變頻調速技術在門座式起重機上的應用

        門座式起重機主要承擔著揚子石化PTA的裝船任務。其電氣調速係統采用老式的繞線型異步電動機轉子回路串電阻的調速方式。由於工作頻率極高（持續率高於40％），經常發生接觸器觸頭燒損粘連
、過電流繼電器誤動作
、損壞起動電阻、燒壞電動機繞組等故障。故決定對電氣調速係統采用全變頻調速技術。

1 變頻器選型方案

         選用ABB公司專用於提升機的變頻器ACC600（ACS601）。該變頻器采用先進的DTC控製方式，專用於起重機的提升機構。

        起升機構


、變幅機構的變頻器容量按變頻器額定輸出電流INV擇，即電動機額定電流的1.2～1.5倍選擇。旋轉機構（行走機構）的變頻器容量按實際運行情況還應適當加大。由於ABB變頻器製造廠已將變頻器、製動單元和製動電阻配套好了
，因此隻需選用相對應的變頻器型號即可。

2 控製方式

        為了迎合操作人員在門座式起重機上的習慣性操作，我們采用了1台GE公司的90-30PLC加主令控製器的操作控製方式。考慮到ACS601變頻器能存儲2套獨立的電動機參數和控製方式
，而行走機構的4台電動機總功率和旋轉機構的1台電動機功率相等，均為30 kW
，因此在設計時將旋轉機構和行走機構共用1台變頻器
，以旋轉為主、行走為輔
，通過2隻接觸器和1隻轉換開關進行選擇控製。這樣既節省了投資又符合行走與旋轉機構不能同時動作的操作規定。故障監控係統采用PC監控機和觸摸屏相結合，設計有動態數據監視（包括電動機電流、電壓
、轉矩等）功能
、曆史數據和故障記錄功能
、各元器件的狀態監視功能等。

3 係統控製

係統控製方框圖如圖1所示。

4 使用中出現的問題及解決方法

        起(qi)重(zhong)機(ji)在(zai)調(tiao)試(shi)運(yun)行(xing)時(shi)，旋(xuan)轉(zhuan)機(ji)構(gou)變(bian)頻(pin)器(qi)卻(que)經(jing)常(chang)出(chu)現(xian)過(guo)電(dian)流(liu)報(bao)警(jing)，而(er)其(qi)他(ta)設(she)備(bei)均(jun)運(yun)行(xing)良(liang)好(hao)。我(wo)們(men)在(zai)經(jing)過(guo)現(xian)場(chang)仔(zai)細(xi)地(di)觀(guan)察(cha)和(he)數(shu)據(ju)測(ce)量(liang)，發(fa)現(xian)過(guo)電(dian)流(liu)報(bao)警(jing)均(jun)出(chu)現(xian)在(zai)旋(xuan)轉(zhuan)機(ji)構(gou)起(qi)動(dong)過(guo)程(cheng)中(zhong)，而(er)旋(xuan)轉(zhuan)機(ji)構(gou)起(qi)動(dong)後(hou)的(de)運(yun)行(xing)過(guo)程(cheng)是(shi)正(zheng)常(chang)的(de)，變(bian)頻(pin)器(qi)上(shang)顯(xian)示(shi)電(dian)動(dong)機(ji)運(yun)行(xing)電(dian)流(liu)在(zai)電(dian)動(dong)機(ji)額(e)定(ding)電(dian)流(liu)以(yi)下(xia)
，而(er)電(dian)動(dong)機(ji)起(qi)動(dong)電(dian)流(liu)卻(que)達(da)到(dao)額(e)定(ding)電(dian)流(liu)的(de)2倍左右。經過分析

，我們認為旋轉機構的機械慣性比較大，使得電動機的起動轉矩加大，再加之工況要求旋轉機構起動時間不能過長（變頻器設置的電動機起動時間為3s），使得旋轉機構電動機起動電流較大，達到電動機額定電流的2倍左右。ABB變頻器ACS601的參數30.07（電動機電流最大極限）最大隻能調整到電動機額定電流的1.5倍

