在河南神馬集團(tuán)尼龍化工有限責(zé)任公司電氣廠,煤場(chǎng)橋式起重機(jī)是重要生產(chǎn)設(shè)備,它起著把煤從煤場(chǎng)運(yùn)往煤倉(cāng)的重要任務(wù),如出現(xiàn)故障,將嚴(yán)重影響生產(chǎn)。
　　
　　系統(tǒng)概述
　　
　　橋式起重機(jī)具有4個(gè)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(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)完成，其中大車行走由2臺(tái)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，小車行走、抓斗升降、抓斗開閉分別由1臺(tái)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，這5臺(tái)電動(dòng)機(jī)均為繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)。大小車行走、抓斗升降、抓斗開閉分別有三擋速度，由切換轉(zhuǎn)子回路電阻實(shí)現(xiàn)速度的調(diào)整，為有級(jí)調(diào)速，對(duì)電動(dòng)機(jī)及電網(wǎng)的沖擊較大，對(duì)其他電氣設(shè)備有較大影響。
　　
　　橋式起重機(jī)電氣系統(tǒng)由空氣開關(guān)、接觸器、刀閘開關(guān)、過電流繼電器、時(shí)間繼電器、凸輪控制器、限位開關(guān)、門開關(guān)等元件組成。保護(hù)類型主要有:①過電流保護(hù)，由過電流繼電器實(shí)現(xiàn)，當(dāng)電動(dòng)機(jī)過流時(shí)，過電流繼電器動(dòng)作斷開電源。②零位保護(hù)，是指小車、大車及抓斗的凸輪控制器的零位觸頭，只有3個(gè)凸輪控制器都放在控制器的零位時(shí)，才允許接通電源。③安全門開關(guān)，分別為橋式起重機(jī)前后端梁門、控制室艙門上的安全開關(guān)，當(dāng)門打開時(shí)，自動(dòng)切斷電源，以防觸電。④緊急開關(guān)，當(dāng)發(fā)生緊急情況時(shí)，可以切斷電源。⑤限位開關(guān)，為小車、大車左右限位開關(guān)、抓斗上升限位開關(guān)、抓斗開限位開關(guān)，當(dāng)其中任何一個(gè)開關(guān)動(dòng)作后，橋式起重機(jī)斷電，必須將手柄退至零位，使機(jī)構(gòu)反向運(yùn)行才能退出極限位置。⑥失壓保護(hù)，當(dāng)橋式起重機(jī)電壓下降很多或斷電時(shí)，主接觸器釋放，斷開總電源。⑦短路保護(hù)，空氣開關(guān)起短路保護(hù)作用，當(dāng)橋式起重機(jī)內(nèi)部發(fā)生嚴(yán)重短路故障時(shí)，切斷總電源，防止事故擴(kuò)大。
　　
　　操作橋式起重機(jī)前，應(yīng)檢查前后梁端門及控制室艙門是否關(guān)好，關(guān)好后則合上總開關(guān)，按起動(dòng)按鈕，主電路接通，橋式起重機(jī)進(jìn)入運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。然后在控制室內(nèi)，操作小車、大車及抓斗的凸輪控制器，接通各電動(dòng)機(jī)控制回路，實(shí)現(xiàn)橋式起重機(jī)的各項(xiàng)功能。
　　
　　由于系統(tǒng)中應(yīng)用了大量的接觸器、繼電器等電器元件，工作時(shí)，這些元件頻繁動(dòng)作會(huì)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(dòng)等，產(chǎn)生大量故障，造成橋式起重機(jī)不能很好工作。
　　
　　系統(tǒng)改造
　　
　　采用變頻器改造電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，有很多優(yōu)點(diǎn):①變頻器驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)時(shí)，速度變化非常平穩(wěn)，為無級(jí)調(diào)速，電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)沖擊電流小。②通過控制變頻器的運(yùn)行，就可改變電動(dòng)機(jī)運(yùn)行方向及速度的大小。③變頻器自身保護(hù)功能齊全，如過流、過載、過壓等都能及時(shí)報(bào)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(duì)電網(wǎng)的沖擊。⑤采用變頻器控制電動(dòng)機(jī)后，由原來的接觸器、繼電器等有機(jī)械觸頭的繼電控制系統(tǒng)變?yōu)樽冾l器無觸頭輸出控制，減少了故障率，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
　　
　　系統(tǒng)改造后保留原電動(dòng)機(jī)，將其轉(zhuǎn)子集電環(huán)短接，拆除調(diào)速電阻。原電氣控制系統(tǒng)拆除，保留原安全門開關(guān)、限位開關(guān)。保留原大、小車，抓斗凸輪控制器，并根據(jù)工作實(shí)際的需要，把大車由左右三擋調(diào)速，改為左右兩擋調(diào)速，小車由前后三擋調(diào)速改為前后一擋運(yùn)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(gè)橋式起重機(jī)電氣系統(tǒng)由歐姆龍公司CQMlHCPU系列PLC控制，變頻器通過開關(guān)量端子接受PLC的控制信號(hào)，改造后的系統(tǒng)如附圖所示。　　
　　變頻器采用安圣電氣公司生產(chǎn)的TD3000系列高性能矢量控制變頻器。根據(jù)需要有4臺(tái)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(dòng)運(yùn)行時(shí)回饋的能量，每臺(tái)變頻器都連接了制動(dòng)單元及制動(dòng)電阻來釋放能量。每臺(tái)變頻器均連接直流電抗器來改善功率因數(shù)。為了減少對(duì)電網(wǎng)的諧波污染，每臺(tái)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(shí)也抑制了輸入電流峰值，有利于提高整流二級(jí)管的壽命。電源輸入端采用空氣開關(guān)作為變頻器的短路保護(hù)。
　　
　　PLC輸入信號(hào)通過輸入模塊輸入。PLC輸出信號(hào)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(yùn)行，來控制電動(dòng)機(jī)的正、反轉(zhuǎn)和電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)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(jī)運(yùn)行前首先要關(guān)好橋式起重機(jī)前后端梁門和艙門，然后按下起動(dòng)按鈕，啟動(dòng)PLC，大車、小車、升降、開閉4個(gè)變頻器前的接觸器閉合，各變頻器帶電，此時(shí)可在控制室對(duì)橋式起重機(jī)進(jìn)行各種操作，如大小車的行走，抓斗的升降和開閉。命令的發(fā)出，是操作大車、抓斗、小車各個(gè)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(zhí)行操作任務(wù)。
　　
　　故障處理
　　
　　1）當(dāng)變頻器檢測(cè)到各種故障時(shí)，變頻器停止輸出，變頻器內(nèi)部的故障繼電器與編程繼電器動(dòng)作，斷開相應(yīng)的抱閘電動(dòng)機(jī)控制回路，抱閘電動(dòng)機(jī)斷電且抱閘制動(dòng)，控制室內(nèi)對(duì)應(yīng)的變頻器故障指示燈亮，同時(shí)變頻器控制面板顯示故障代碼，然后根據(jù)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(fù)位按鈕，把撞到限位的車或抓斗開回來。