一、原系統(tǒng)情況分析:
26噸門式起重機是一種用來起吊、放下和搬運重物、并使重物在一定距離內水平移動的起重、搬運設備,在生產過程中有著重要應用。26噸門式起重機,原設備電氣驅動系統(tǒng)分為起重機升降、小車、大車三部份。其中起重機升降由一臺55kW的交流異步電動機驅動,大車由四臺11 kW交流異步電動機、小車由兩臺4.0 kW交流異步電動機驅動。在原傳動控制中,由于工作環(huán)境差,粉塵和有害氣體對電機的集電環(huán)、電刷和接觸器腐蝕性大,加上工作任務重,實際過載率高,由于沖擊電流偏大,容易造成電動機觸頭燒損、電刷冒火、電動機及轉子所串電阻燒損和斷裂等故障, 影響現(xiàn)場生產和安全,工人維修量和產生的維修費用很高,并且原調速方式機械特性較差,調速不夠平滑,所串電阻長期發(fā)熱浪費能量。
綜上所述原設備存在的主要缺點如下:
(1) 拖動電動機容量大,起動時電流對電網沖擊大,電能浪費嚴重。
(2) 起重機升降、小車、大車起動、停止速度過快,而且都是慣性負載,機械沖擊也較大,機械設備使用壽命縮短,操作人員的安全系數較差,設備運行可靠性較低。
(3) 由于電動機一直在額定轉矩下工作,而每次升降的負載是變化的,因此容易造成比較大的電能浪費。
(4) 起重機每天需進行大量的裝卸操作,由于繞線式電機調速是通過電氣驅動系統(tǒng)中的主要控制元件——-交流接觸器來接入和斷開電動機轉子上串接的電阻,切換十分頻繁,在電流比較大的狀態(tài)下,容易燒壞觸頭。同時因工作環(huán)境惡劣,轉子回路串接的銅電阻因灰塵、設備振動等原因經常燒壞、斷裂。因而設備故障率比較高,維修工作量比較大。同樣小車、大車的運轉也存在上述問題。
(5) 在起重機起升的瞬間,升降電動機有時會受力不均勻,易過載,直接造成電機損壞或者鋼絲繩斷裂。
(6) 為適應起重機的工況,起重機的操作人員經常性的反復操作,起重機的電器元件和電動機始終處于大電流工作狀態(tài),降低了電器元件和電動機的使用壽命。
(7) 起重機工作的協(xié)調性主要靠操作人員的熟練程度。由于升降、大車、小車三個凸輪控制器之間沒有固定的聯(lián)系,在起重機工作時操作人員勞動強度比較大,容易疲勞,易產生誤操作。
針對上述現(xiàn)有技術存在的不足,本次改造的起重機采用先進的可編程控制技術(PLC)和變頻器技術,以程序控制取代繼電器————接觸器控制,交流電動機調速方式采用變頻調速,進而實現(xiàn)了起重機的半自動化控制。
二、系統(tǒng)的主要功能和特點:
起升、大、小車電氣傳動部分均采用變頻調速和可編程控制,大部分元器件均采用進口設備,具有技術先進、安全可靠等特點。
(1)起升系統(tǒng)采用一套裝置,減輕小車自重,額定起重負荷26噸。
(2)可以根據被吊重物的不同,自動切換空鉤、副鉤、主鉤、增噸四種起升工作速度。
(3)重量信號由QCXB重量測控儀將重量傳輸給控制系統(tǒng),實現(xiàn)重量速度的自動切換。
(4)起升系統(tǒng)采用磁通矢量閉環(huán)控制,提升了起動力矩,零速時可提供全轉速控制,有效防止了電機由于力矩不足而產生的“飛車”事故。
(5)改善了起重機鋼結構性能:采用變頻可以實現(xiàn)升降平穩(wěn)加減速,減少了起升和停止時的電流沖擊,改善了起重機鋼結構性能,增大門吊動剛度值。
三、起重機改造部分:
1、小車行走部分:
(1)電機采用原來電機 (YZ132M—6 4.0KW 兩臺 In=9.2A n=915rpm)
(2)調速系統(tǒng)采用日本安川G7-A4011(功率為11Kw)變頻器及制動電阻
(3)減速箱采用原來的。
2、大車行走部分:
(1)電機采用原來電機(YZ180L—8 11.0Kw 四臺 In=25.8A n=694rmp FC=40%)
(2)變頻器采用日本安川G7-A4055(功率55Kw) 一臺
制動單元 CDBR-4030 二臺
制動電阻 2500W/60? 六根
(3)減速箱采用原來減速箱
3、起升部分:
(1)、電機采用原來上海起重電機廠起重變頻專用電機(不更改),電機型號:YZB280M—8,55Kw FC=40%
(2)變頻器采用日本安川 G7-A4075(功率75Kw) 一臺
