張棟梁++杜尚棟

[摘 要]起重機作為常見的物料搬運設(shè)備，在工業(yè)生產(chǎn)中有著不可替代的作用。所以提高橋式起重機的運行效率，確保運行的安全可靠性是十分重要的。加強對橋式起重機電氣應急運行技術(shù)的進一步研究與開發(fā)，能夠更好地解決橋式起重機因發(fā)生電氣故障而無法正常有效工作的問題，從而確保了起重機的工作效率與質(zhì)量。本文筆者簡述了起重機電氣應急系統(tǒng)的重要性，并在此基礎(chǔ)上介紹了大小車應急系統(tǒng)及起升機構(gòu)單動控制技術(shù)的設(shè)計原理和方案。

[關(guān)鍵詞]起重機 電氣故障 應急 調(diào)壓調(diào)速 PLC

中圖分類號：TH215 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）17-0264-01

隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)及現(xiàn)代控制理論的發(fā)展，定子調(diào)壓調(diào)速和交流變頻調(diào)速等技術(shù)作為高新技術(shù)，運用到起重機上可以使得起重機的整體特性得到很大的提高。再加上PLC，HMI起重機管理系統(tǒng)的介入使得整個系統(tǒng)更加完美可靠。不過在具體的運行過程中仍然會出現(xiàn)各種緊急事故，需要我們不斷進行技術(shù)的研究開發(fā)，以進一步提高系統(tǒng)運行效率。在本文以某鋼鐵集團公司第二煉鋼廠加料跨7號橋式起重機為例對起重機應急運行技術(shù)的設(shè)計與應用進行論述。由于煉鋼生產(chǎn)節(jié)奏快，起重機作業(yè)率高，而近幾年該起重機電氣故障頻發(fā)，已嚴重影響了生產(chǎn)。為此，起重機開發(fā)了電氣應急運行技術(shù)。通過實際應用證明，開發(fā)的電氣應急運行技術(shù)有效解決了起重機出現(xiàn)電氣故障不能正常使用的問題。

1、電氣控制系

7號橋式起重機有大車、主小車、副小車、前鉤、后鉤5個機構(gòu)，其控制系統(tǒng)以西門子S7-200編程控制器為核心，各機構(gòu)采用定子調(diào)壓調(diào)速或變頻控制。各機構(gòu)控制系統(tǒng)為：大車運行機構(gòu)由1臺定子調(diào)壓調(diào)速裝置調(diào)速及接觸器換相控制4臺30 k W的繞線式電機。主副小車運行機構(gòu)分別由1臺定子調(diào)壓調(diào)速裝置調(diào)速及接觸器換相控制1臺15 k W的繞線式電機。前、后鉤起升機構(gòu)分別由2臺變頻器調(diào)速分別控制2臺110 k W的變頻電機，且前、后鉤的2臺變頻器采用主從聯(lián)動控制。

2 、技術(shù)開發(fā)

1）當大小車機構(gòu)出現(xiàn)電氣設(shè)備故障時，通過應急系統(tǒng)，人工切換，立即恢復該起重機的大小車運行功能。2）當前后鉤出現(xiàn)電氣設(shè)備故障時，通過所設(shè)計的單動控制技術(shù)，立即恢復前后鉤的起升功能。3）在正常運行情況下，應急系統(tǒng)及單動控制技術(shù)與原工作系統(tǒng)不發(fā)生沖突，能將各機構(gòu)的電氣故障隔離，整套電氣控制系統(tǒng)安全可靠運行，并可以快速切換。

3、大小車應急系統(tǒng)

3.1 設(shè)計原理

大小車機構(gòu)采用定子調(diào)壓調(diào)速裝置調(diào)速及正反轉(zhuǎn)接觸器換相控制技術(shù)，依其技術(shù)相似特點，設(shè)計一套應急系統(tǒng)供大小車3個機構(gòu)共享使用，見圖1。

3.2 主回路控制設(shè)計

選用 1 臺平移型可控硅內(nèi)部換相的定子調(diào)壓調(diào)速裝置 A1，其輸出端并聯(lián) 3 個刀開關(guān)，分別至大車和主副小車的電機定子線。通過閉合總開關(guān)和相應的刀開關(guān)，選擇應急系統(tǒng)所要切換至所要代替機構(gòu)的運行，并將原機構(gòu)的控制電源及主回路電源切斷，實現(xiàn)對電氣故障的有效隔離。

