（中国葛洲坝集团机电建设有限公司西南安装处 云南临沧 675805）
摘要：随着工业生产对起重机调速性能要求的不断提高，传统的桥式起重控制系统已不能满足生产实际的需要。传统的桥式起重机控制系统主要采用继电器和接触器进行控制，采用交流绕线串电阻的方法进行启动和调速，这种控制系统存在可靠性差，故障率高，电能浪费大，效率低等缺点。因此根据桥式起重机的运行特点，将可编程序控制器与变频器结合应用于桥式起重机控制系统，大大提高了操作精度和稳定度，综合保护功能完善，便于及时发现、查找、处理故障。
关键词： 漫湾电厂 变频器 桥式起重机 应用
1前言
漫湾电厂于1986年5月开工建设，1993年6月30日首台机组投产发电。虽然电厂起重机械设备的使用频率不及港口与货运领域，但是对电厂机组的年度检修与日常维护工作有着不可或缺的地位。因此起重设备能够平稳运行且具备良好的调速性能是每一个起重设备特种人员一直所追寻的目标。
2 漫湾电厂起重设备简介
桥式起重机各个领域均有着广泛的应用，其作用主要用来实现物体的升降和转运。桥式起重机工作环境恶劣且任务重，它能否正常工作直接影响到企业的生产效率，甚至关系到人身和设备的安全。漫湾电厂共计23台起重设备，它们分别在电厂各项工作中扮演着不同的角色。漫湾电厂一期75/20t桥式起重机主要由75t主钩、20t副钩及10t电动葫芦组成，它主要承担着电厂一期机组的机电安装、设备改造、机组维护和检修任务，是电厂一期机组重要的起重吊运设备。
一期75/20t桥式起重机改造之前自2003年改造投运至2015年已运行12年，许多设备使用年限较长且其控制系统已不能满足现场工作的使用要求。整套控制系统自适应能力较差，主副钩电机的启动方式采用星三角变换属于传统的控制方式，在起吊物体时常会出现抖动现象，存在高空落物与溜钩的风险。大车、小车、起升机构保护装置配置不齐全，在桥式起重机起吊重物时存在很大的安全隐患。
3 改造方案
改造的控制系统主要由S7-300可编程控制器与S120系列变频器组成。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆保留原有起升机构电动机的高、中、低档速度调节功能；起升机构能起吊1.25倍额定载荷的重物，且能可靠停住不溜钩；配置短路保护和过流保护、失压保护、零位保护、缺相保护、限位保护、过载保护、主隔离开关和断开总电源的紧急开关，以及联锁保护；变频器支持中文界面，方便维修人员操作和维护，系统具有足够的调速范围和良好的低频转矩特性；大车控制停车要求实现零速抱闸，停车平稳，全速受控，不得出现停车冲击现象。
PLC各模块配置符合桥机控制、监测、保护等功能的要求。司机室联动台增加触摸屏监视功能；在触摸屏上能监视全部机构运行状态、所有报警信号、起升重量等的显示；联动台上设置相应的故障检测和故障复归按钮，以及相对应的开关、按钮及指示灯。
4 变频器在改造中应用
变频器是利用电力半导体元器件的通断作用将工频电源变换为另一频率电源的电能控制装置。它具有过载、过压、欠压、短路、接地等保护功能，具备各种预警、预报信息和状态信息及诊断功能，便于调试和监控。利用Profibus接口通讯将变频器上述相关信号直接上送至PLC控制系统与触摸屏，通过将所有报警信号汇总至司机室触摸屏中以满足起重作业司机对整个起重设备各机构进行实时的监控。同时电机转速、电压及电流等相关模拟量信号也上送至触摸屏中操作人员及时对各机构运行速度进行精准控制和调整，从而提高操作的准确和安全性能。
主、副起升机构上升和下降，大、小车前行和后行均采用四档调速，调速方式为变频调速，速度控制精准，以达到平稳启动和平稳停止的效果；变频器速度命令采用通信给定和硬件给定两种方式，当其中一种控制方式出现故障时可以切换为另外一种控制方式。通过变频器与PLC之间的通讯功能实现各操作机构的相关保护既增加了设备动作的可靠性也简化了控制元器件的使用量。
变频器内置了制动逻辑控制器用来控制抱闸接触器的动作，当接收到启动命令时变频器首先对电动机进行预励磁然后输出速度和转矩。如果转矩正确制动器松开，电动机将按照正常的加速时间运行。如果在转矩错误且检测到了任何故障则传动跳闸停车，并在监控系统中报出相关报警信号。启动命令消失后电动机将按减速时间减速到相对零速，当接到零速信号反馈后制动器松开命令取消，在制动器动作时间内电动机将保持励磁和转矩输出，直至制动器闭合完毕，有效地预防了溜钩事故的发生。
5 改造后的效果
通过将桥式起重机的各种信号与触摸屏统一规划设计，将触摸屏作为信息及处理终端，实现对桥式起重设备各个机构的实时监测，从而提高起重作业人员的工作效率、操作的舒适性和减轻工作量。
改造后一期75/20t桥式起重机相比其他传统的起重机运行较为平稳、制动平缓；运行中加、减速时整机振动和冲击相比改造前明显减小，在安全性提高的同时也延长了起重机机械部分的寿命。主、副起升和大、小车行走机构系统具有足够的调速范围和良好的低频转矩特性，大车控制停车实现了零速抱闸，停车平稳，全速受控，没有出现停车冲击现象； 因变频调速系统可以根据现场情况灵活调整各档速度和加、减速时间，使得该台桥式起重机操作更加灵活。
变频调速以其体积小、通用性强、动态响应快、工作频率高、保护性能完善、可靠性好、使用方便等卓越的性能而优于以往的任何调速方式；使用变频器控制电机的运行控制，可以实现电机的软启动，让电机具有很快的动态响应并且实现无级调速；另外对电机的一些参数做到补偿；对电源的缺相、欠压、过压、过流等都能做到及时、准确的检测而自动采取应变措施保护电机。
原拖动系统是在运动的状态下进行抱闸的，采用变频调速后，可以在基本停住的状态下进行抱闸，闸皮的磨损情况大为改善；原系统是由十分复杂的接触器、继电器系统进行控制的，故障率较高。采用了变频调速控制系统后，控制系统内部接线得到了很大的改善，可靠性大为提高。
6总结
漫湾电厂一期75/20t桥式起重设备控制系统自改造投入运行以来，一直运行良好，调速性能优异、定位准确、操作简单、故障率低、维护方便，大大地提高了企业生产效率。变频器故障率低且易于维护，整个系统适应性强，起动转矩和低速转矩高，速度响应快，调速范围宽，各档位速度可任意设置，加减速时间可调，使该起重机具备了起重设备应用所需的全部控制和安全功能，确保了安全可靠地运行。智能人机界面系统具备了完善的保护及监控功能，使操作者随时掌握整个系统的状态，故障处理更加简便快捷。
参考文献
[1] 万大千 朱丽宁，变频器、软启动器及PLC实用技术手册。
[2] 西门子S120系列变频器使用说明书。
作者介绍：姚绿清，助理工程师，一直从事水电厂特种设备的操作及维护工作。
论文作者:姚绿清
论文发表刊物:《电力设备》2016年第15期
论文发表时间:2016/11/3
标签：变频器论文; 电厂论文; 转矩论文; 控制系统论文; 设备论文; 桥式起重机论文; 触摸屏论文; 《电力设备》2016年第15期论文;