橋式抓鬥起重機變頻改造係統方案
“橋抓”在運行過程中負載的變化十分複雜，在拖動過程中對轉矩要求高，特別要求變頻拖動與調速係統在低速包括零速時應能輸出較大轉矩（>150%額定力矩），動態響應快，能承受四象限力矩的變化，“橋抓”在運行過程中，電機處於頻繁的正反轉切換運行，起動時衝擊力大；“橋抓”的抓鬥是提升負載，當抓鬥由下至上運行時，電動機工作在電動狀態，當抓鬥由上至下運行時，電動機工作在發電狀態。
傳統的“橋抓”電氣傳動係統采用轉子串電阻的方法起動和調速，抓鬥的卷揚、開閉電動機在使用過程中反複承受無數次的倒順轉操作，經常受強電流、大力矩衝擊，對電機和機械部件損傷較為嚴重，交流接觸器、電阻箱、滑環碳刷使用壽命短，嚴重影響生產。要從根本上解決“橋抓”故障率高的問題，隻有徹底改變繞型電機轉子串電阻的調速方式，應用變頻器其優越的軟啟及調速性能與完善的保護功能，為“橋抓”的傳動係統可靠運行提供有利的條件。
2 改造方案
由於抓鬥兩台電動機的運行狀態是可逆的，所以采用的變頻器也應是可逆的，而用於“橋抓”的變頻器能實現是象限運行，它能將電網的電力輸送給電動機，拖動“抓鬥”上升，而當“抓鬥”下降時，通過自動放電單元，將電動機的再生能量消耗在放電電阻上，並起到“能耗製動”的作用。
2.1 動力回路
進線交流接至“橋抓”操作台空氣開關櫃內，大車、小車電機保持原有接線方式。加裝HRS-200刀(dao)熔(rong)開(kai)關(guan)作(zuo)為(wei)主(zhu)吊(diao)，開(kai)閉(bi)調(tiao)速(su)電(dian)動(dong)機(ji)變(bian)頻(pin)器(qi)的(de)斷(duan)開(kai)點(dian)。刀(dao)熔(rong)開(kai)關(guan)的(de)上(shang)端(duan)接(jie)至(zhi)拖(tuo)纜(lan)端(duan)子(zi)盒(he)，下(xia)端(duan)接(jie)變(bian)頻(pin)器(qi)的(de)輸(shu)入(ru)，變(bian)頻(pin)器(qi)輸(shu)出(chu)接(jie)電(dian)動(dong)機(ji)。變(bian)頻(pin)器(qi)的(de)過(guo)壓(ya)過(guo)流(liu)、短路等保護功能作為電動機保護，刀熔開關及電源總空氣開關作為變頻器的後備保護。
2.2 控製回路
“橋抓”操(cao)作(zuo)台(tai)的(de)運(yun)行(xing)指(zhi)令(ling)，外(wai)部(bu)動(dong)作(zuo)要(yao)求(qiu)信(xin)號(hao)通(tong)過(guo)控(kong)製(zhi)單(dan)元(yuan)與(yu)變(bian)頻(pin)器(qi)連(lian)接(jie)，變(bian)頻(pin)器(qi)對(dui)外(wai)的(de)動(dong)作(zuo)要(yao)求(qiu)信(xin)號(hao)通(tong)過(guo)控(kong)製(zhi)單(dan)元(yuan)與(yu)外(wai)部(bu)執(zhi)行(xing)單(dan)元(yuan)連(lian)接(jie)。控(kong)製(zhi)轉(zhuan)速(su)點(dian)數(shu)由(you)主(zhu)令(ling)控(kong)製(zhi)檔(dang)數(shu)設(she)定(ding)。繼(ji)電(dian)器(qi)及(ji)相(xiang)應(ying)其(qi)他(ta)元(yuan)件(jian)，都(dou)選(xuan)擇(ze)采(cai)用(yong)優(you)質(zhi)品(pin)牌(pai)的(de)歐(ou)姆(mu)龍(long)或(huo)富(fu)士(shi)產(chan)品(pin)。
3 主要技術參數
在橋抓上應用變頻器，因為其特定的工況要求及特殊的負載特性，也就決定了如何使用變頻調速裝置的型號、功率、保護等技術參數的合理配置，必然要結合現場生產設備具體情況慎重考慮選擇。
