摘要：采用现代交流变频调速和可编程控制技术，对传统的桥式起重机的电力拖动系统进行技术改造，使桥式起重机实现平稳操作，提高运行效率，改善超负荷作业，消除起制动冲击，减少电气维护，降低电能消耗，提高功率因数等均可取得良好实效。基于此，本文主要对变频器在桥式起重机中的应用进行分析探讨。
关键词：变频器；桥式起重机
1前言
桥式起重机是非常普遍的一种起重机械，包括起升机构，大、小车行走机构。依靠这些机构的配合动作，可使挂在吊钩或其他取物装置上的重物在一定的立方形空间内起升和搬运，被广泛应用于车间、仓库或露天场地。
2主要电气设备及控制要求
2.1起重机主要电气设备组成
邯钢8#高炉出铁厂所使用的桥式起重机的大车行走机构有两台电机驱动，小车行走机构由一台电机驱动，分别由两台变频器控制，主钩和副钩均由一台电机驱动，分别由两台调压调速器控制。电气控制主要由一台西门子CPU224模块完成。
2.2控制要求
采用先进的变频器调速和可编程控制技术，对桥式起重机的拖动系统技术改造后，使起重机实现平稳操作，提高运行效率，改善超负荷作业，消除起制动冲击，减少电气维护，降低电能消耗，提高功率因数等均可取得良好实效。改造后的系统还具有过电流、过电压、欠电压和输入断相保护，以及变频器超温、超载、超速、制动单元过热、I/O故障保护、电动机故障保护等功能
3变频器主要控制功能及参数设定
3.1恒U/f控制模式和转矩补偿
恒U/f控制模式是变频器最基本的控制模式，又称恒压频比控制模式，是一种结构简单的开环控制方式。一般桥式起重机均采用此种控制模式，根据异步电动机的电磁特性，为保持电动机有足够的转矩和铁心磁通又不过分饱和，要求电动机在改变频率的同时也要改变电压，即U/f=常量。8高炉出铁厂的桥式起重机便采用恒U/f控制模式，但该模式存在一个问题：低频时转矩不足——当频率比较低时，其输出电压也比较低，由于电动机定子绕组的电阻值是不变的，在低频时使流过绕组的电流下降，电动机的转矩不足。解决方案是修正转矩补偿曲线，修改参数选择低频提升曲线，提高电动机低频转矩，原则是电动机即正常起动，又不过流，能正常拖动负载，又不造成电能的浪费。如图所示：
3.2设置回避频率
回避频率又称跳跃频率、跳转频率。在机械传动中不可避免的要发生振动，其振动的频率与电动机的转速有关。在无极调速时，当电动机的转速等于机械系统的固有频率时，振动加剧，甚至使系统不能正常工作。为了避免使机械系统发生谐振，采用回避频率的办法，即将发生谐振的频率跳过去。根据实际情况将需要回避的频率设置为7HZ,范围为3HZ,这样变频器工作在6-8HZ之间的频率被回避，避免了谐振的发生。
3.3加速时间设定
变频器加速时间的选择是与电动机的转子及拖动负载的惯性紧密相关的。交流异步电动机在工频直接起动时，起动电流是额定工作电流的4-7倍，这时因为刚起动的转子转速为0，转速差太大造成的。如果变频器的频率上升速度很快，在很短的时间内达到设定频率，电动机及拖动系统由于惯性原因跟不上频率的变化，将使起动电流增加而超过额定电流使变频器过载，因此必须合理设置加速时间。
在生产机械的工作过程中，加速或起动过程属于一种运行状态转换到另一种运行状态的过程。从提高劳动生产率的角度出发，加速时间一般应该越短越好。但加速时间过短，容易因“过电流”而跳闸。8高炉起重机在使用过程中就经常由于岗位工人操作太快而导致过流保护。所以设定加速时间的基本原则，就是在不发生过流的前提下，越短越好。实际生产中变频器采用多段速控制模式，我们适当加大没段速度的加速时间，保证工作电流在合理的范围之内。
3.4加速曲线设定
加速曲线共有3种上升方式。
1）线性上升方式。线性上升方式的上升频率与时间呈线性关系，如图a所示。线性上升方式适用于一般要求的场合。
2）S形上升方式。S形上升方式开始时上升速度较慢，以后加快，到上升时间快结束时上升速度又减慢，上升曲线成S形，如图b所示。S形上升曲线多应用在传送带、电梯等对起动有特殊要求的场合。例如电梯的曳引电动机，在起动时加速度较小，使人感觉起动平稳，随后加速度逐渐增大；当加速度将要结束时，加速度又减小，使乘坐者感觉舒适。
3）半S形上升方式。半S形上升方式有分正半S形（图c中曲线1所示）和反半S形（图c中曲线2所示）两种。正半S形上升方式适合于大转动惯性负载，因为惯性较大，在起动开始时速度上升较慢，当转动起来以后再进入线性升速方式。反半S形上升方式适合于泵类和风机类负载，因为这类负载起动开始时阻力很小，可增加起动速度，随着转速的增加，阻力加大，这时上升速度减慢。
对于桥式起重机来说，工作时主钩或副钩挂有重物时，电机所带整体负载惯性较大，起动时速度不宜过快，所以选用正半S形加速曲线，可有效降低机械传动冲击，延长电机及机械设备的使用寿命。
4结语
采用先进的交流变频调速系统具有显著优势：调速范围宽，可实现无极调速；软起动，软停止的功能降低了机械传动的冲击，可明显改善钢结构的承载性能，延长了起重机的使用寿命；采用变频调速系统后，可完全杜绝操作人员违章操作（例如打反转）；具有自动节能操作模式，能较大提高系统的功率因数和整机工作效率，节能效果显著，平均节电可达20%以上；具有全中文触摸屏监控系统，通过人机界面进行系统故障自检和处理功能，方便技术人员和操作人员的维护与现场监控，并大幅度减少维护时间及费用。
参考文献：
[1]丁斗章.变频调速技术与系统应用[M].北京：机械工业出版社，2005.
[2]吴志忠，吴加林.变频器应用手册[M].3版北京，机械工业出版社，2008.
论文作者:王振,王征辉,刘丹
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年3月上
论文发表时间:2017/7/4
标签：变频器论文; 频率论文; 电动机论文; 方式论文; 转矩论文; 曲线论文; 时间论文; 《建筑学研究前沿》2017年3月上论文;