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台达变频器在门式起重机气改造中的应用
基本介绍
门式起重机俗称龙门吊,是铁路货运系统中应用广泛的一种起重机械。传统的门式起重机拖动系统比较常见的是采用绕线转子异步电动机，通过改变转子回路内电阻调速。优点是使用可靠。缺点是能耗较大，起升机构启动停止时电机会过载,制动器易损坏，重物难以准确定位。门式起重机电气改造可发扬其优点,克服其缺点。本文介绍了台达为36吨/16吨门式起重机提供的变频器电气改造方案。
方案介绍
门式起重机的结构主要包括：
1、起升机构：拖动重物升降运动。由绕线电动机、制动器等组成。一般有两个起升机构，主起升机构(主钩)和副起升机构(副钩)。
2、大车：拖动整台门式起重机沿着大车轨道运动。由绕线电动机、制动器等组成。
3、小车：拖动重物及主钩(副钩)运动。由绕线电动机、制动器等组成。
4、机械部分
5、电气控制系统：电源采用三相380V/50Hz供电。
台达变频器改造方案：
电气系统主要由可编程控制器、变频器、制动单元、制动电阻、行程开关等组成。 见图1
1、起升变频器
台达变频器高功能磁束矢量控制VFD-V系列，控制方式：正弦波；PWM方式启动转矩：0.5 Hz150%以上;速度控制范围:1:100(外接PG可达1:1000)及其它控制特性;完善的保护机能。
主钩-63kW电机和副钩-42kW极电机共享一台VFD-750V43A；VFD-750V43A可同时储存两组电机参数，可方便地进行两台电机切换控制。采用无PG矢量控制方式。
2、大车变频器
台达变频器高功能矢量控制VFD-B系列，控制方式：正弦波SPWM方式启动转矩：1Hz150%；过负载耐量：额定输出电流的150%一分钟及其它控制特性；完善的保护机能。4台13kW电机选用VFD-750B43A。采用V/F控制方式。
3、小车变频器
2台6.3kW电机选用VFD-220B43A。采用V/F控制方式。
4、PLC控制电路
电气控制系统采用PLC控制起升、大车、小车变频器的运行。PLC接受联动台主令信号输出运行信号和多段速指令给变频器运行。起升机构、大车、小车独立运行。
PLC输入信号：联动台的主令信号（起升、大车、小车的速度文件位）；限位开关；变频器的报警信号；起停按钮等。
PLC输出信号：变频器的运行信号及多段速信号；制动器动作信号；故障指示等。
系统特点：
节省能耗：Ô拖动系统通过滑环和电刷在转子回路内串入电阻，由接触器控制串入电阻的多少来控制转速。其转速的下降是通过在转子的外接电阻中消耗能量来实现的；转速越低，损失功率越多。采用变频调整，异步电动机频率改变后其机械特性基本上平行于自然机械特性，因此其转差在不同转速下基本不变，损失功率与额定转速时基本相同，节能效果相当明显。
简化溜钩处理：Ô拖动方式的措施是启动时让电动机和制动电磁铁同时通电；此时，制动器未完全打开，电动机过载。制动电磁铁在电动机断电前一断时间（约0.6秒）提前断，在制动器抱紧的过程中，电动机也会过载，而且闸皮与制动轮之间产生滑动摩擦，影响制动器的寿命，同时不易准确定位。高性能矢量变频器在零速或输出起动频率（0.5Hz以上时转矩可达150%以上）时有足够大的转矩（150%以上），启动时可在变频器输出到起动频率预励磁，电动机转矩建立后再打开制动器。停止时变频器输出到起动频率时，制动器断电；当输出频率为0时,变频器停止运行。这样就有效地解决了溜钩；而且制动器动作时，重物已¾静止，闸皮与制动轮几乎没有相对运动，磨损很小；同时很容易定位。
综上所述，变频调速能耗低，溜钩处理简单，制动器磨损小，定位容易；而且起停平滑，减小机械冲击。门式起重机¾电气改造后¾6个月的运行检测节能27%；起动平滑，机械冲击小；定位准确。全国约800台门式起重机中500台左右有变频改造的可能。这种改造尚有进一步性能提升的可能：如加装一台变频器拖动副钩；加装编码器作死Ñ环控制；配置触摸屏监控运行状态。
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