變頻器應用于煤場橋式起重機

　　在河南神馬集團尼龍化工有限責任公司電氣廠,煤場橋式起重機是重要生產設備,它起著把煤從煤場運往煤倉的重要任務,如出現故障,將嚴重影響生產。
　　
　　系統概述
　　
　　橋式起重機具有4個功能，即大車左右行走、小車前后行走、抓斗升降和抓斗開閉，分別由電動機驅動完成，其中大車行走由2臺電動機驅動，小車行走、抓斗升降、抓斗開閉分別由1臺電動機驅動，這5臺電動機均為繞線轉子異步電動機。大小車行走、抓斗升降、抓斗開閉分別有三擋速度，由切換轉子回路電阻實現速度的調整，為有級調速，對電動機及電網的沖擊較大，對其他電氣設備有較大影響。
　　
　　橋式起重機電氣系統由空氣開關、接觸器、刀閘開關、過電流繼電器、時間繼電器、凸輪控制器、限位開關、門開關等元件組成。保護類型主要有:①過電流保護，由過電流繼電器實現，當電動機過流時，過電流繼電器動作斷開電源。②零位保護，是指小車、大車及抓斗的凸輪控制器的零位觸頭，只有3個凸輪控制器都放在控制器的零位時，才允許接通電源。③安全門開關，分別為橋式起重機前后端梁門、控制室艙門上的安全開關，當門打開時，自動切斷電源，以防觸電。④緊急開關，當發生緊急情況時，可以切斷電源。⑤限位開關，為小車、大車左右限位開關、抓斗上升限位開關、抓斗開限位開關，當其中任何一個開關動作后，橋式起重機斷電，必須將手柄退至零位，使機構反向運行才能退出極限位置。⑥失壓保護，當橋式起重機電壓下降很多或斷電時，主接觸器釋放，斷開總電源。⑦短路保護，空氣開關起短路保護作用，當橋式起重機內部發生嚴重短路故障時，切斷總電源，防止事故擴大。
　　
　　操作橋式起重機前，應檢查前后梁端門及控制室艙門是否關好，關好后則合上總開關，按起動按鈕，主電路接通，橋式起重機進入運轉狀態。然后在控制室內，操作小車、大車及抓斗的凸輪控制器，接通各電動機控制回路，實現橋式起重機的各項功能。
　　
　　由于系統中應用了大量的接觸器、繼電器等電器元件，工作時，這些元件頻繁動作會造成觸頭磨損，觸頭接觸不良，線圈過熱以至燒毀，接線端子松動等，產生大量故障，造成橋式起重機不能很好工作。
　　
　　系統改造
　　
　　采用變頻器改造電動機驅動系統，有很多優點:①變頻器驅動電動機時，速度變化非常平穩，為無級調速，電動機起動時沖擊電流小。②通過控制變頻器的運行，就可改變電動機運行方向及速度的大小。③變頻器自身保護功能齊全，如過流、過載、過壓等都能及時報警并停止，減少了故障，提高了安全性能。④變頻器具有限流作用，可以減少對電網的沖擊。⑤采用變頻器控制電動機后，由原來的接觸器、繼電器等有機械觸頭的繼電控制系統變為變頻器無觸頭輸出控制，減少了故障率，提高了系統的穩定性。
　　
　　系統改造后保留原電動機，將其轉子集電環短接，拆除調速電阻。原電氣控制系統拆除，保留原安全門開關、限位開關。保留原大、小車，抓斗凸輪控制器，并根據工作實際的需要，把大車由左右三擋調速，改為左右兩擋調速，小車由前后三擋調速改為前后一擋運行，抓斗升降和開閉都改為一擋，即抓斗升降和抓斗開閉。
　　
　　改造后整個橋式起重機電氣系統由歐姆龍公司CQMlHCPU系列PLC控制，變頻器通過開關量端子接受PLC的控制信號，改造后的系統如附圖所示。　　
　　變頻器采用安圣電氣公司生產的TD3000系列高性能矢量控制變頻器。根據需要有4臺變頻器即大車變頻器、小車變頻器、抓斗升降變頻器、抓斗開閉變頻器。
　　
　　為了釋放制動運行時回饋的能量，每臺變頻器都連接了制動單元及制動電阻來釋放能量。每臺變頻器均連接直流電抗器來改善功率因數。為了減少對電網的諧波污染，每臺變頻器均加有交流輸入電抗器，它不僅減少了高次諧波分量，同時也抑制了輸入電流峰值，有利于提高整流二級管的壽命。電源輸入端采用空氣開關作為變頻器的短路保護。
　　
　　PLC輸入信號通過輸入模塊輸入。PLC輸出信號由輸出模塊輸出，一部分與變頻器的控制端相連，通過控制變頻器的運行，來控制電動機的正、反轉和電動機的轉速;一部分通過控制變頻器前的接觸器的吸合和釋放，來控制變頻器通電和斷電。
　　
　　橋式起重機運行前首先要關好橋式起重機前后端梁門和艙門，然后按下起動按鈕，啟動PLC，大車、小車、升降、開閉4個變頻器前的接觸器閉合，各變頻器帶電，此時可在控制室對橋式起重機進行各種操作，如大小車的行走，抓斗的升降和開閉。命令的發出，是操作大車、抓斗、小車各個凸輪控制器把命令送給PLC的輸入模塊，由PLC控制器處理后，由輸出模塊傳遞給變頻器以執行操作任務。
　　
　　故障處理
　　
　　1）當變頻器檢測到各種故障時，變頻器停止輸出，變頻器內部的故障繼電器與編程繼電器動作，斷開相應的抱閘電動機控制回路，抱閘電動機斷電且抱閘制動，控制室內對應的變頻器故障指示燈亮，同時變頻器控制面板顯示故障代碼，然后根據故障代碼來排查故障。
　　
　　2）大、小車或抓斗撞到限位后，可按住復位按鈕，把撞到限位的車或抓斗開回來。