发表于：2008/11/18 10:08:00
#0楼
一、当前起重机控制的现状及存在的问题
1、目前起重机控制的现状
据有关报道，国外发达国家的起重机，很多都采用变频[/b]调速系统控制。即使在发展中国家的比例也比较高。我国虽然近几年对传统的起重机控制系统进行了一些变频[/b]调速系统改造，并且很多起重机生产厂家开始采用变频[/b]调速系统，但绝大部分用户仍然使用传统的“绕线式电动机转子串电阻调速系统”方式（以下简称传统的调速系统）。
2、 传统的调速系统存在的问题
2.1 传动性能差
传统的调速系统，虽然转子串接电阻实现了调速功能（也是有级的），但因为不能改变同步转速，致使传动系统机械特性很软，从而使速度的稳定性和调速精度很差。
而且大车通常有两台或四台甚至多台电动机驱动，更由于负载的变化、轨道的平整度、电动机参数的分散性等导致大梁扭动和行车上的电控设备的震动大，不但恶化了操作人员的工作环境容易疲劳导致操作失误，也降低了整个设备的使用寿命、稳定性、可靠性。
2.2 可靠性差
◆接触器频繁分、合，尤其操作人员频繁靠反接制动来稳钩（接触器在大电流情况下频繁分、合），经常造成接触器触点的烧结和电阻烧毁。
◆保护措施不完善，易发生电动机烧毁的现象。
◆制动闸皮承受比较大的冲击，磨损严重，需要经常检修、更换。
◆起重机的使用环境一般比较恶劣，并且绕线式电动机本身具有电刷、滑环等薄弱环节，需要经常进行维护、维修。
2.3增加能耗
起重机经常在低速状态下运行，大量的转差功率消耗在转子串接的电阻上（一般情况下可占总能耗的20%以上），从节能和经济两方面来讲，都不可取。
2.4增加了使用维修成本
设备使用寿命的缩短，以及可靠性差造成的停机，不但增加了维护工作量，而且导致设备使用成本的增加。
2.5危险性也比较高。起重机属于位能性负载，对安全性要求很高。
上述所有问题，都是采用绕线式电动机转子串电阻调速系统原理本身引起的。最终表现为设备的生产率受到限制（经常出故障处于停机、维修状态）、维护工作量大、使用维修成本上升。
二、变频[/b]调速系统改造
下面以我公司为某厂起重机变频[/b]系统改造为例，介绍变频[/b]器在起重机行业[/b]的应用。
1、设备改造总体要求
■改造范围
?现有电控柜全部拆除，采用新控制柜；
?联动操作台更换；
?所有电缆更换；
?配电屏更换；
?现场灯光、开车警示、上下车联络回路等保持不变；
?现场各检测开关如大车左右极限、小车前后极限、主、副起升机构的限位全部保留。
■改造要求
?尽量保留现有操作方式，以利操作人员操作；
?各机构改造后，仍为四档速度，各档级速度可以根据需要无级调整；
?采用plc和工业控制现场总线，减少接线和故障率；
?生产力不得降低；
?主副起升机构没有溜钩现象；
?系统应当具有抗震动和电网电压波动能力；
?完善的保护功能；
?详细工作状态和故障信号显示，便于操作人员监视、操控和维护人员维护；
?利用设备大修时间完成原设备的拆除和新设备的安装、调试。
2、改造方案
参见以下 “主回路方案图”和“控制方案图”。
图一
图二：控制方案图
3、控制原理
3.1主回路
具体配置如下：
■大车行走机构采用两台变频[/b]器，分别驱动一台电动机。其中一台为主机，另一台为从机。利用主从应用软件，保证两台电动机的速度同步和负荷平衡，防止大梁扭动和啃轨。
■小车机构变频[/b]器采用一台变频[/b]器。
■主起升机构和副起升机构，分别采用一台提升专用变频[/b]器（acc变频[/b]器）。
分别采用一台光电编码器，做速度反馈和控制检测用。
■所有变频[/b]器，采用斩波器加制动电阻实现制动功能。
■所有变频[/b]器配有各类标准的现场总线接口。
3.2控制系统（图二）
采用plc作为核心控制器件，采用工业控制现场总线，将plc、远程i/o、各机构变频[/b]器、触摸屏联结起来，减少电缆投资，减少接线和维护工作量，减少故障点。
■远程i/o和触摸屏安装于司机室。接受操作人员的指令，显示系统各种工况信息，以利于操作人员监视、操作和方便维护人员故障诊断与维修。
■plc安装于控制柜内。接收现场检测器件的状态信息、变频[/b]器等状态信息，控制系统运行。
■plc控制柜、变频[/b]控制柜，以及电阻制动柜安放在大梁上。
4、应当注意的问题
4.1 环境条件
起重机的工作环境一般都比较差：导电粉尘、水溅、腐蚀性气体、环境温度高，有些情况海拔高度高等。无论是plc、还是变频[/b]器，都受环境温度和海拔高度的影响比较大。因此必须严格按照相关使用条件使用，且考虑柜体的防护等级和通风散热方式。
4.2 旋转编码器
建议起升机构使用旋转编码器。一是作速度反馈用；二是作检测控制用。
很多用户认为变频[/b]器的调速精度高，以起重机对速度的精度要求不高为由，为节省费用、减小维护工作量往往不使用旋转编码器。这是认识上的误区。实际上，编码器是用来提高低速情况下电动机模型的速度和转矩计算精度，保证转矩验证、开闭闸等功能，进而保证系统安全和防止溜钩。
4.3 抗干扰措施
变频[/b]器的使用，不可避免的会带来一些干扰。因此必须采取一些合理的抗干扰措施，比如plc和变频[/b]器的安装、电缆走线，应充分考虑系统的emc兼容性。
5、系统改造后的效果
根据改造后设备的运行情况以及用户的反馈信息，有以下几个特点：
5.1系统启、制动快速（相对于非dtc控制模式的变频[/b]器）而且启动过程平稳（可以明显感觉到）。
5.2故障率大为降低，维护工作量大为减少。用户反映：多年以来，运行稳定、可靠；操作简单灵活；生产率比以前大为提高。
5.3安全性明显提高。有一次维护人员错误短接了起升机构的限位开关，操作人员操作失误造成起升机构过卷，系统产生制动保护，避免了事故发生。
5.4 系统维护方便。因为提供了完善、详细的系统运行状态信息和故障信息而使故障诊断变得十分容易，使维护工作简单快捷。
5.5 没有出现过溜钩现象。
三、结论
起重机行业采用变频[/b]器调速系统，不仅能满足起重机工艺要求，而且克服了传统调速系统存在的问题。同时可以通过变频[/b]器参数设置很多种保护功能，使系统保护更加完备。
变频[/b]调速系统的改造，一次性的成本投入是比较大的。但从节能、提高生产率、降低使用成本、提高安全性等方面来看，也就是说综合考虑性能、价格、经济等因数，是值得的。
为了降低一次性的投入，据我们多年的经验，可以采取如下措施：
1、 非位能性负载机构如大车、小车，可以采用一台变频[/b]器驱动两台电机；
2、 变频[/b]器的选型要适当；
3、 可以考虑利用原来的绕线式电机或者仅更换起升机构的电机为变频[/b]电机；
4、 可以不用plc和现场总线。
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