，因此變頻器就出現了過電流報警。解決問題的方法：

（1）增大電動機的容量。但更換電動機需要更改起重機的大量機械設備，這樣做不僅費用高
，而且難度大。

（2）加大變頻器容量。我們在選擇變頻器時考慮到了旋轉機構的起動轉矩比較大的因素，因此留出了足夠的裕量。旋轉機構的電動機選為30 kW ,變頻器選擇為ACS601-0070-3（一般可用於55kW電動機，額定電流112 A）。

        於是我們將ABB變頻器ACS601的參數99.06（電動機額定電流）由60A增大到80A
，同時將變頻器ACS601的參數30.07調到最大150%，這樣電動機的起動過載係數就達到了2倍左右

，既符合起重電動機起動過載係數不大於2.5的要求
，也沒有超出變頻器的額定電流112A。同時，變頻器的過電流報警問題也得到了解決，變頻器對電動機的其他保護功能也沒有被影響（注意：bianpinqizhongdediandongjicanshubutichangrenyigaibian
，zhiyouzaiquerendiandongjihebianpinqirongliangzugoudaqiegongkuangyunxudeqingkuangxia，cainengduimouxiecanshuweitiao
，fouzerongyishidiandongjibianshihejianmochanshengwenti，bingzuizhongyingxiangbianpinqidekongzhixingneng）。

5 使用效果

（1）采用變頻型籠型電動機取代繞線型電動機
，避免了因集電環、電刷和起動電阻方麵引起的故障問題，提高了設備使用率並可節省大量的維修費用。

（2）主電路中接觸器的數量由原來的20隻減少到2隻，采用變頻器內部的電子過電流繼電器
，取代了傳統的過電流繼電器，避免了誤動作，減少了故障點，提高了係統運行的可靠性。

（3）整機控製係統采用可編程序控製器（PLC進行控製，加裝了故障監控係統，由PLC和GP2500觸(chu)摸(mo)式(shi)圖(tu)形(xing)顯(xian)示(shi)器(qi)組(zu)成(cheng)友(you)好(hao)的(de)人(ren)機(ji)界(jie)麵(mian)

，用(yong)圖(tu)形(xing)和(he)文(wen)字(zi)實(shi)時(shi)顯(xian)示(shi)故(gu)障(zhang)的(de)位(wei)置(zhi)和(he)簡(jian)單(dan)的(de)處(chu)理(li)方(fang)法(fa)
，來(lai)監(jian)控(kong)各(ge)主(zhu)要(yao)電(dian)氣(qi)元(yuan)件(jian)運(yun)行(xing)或(huo)停(ting)止(zhi)的(de)狀(zhuang)態(tai)，提(ti)高(gao)了(le)維(wei)修(xiu)人(ren)員(yuan)排(pai)除(chu)電(dian)氣(qi)故(gu)障(zhang)的(de)效(xiao)率(lv)。

（4）改善了電動機的起動特性和機械特性，整機運行更加平穩可靠，提高了係統的安全性。

6 應注意的問題

        變頻控製係、統tong不bu如ru原yuan控kong製zhi係xi統tong靈ling活huo，存cun在zai滯zhi後hou現xian象xiang。如ru果guo起qi重zhong機ji動dong作zuo頻pin率lv很hen高gao且qie點dian動dong多duo
，則ze因yin旋xuan轉zhuan機ji構gou起qi動dong慣guan性xing大da，造zao成cheng起qi動dong電dian流liu也ye很hen大da，因yin此ci旋xuan轉zhuan機ji構gou仍reng可ke采cai用yong原yuan繞rao線xian型xing異yi步bu電dian動dong機ji轉zhuan子zi回hui路lu串chuan電dian阻zu的de調tiao速su方fang式shi
，而er其qi他ta機ji構gou采cai用yong變bian頻pin調tiao速su係xi統tong綜zong合he效xiao果guo會hui更geng好hao一yi些xie。若ruo旋xuan轉zhuan機ji構gou也ye采cai用yong變bian頻pin調tiao速su係xi統tong，則ze在zai變bian頻pin器qi容rong量liang的de選xuan擇ze時shi要yao留liu出chu足zu夠gou的de裕yu量liang。1台變頻器控製多台電動機（如上麵的旋轉機構電動機與行走機構電動機共用l台變頻器），變頻器輸出側設置的電磁接觸器
，在設計外圍電路時應避免在變頻器輸出時動作。