臺達為36噸/16噸門式起重機提供的變頻器電氣改造方案。
方案介紹
門式起重機的結構主要包括：
1、起升機構：拖動重物升降運動。由繞線電動機、制動器等組成。一般有兩個起升機構，主起升機構(主鉤)和副起升機構(副鉤)。
2、大車：拖動整臺門式起重機沿著大車軌道運動。由繞線電動機、制動器等組成。
3、小車：拖動重物及主鉤(副鉤)運動。由繞線電動機、制動器等組成。
4、機械部分
5、電氣控制系統：電源采用三相380V/50Hz供電。
電氣系統主要由可編程控制器、變頻器、制動單元、制動電阻、行程開關等組成。見圖1
1、起升變頻器
臺達高功能磁束矢量控制變頻器VFD-V系列，控制方式：正弦波；PWM方式啟動轉矩：0.5 Hz150%以上;速度控制范圍:1:100(外接PG可達1:1000)及其它控制特性;完善的保護機能。
主鉤-63kW電機和副鉤-42kW極電機共享一臺VFD-750V43A；VFD-750V43A可同時儲存兩組電機參數，可方便地進行兩臺電機切換控制。采用無PG矢量控制方式。
2、大車變頻器
臺達高功能矢量控制變頻器VFD-B系列，控制方式：正弦波SPWM方式啟動轉矩：1Hz150%；過負載耐量：額定輸出電流的150%一分鐘及其它控制特性；完善的保護機能。4臺13kW電機選用VFD-750B43A。采用V/F控制方式。
3、小車變頻器
2臺6.3kW電機選用VFD-220B43A。采用V/F控制方式。
4、PLC控制電路
電氣控制系統采用PLC控制起升、大車、小車變頻器的運行。PLC接受聯動臺主令信號輸出運行信號和多段速指令給變頻器運行。起升機構、大車、小車獨立運行。
PLC輸入信號：聯動臺的主令信號（起升、大車、小車的速度文件位）；限位開關；變頻器的報警信號；起停按鈕等。
PLC輸出信號：變頻器的運行信號及多段速信號；制動器動作信號；故障指示等。
系統特點
節省能耗：?-拖動系統通過滑環和電刷在轉子回路內串入電阻，由接觸器控制串入電阻的多少來控制轉速。其轉速的下降是通過在轉子的外接電阻中消耗能量來實現的；轉速越低，損失功率越多。采用變頻調整，異步電動機頻率改變后其機械特性基本上平行于自然機械特性，因此其轉差在不同轉速下基本不變，損失功率與額定轉速時基本相同，節能效果相當明顯。
簡化溜鉤處理：?-拖動方式的措施是啟動時讓電動機和制動電磁鐵同時通電；此時，制動器未完全打開，電動機過載。制動電磁鐵在電動機斷電前一斷時間（約0.6秒）提前斷，在制動器抱緊的過程中，電動機也會過載，而且閘皮與制動輪之間產生滑動摩擦，影響制動器的壽命，同時不易準確定位。高性能矢量變頻器在零速或輸出起動頻率（0.5Hz以上時轉矩可達150%以上）時有足夠大的轉矩（150%以上），啟動時可在變頻器輸出到起動頻率預勵磁，電動機轉矩建立后再打開制動器。停止時變頻器輸出到起動頻率時，制動器斷電；當輸出頻率為0時,變頻器停止運行。這樣就有效地解決了溜鉤；而且制動器動作時，重物已?-靜止，閘皮與制動輪幾乎沒有相對運動，磨損很小；同時很容易定位。
綜上所述，變頻調速能耗低，溜鉤處理簡單，制動器磨損小，定位容易；而且起停平滑，減小機械沖擊。門式起重機?-電氣改造后?-6個月的運行檢測節能27%；起動平滑，機械沖擊小；定位準確。全國約800臺門式起重機中500臺左右有變頻改造的可能。這種改造尚有進一步性能提升的可能：如加裝一臺變頻器拖動副鉤；加裝編碼器作死?-環控制；配置觸摸屏監控運行狀態。
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