邱盛軍
(中國(guó)鋁業(yè)股份有限公司廣西分公司 廣西平果縣 531400)
淺析變頻調(diào)速器在橋式抓斗天車(chē)中的應(yīng)用
邱盛軍
(中國(guó)鋁業(yè)股份有限公司廣西分公司 廣西平果縣 531400)
隨著科技發(fā)展的日新月異,變頻器的種類(lèi)與作用增多,在各領(lǐng)域中發(fā)揮著顯著的重要性。了解高性能變頻器的應(yīng)用發(fā)展過(guò)程和安裝環(huán)境,對(duì)于廣大用戶(hù)來(lái)說(shuō)尤為重要。本文介紹分析了橋式抓斗天車(chē)的負(fù)載特點(diǎn)以及根據(jù)其工作環(huán)境而改用變頻調(diào)速器,并介紹分析了變頻調(diào)速器的發(fā)展背景、變頻調(diào)速器的工作原理、變頻調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展、選擇方法以及變頻調(diào)速系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)和組成。
ABB變頻調(diào)速器;應(yīng)用:橋式抓斗天車(chē)
中國(guó)鋁業(yè)廣西分公司熱電廠燃運(yùn)車(chē)間一二期有4臺(tái)5t橋式抓斗天車(chē),滿斗抓煤量為2.5t,抓斗天車(chē)主要生產(chǎn)任務(wù)是負(fù)責(zé)給鍋爐車(chē)間配送合格燃煤及火車(chē)來(lái)煤的抓取堆放工作,每天輸送、抓取堆放2000多噸發(fā)電用煤。抓斗天車(chē)主要參數(shù):其電氣傳動(dòng)系統(tǒng)包括15kW大車(chē)電機(jī)兩臺(tái),2.2kW小車(chē)電機(jī)一臺(tái),30kW抓斗開(kāi)閉電機(jī)一臺(tái),30kW抓斗提升電機(jī)一臺(tái),均為繞線型轉(zhuǎn)子異步電機(jī),采用轉(zhuǎn)子串電阻實(shí)現(xiàn)有級(jí)調(diào)速運(yùn)行,但由于工作環(huán)境的影響及其傳統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)的限制,在實(shí)際工作中存在著很多問(wèn)題。
2.1 橋式抓斗天車(chē)的基礎(chǔ)了解
橋式抓斗天車(chē)起重機(jī)制為重工級(jí)機(jī)制,而其主要是由箱型橋架、抓斗小車(chē)、大車(chē)行走機(jī)構(gòu)、司機(jī)室以及電氣控制系統(tǒng)組成。橋式抓斗天車(chē)的主要機(jī)構(gòu)均采用交流變頻調(diào)速技術(shù),利用變頻器來(lái)靈活的驅(qū)動(dòng)電機(jī)等設(shè)備的運(yùn)行和停止。
橋式抓斗天車(chē)全部機(jī)構(gòu)的運(yùn)行均在司機(jī)室里進(jìn)行操作,而司機(jī)室周?chē)O(shè)有堅(jiān)實(shí)的保護(hù)屏障,從而保障了操作人員的安全,杜絕了安全隱患。
2.2 橋式抓斗天車(chē)的負(fù)載特點(diǎn)
在運(yùn)作過(guò)程中,橋式抓斗天車(chē)的負(fù)載操作十分復(fù)雜,負(fù)載時(shí),開(kāi)閉機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)抓斗抓取物料緊緊閉合,在抓斗閉合后,起升機(jī)構(gòu)快速運(yùn)作,使四根分別懸掛在起升機(jī)構(gòu)和閉合機(jī)構(gòu)的鋼絲繩均勻受力從而進(jìn)行起升工作。因此,在負(fù)載過(guò)程中,對(duì)轉(zhuǎn)矩的要求特別高,變頻調(diào)速系統(tǒng)在較低速度時(shí)仍然能夠輸出較大的轉(zhuǎn)矩,能承受四方向力矩的變化。
抓斗天車(chē)在電廠煤場(chǎng)中使用廣泛,其傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)對(duì)安全傳送運(yùn)輸煤炭作用效果不可小覷。早期的橋式抓斗天車(chē)所使用的電動(dòng)機(jī),在設(shè)備啟動(dòng)時(shí),啟動(dòng)電流極大,因此對(duì)設(shè)備的沖擊力大,設(shè)備容易損壞,噪聲大,設(shè)備使用壽命短,且由于沖擊電流過(guò)大,導(dǎo)致天車(chē)的操作難度大,容易引起不必要的麻煩。近年來(lái),隨著電力電氣電子科技的發(fā)展,變頻調(diào)速技術(shù)也不斷的更新,不僅使ABB變頻調(diào)速系統(tǒng)的傳動(dòng)設(shè)備可靠性極大的提高,還降低了制造設(shè)備所使用的生產(chǎn)成本,使其負(fù)載能力增強(qiáng)。
3.1 調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展