3.3 換相控制技術(shù)設(shè)計

應急系統(tǒng)采用QY2-260Y/T5內(nèi)部可控硅換相定子調(diào)壓調(diào)速裝置，相比原控制系統(tǒng)，可避免外部接觸器故障，降低該應急系統(tǒng)的故障率。該裝置容量按大車電機計算，即能滿足大車又能滿足小車機構(gòu)使用。

3.4 應急系統(tǒng)控制設(shè)計

應急系統(tǒng)的運行由PLC控制，當應急系統(tǒng)切換至某機構(gòu)運行時，PLC程序?qū)⒛硻C構(gòu)主令信號轉(zhuǎn)換成對應急系統(tǒng)的控制，并通過PLC封鎖對某機構(gòu)的控制輸出及切斷控制回路電源，以確保對所代替機構(gòu)系統(tǒng)的有效隔離。PLC系統(tǒng)是穩(wěn)定可靠的，但是由于鑄造起重機高溫、粉塵、震動、滑線電壓波動大等特殊使用工況，PLC系統(tǒng)出現(xiàn)異常的可能性是存在的，特別是通訊等偶爾出現(xiàn)異常，現(xiàn)場操作維護人員難以在短時間進行排查處理，容易影響生產(chǎn)甚至造成事故，因此在此次改造中設(shè)置了應急操作盒以及相應的控制電路，滿足在PLC系統(tǒng)出現(xiàn)異常情況下的起重機操作運行要求。應急操作部件—應急按鈕盒的連接簡便：通過專門設(shè)計的航空插頭可簡便快速連接，控制方式的切換方便，為確保系統(tǒng)的安全，僅將PLC系統(tǒng)的電源斷路器斷開即可進行應急操作。鑒于應急操作的原因—PLC出現(xiàn)異常，因此應急操作對各機構(gòu)僅通過I/O端子控制，同時應急操作設(shè)計具備相應的安全保護，滿足起重機安全操作。應急按鈕盒以及連接航空插頭。應急操作便于快速開動起重機，降低甚至杜絕次生事故危害，對相應場合鑄造起重機具備推廣價值。應急系統(tǒng)設(shè)計了3路抱閘控制，分別控制大車、主副小車機構(gòu)的抱閘系統(tǒng)；應急系統(tǒng)分別對各機構(gòu)設(shè)計了過流保護，并將過流信號輸入PLC中。

3.5 PLC 控制程序設(shè)計

在PLC原程序基礎(chǔ)上，增加各機構(gòu)與應急系統(tǒng)之間切換的控制程序，主要實現(xiàn)各機構(gòu)主令與應急系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換控制和過流保護等。并且應急系統(tǒng)與原機構(gòu)控制程序聯(lián)鎖，主令控制器在應急系統(tǒng)和所被代替機構(gòu)中只控制其中1套系統(tǒng)。

4、起升應急技術(shù)

4.1 設(shè)計原理

前后鉤分別由2臺變頻器（西門子6SE7035）單獨控制2臺起升電機，采用主從控制方式，以及前后鉤主從變頻器分別由PLC程序聯(lián)動控制。當前后鉤的某個變頻器或電機出現(xiàn)故障時，采取將發(fā)生故障的變頻器或電機隔離停用，采用另外1臺電機運行，使起升機構(gòu)繼續(xù)運行。

4.2 單動技術(shù)方案

1）從動變頻器單動控制技術(shù)將從動變頻器的參數(shù)P587=1改為0，并把主動變頻器電源切斷及短接其輸入PLC相關(guān)的信號。此時主動變頻器已經(jīng)停用，從動變頻器變成主動單動運行。2）主動變頻器單動控制技術(shù)將從動變頻器電源切斷及短接其輸入PLC相關(guān)的信號。此時從動變頻器已經(jīng)停用，主動變頻器單動運行。

結(jié)語：

上述新技術(shù)、新方法在鑄造起重機的電氣系統(tǒng)的設(shè)計、改造使用中具有明顯的現(xiàn)場使用意義，解決了以往鑄影響造起重機使用中的很多典型問題，在冶金企業(yè)鑄造起重機的實際應用中具備很好推廣價值?？偠灾?，對電氣應急運行技術(shù)的進一步開發(fā)與研究，能夠使起重機在出現(xiàn)問題后迅速切換到應急體系，將正在進行的工作順利完成，避免因該起重機故障而影響工作效率與質(zhì)量。起重機電氣應急系統(tǒng)技術(shù)，在生產(chǎn)節(jié)奏快、生產(chǎn)組織復雜的鋼鐵企業(yè)或其他企業(yè)的橋式起重機上有很好的應用效果，可大幅提升起重機的可開動率，避免因起重機故障而對企業(yè)生產(chǎn)造成損失。

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