制動單元 CDBR-4045 二臺
制動電阻 2500W/54? 八根
日本安川電機公司G7變頻器, 具有如下特點:
具有全程磁通矢量點,具有可靠的力矩控制,采用磁通檢測控制技術,直接控制電動機的力矩。
具有寬范圍的精確控制,無論負載如何變化,都能從1/100低速度至高速度的高精度運轉。
已經實現(xiàn)了無輸出畸變,減少了電機噪聲。
優(yōu)秀的零飼服功能,對急速變化的負載波動具有很強的適應性??刂乒δ荦R全,控制方便。
(3)減速器采用原來減速器,型號:JZQ750(速比I=31.5)
4、操作部分:
采用凸輪控制器進行大、小車及起升調速控制。
技術指標:
額定起升重量: 26t(噸)
起升速度: 0~18m/min
主鉤 10~26t 9.8m/min
副鉤 0~10t 18m/min
大車行走速度: 0~43m/min
小車行走速度: 0~39.5m/min
負載重量信號精度:3%以內
電源電壓:360~420V 頻率:50HZ 精度:10%
環(huán)境溫度: -10~50攝氏度
節(jié)省電率: 20%以上
四、門式起重機采用變頻調速的效果分析:
變頻調速和可編程控制及速度控制門吊起升、大、小車系統(tǒng)??梢蕴峁堥T吊的安全性、可靠性,而且可以明顯提高裝卸效率,減低能源的消耗,減低維修費用,減少勞動強度。滿足其工礦和作業(yè)需要,適應裝卸作業(yè)向集裝箱化運輸方向發(fā)展的要求。
1、變頻器調速控制系統(tǒng)的保護功能強:
A、變頻調速以其體積小、通用性強、動態(tài)響應快、工作頻率高、保護性能完善、可靠性好、使用方便等卓越的性能而優(yōu)于以往的任何調速方式;
B、使用變頻器控制電機的運行控制,可以進行電機的軟啟動,而讓電機具有很快的動態(tài)響應并且實現(xiàn)無級調速;另外對電機的一些參數做補償;對電源的缺相、欠壓、過壓、過流等都能做到很及時很準確的檢測而自動采取應變措施保護電機;
2、工作可靠性顯著提高,主要有以下幾個方面:
A、電磁鐵的壽命可大大延長 原拖動系統(tǒng)是在運動的狀態(tài)下進行抱閘的,采用變頻調速后,可以在基本停住的狀態(tài)下進行抱閘,閘皮的磨損情況大為改善;
B、操作手柄不易損壞 原系統(tǒng)的操作手柄因常常受力過大,屬于易損件。采用變頻調速后,操作手柄的受力將大大的減小,不容易損壞;
C、控制系統(tǒng)的故障率大為下降,原系統(tǒng)是由于十分復雜的接觸器、繼電器系統(tǒng)進行控制的,故障率較高。采用了變頻調速控制系統(tǒng)后,控制系統(tǒng)可大大簡化,可靠性大為提高。
3、提升系統(tǒng)的安全性,根據不同的重量,符合自動控制速度,可有效的避免超載的現(xiàn)象,杜絕事故發(fā)生。同時降低了維修工作量和維修費用。
4、提高系統(tǒng)的可靠性和改善起重機鋼結構性能。
由于變頻器自身具有完善的保護功能、自診斷功能和較強的抗干擾功能,實現(xiàn)主、付鉤合用一套起升裝置,小車自重減輕,升降平穩(wěn)加減速,減少起升和停止時的沖擊,改善了起重機鋼結構的性能。因此,整體系統(tǒng)的可靠性大為提高,龍門吊的故障率大大減低。
5、提高裝卸作業(yè)的穩(wěn)定性和裝卸效率。
系統(tǒng)具備隨時修改升降速度、加減速時間等工藝參數,使龍門吊始終能保持在最佳的運行狀態(tài),保證貨物能在空中準確定位,確保貨物的安全。加之系統(tǒng)的安全性、可靠性,既可以大大提高裝卸效率,更可提高作業(yè)效率,工作效率是沒裝變頻器的30%以上。
6、調速質量明顯提高,采用了變頻調速系統(tǒng)后,調速范圍有PG矢量控制時1:1000,無PG矢量控制時1:100,速度控制精度有速度傳感器矢量控制 0.01%,無速度傳感器矢量控制0.1%最高頻率,并且調速平穩(wěn),能夠長時間低速運行,具有很高的定位精度和運行效率。
7、節(jié)能效果提高顯著,繞線轉子異步電動機在低速運行時,轉子回路的外接電阻內消耗大量的電能。采用變頻調速系統(tǒng)后,非但外接電阻內消耗的大量電能可以完全節(jié)約,并且在起重機放下重物時,還可將重物釋放的位能反饋給電源。