隨著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展,在生產(chǎn)運(yùn)作過(guò)程中對(duì)調(diào)速系統(tǒng)的要求也越來(lái)越高,而早期采用的電機(jī)主要使用繞線式電動(dòng)機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)天車(chē)的負(fù)載操作過(guò)程,但這種調(diào)速系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)沖擊電流大,對(duì)設(shè)備損害程度大,噪音大,需要耗費(fèi)大量的維修費(fèi)用,使用壽命短等缺點(diǎn)。
因此,隨著我國(guó)電力電氣電子科技的發(fā)展,電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)的性能也得到很大的提高,所使用的變頻調(diào)速系統(tǒng)除卻成本更加低廉外,被附加了更加優(yōu)越的制動(dòng)控制特性,在該行業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛的使用。
3.2 ABB變頻調(diào)速器的工作原理
ABB變頻調(diào)速器是主要用于控制和調(diào)節(jié)三相交流異步電動(dòng)機(jī)的速度,并具有穩(wěn)定的性能、豐富的組合功能、精準(zhǔn)的矢量控制技術(shù)、低頻高轉(zhuǎn)矩輸出、安裝簡(jiǎn)單、耗時(shí)少等的優(yōu)點(diǎn),因此,為廣大企業(yè)所喜愛(ài),被廣泛使用。
變頻器是利用調(diào)速裝置的通斷作用把電源電壓、頻率不變的交流電變成電壓頻率可變的交流電源,從而控制標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)機(jī)的速度和轉(zhuǎn)矩。
交流變頻調(diào)速技術(shù)擴(kuò)展了電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速范圍:從零開(kāi)始一直到遠(yuǎn)高于額定轉(zhuǎn)速,從而使貨物被傳動(dòng)過(guò)程中的工作效率得到了極大的提高。
3.3 變頻調(diào)速器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)
變頻器的內(nèi)部組成結(jié)構(gòu)主要由交流電的輸入、整流濾波環(huán)節(jié)、采樣電壓、電流電壓的逆變過(guò)程、驅(qū)動(dòng)電路、主控電路、電流電壓的輸出等組成。
橋式抓斗天車(chē)在煤場(chǎng)工作時(shí),由于煤場(chǎng)工作環(huán)境的惡劣,空氣中漂浮著大量的粉塵和有害氣體,因此對(duì)電氣設(shè)備的腐蝕損害極其嚴(yán)重,再加上機(jī)器設(shè)備工作量大,經(jīng)常容易導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)超負(fù)荷的運(yùn)行,損壞電機(jī)或是制動(dòng)負(fù)載系統(tǒng)中的其他重要機(jī)構(gòu)。運(yùn)用變頻調(diào)速系統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)天車(chē)進(jìn)行工作運(yùn)轉(zhuǎn),從而減少了機(jī)器設(shè)備損壞的情況,節(jié)約了生產(chǎn)成本,從而極大的提高了工作效率。
4.1 變頻器在抓斗天車(chē)使用過(guò)程中的具體運(yùn)作
4.1.1 整流慮波過(guò)程
整流慮波環(huán)節(jié)是將交流電壓轉(zhuǎn)化為直流電壓電源的過(guò)程。
4.1.2 采樣電壓過(guò)程
該過(guò)程是將直流電壓變化過(guò)程中所產(chǎn)生的數(shù)值的變動(dòng)輸送給主控機(jī)構(gòu)。
4.1.3 逆變環(huán)節(jié)
將直流電壓轉(zhuǎn)換為頻率電壓均可變的交流電源,并將其輸送給三相電源的過(guò)程叫做逆變環(huán)節(jié)。
4.1.4 驅(qū)動(dòng)環(huán)節(jié)
該環(huán)節(jié)消耗過(guò)多的回饋能量,保持直流母線電壓,將主控電路發(fā)出的控制指令轉(zhuǎn)換為逆變環(huán)節(jié)所需的矩形波型號(hào),并將相應(yīng)的矩形波傳送到相應(yīng)的逆變管。
4.1.5 主控電路
主控電路是變頻調(diào)速系統(tǒng)中的核心存在。它接收調(diào)速的有關(guān)信息,并作出相應(yīng)的運(yùn)算處理,最后生成相對(duì)的控制指令信號(hào),控制其他組件運(yùn)行以達(dá)到要求。
總而言之,在使用天車(chē)前,要根據(jù)相應(yīng)條件來(lái)調(diào)整變頻器的有關(guān)參數(shù),以保證在運(yùn)作中能夠整體調(diào)控變頻器的開(kāi)閉和升降過(guò)程的工作頻率和運(yùn)行加速時(shí)間,使其能與速度的變化相互協(xié)調(diào),保證抓斗在使用過(guò)程中四根鋼絲繩能夠協(xié)調(diào)配合,均勻受力。
4.2 變頻器使用效果
(1)使用了變頻調(diào)速系統(tǒng)的抓斗天車(chē)相較于使用傳統(tǒng)調(diào)速系統(tǒng)的天車(chē),具有運(yùn)行穩(wěn)定、系統(tǒng)可靠性高維護(hù)工作量少且成本低、使用成本低以及容易操作等的優(yōu)點(diǎn)。
(2)變頻調(diào)速器的使用減少了接觸器的數(shù)量,使電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行回路暢通無(wú)阻,從而降低了設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)事故的概率。
(3)使用了變頻調(diào)速器的抓斗天車(chē),操作更加簡(jiǎn)單靈活,因此反應(yīng)速度也相對(duì)提高。
(4)在企業(yè)收益方面,由于設(shè)備損壞頻率降低,維修花費(fèi)大幅度減少,設(shè)備成本降低,因此企業(yè)所獲利潤(rùn)同比增長(zhǎng)。
4.3 變頻器的選擇與使用注意事項(xiàng)
(1)變頻調(diào)速器的接地端子必須確保其可靠接地,以此來(lái)保證能有效去除射頻的干擾。
(2)變頻器與被驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)之間不能連有交流接觸器,防止斷流時(shí)產(chǎn)生過(guò)高的電壓以致?lián)p壞逆變器。
(3)應(yīng)該選用承載能力強(qiáng)的變頻器,以此來(lái)保證抓斗天車(chē)能夠安全穩(wěn)定的操作運(yùn)行。
(4)變頻器的加速減速時(shí)間要調(diào)配的合適,以確保抓斗的閉合和升降操作能夠協(xié)調(diào)一致。
(5)變頻調(diào)速器所處的環(huán)境溫度不宜過(guò)高,且要有較好的通風(fēng)環(huán)境。因?yàn)樽冾l器低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),電動(dòng)機(jī)自我冷卻保護(hù)變?nèi)酰匾獣r(shí)必須采用外部條件來(lái)進(jìn)行降溫,確保儀器設(shè)備的安全。
(6)變頻器輸出的一端不可以連接電容補(bǔ)償裝置,以避免高頻電波造成電容器過(guò)熱損壞以及變頻器過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作跳停以產(chǎn)生不必要的危險(xiǎn)。
因此,綜上所述,變頻調(diào)速系統(tǒng)是所有調(diào)速系統(tǒng)中最為理想最為安全的調(diào)速系統(tǒng),而采用了交直電流交互轉(zhuǎn)化方式的變頻器控制操作的橋式抓斗天車(chē)在運(yùn)行過(guò)程中也比其他天車(chē)安全可靠且容易操作,是未來(lái)抓斗天車(chē)運(yùn)行操作控制發(fā)展改進(jìn)的方向。
ABB變頻器在橋式抓斗天車(chē)中應(yīng)用,不僅僅解決了天車(chē)難操作、電氣故障率高、維護(hù)維修工作難度大等問(wèn)題,嚴(yán)重影響了天車(chē)在生產(chǎn)中的穩(wěn)定運(yùn)行。切實(shí)有效的提高了天車(chē)崗位人員易操作,降低了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度,還有降低了維護(hù)檢修工作量,對(duì)公司的節(jié)能降耗、節(jié)省了成本。而我們通過(guò)分析和借鑒ABB變頻器的天車(chē)上應(yīng)用的例子,熟悉掌握ABB變頻器的使用方式和各方面性能,更有必要認(rèn)真學(xué)習(xí)思考,提高自我水平,綜合素質(zhì),最終達(dá)到學(xué)以致用的目的。
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TH215
A
1004-7344(2016)15-0241-02
2016-5-3
邱盛軍(1983-),男,漢族,廣西北流人,技術(shù)員,助理工程師,大專(zhuān),主要從事設(shè)備點(diǎn)檢與維護(hù)與設(shè)備安全生產(chǎn)管理工作。