以下簡述一下我單位在改造舊“橋抓”采用變頻調速時，進行分析選擇的幾個主要技術參數。
3.1 驅動電機
傳統的交流起重機用繞線式異步電機，其輸出外特性與轉子電阻有關。而改用變頻調速，通過保持電壓/頻率（V/F）基本恒定條件下，改變頻率來實現調速，因此可用結構簡單，維護方便的鼠籠式異步電動機來取代。但必須滿足功率、轉矩、散熱等要求。
3.2 變頻調速器
考慮到“橋抓”工況可變性大的因數，所以選用比電機功率升一級的變頻器。例如：用37KW的鼠籠式異步電動機，應選用45KW的變頻器。投入資金雖然要增加一點，但變頻器功率模塊承受頻繁起動電流衝擊的能力及設備的可靠性卻大為增加。
3.3 拖動轉矩
日立J300係列變頻器具有無速度傳感器矢量控製技術，當變頻器有0.5Hz輸出時即有150%以上的高起動轉矩，保證懸空起動及低速運轉時的電機力矩，並可在10：1的速度範圍內（6-60Hz/5-50Hz）以100%轉矩連續運行。速度調速偏差小於±1%。並利用一個高速微處理器和裝備DSP來提高響應速度，在提升設備中對防止“滑落”很有效果，轉矩響應時間約0.1秒便可達到100%的轉矩。
3.4 能耗製動單元
“橋抓”zaicaozuozhuadouxialuoshi，bianpinqijiangshoudaojiaogaodianshidenengliangshifangguocheng，weibaozhengbianpinqibuguoyatiaozhabubeijihuai，zengshenenghaozhidongdanyuanlaibaozhengbianpinqidezhengchanggongzuo。jinxingzhidongshifangdiandianzuyudianjineibudeyougongsunhaobufenjiehechengzhidongzhuanju，dayueweidianjiedingzhuanjude20%。製動電阻的計算如下；
RBO=UC2/0.1047(TB-0.2Tm)n1 (1)
式中：UC——直流回路電壓；
TB——製動轉矩；
Tm——電動機額定轉矩；
n1——開始減速時的速度；
由製動單元和製動電阻構成的放電回路中，其最大電流受製動單元的最大允許電流IC的限製。製動電阻的最小允許值Rmin為：
Rmin= UC/IC （2）
因此，製動電阻應滿足以下選擇範圍Rmin < RB < RBO （3）
製動電阻所需功率PBO（KW）計算如下：
PBO=0.1047(TB-0.2Tm)（n1 + n2）*10-3/2 （4）
3.5 功能參數
變頻器調式投用時，功能參數的設置，直接關係到變頻器與設備運行工況是否配合恰當的重要環節。比如F2輸出額定頻率的設定，F6加速時間的設定，F7減速時間的設定，A0轉矩控製方式的設定等等。特別是電機參數的測定，均需通過“橋抓”shiyongguochengzhongjieheshebeiyunxingqingkuangbuduanmosuoxiuzheng。fouze，youyumoucanshushezhibuheli，yekenengshibianpinqigongzuobuzhengchanghuozaochengdianjiguoredengweinengyuxiangdeyichangqingkuangfashengersunhuaidianqishebei。
3.6 運行環境
由(you)於(yu)變(bian)頻(pin)器(qi)應(ying)用(yong)與(yu)橋(qiao)抓(zhua)上(shang)，工(gong)作(zuo)環(huan)境(jing)差(cha)。如(ru)粉(fen)塵(chen)多(duo)，振(zhen)動(dong)大(da)，雨(yu)天(tian)空(kong)氣(qi)潮(chao)濕(shi)等(deng)。因(yin)此(ci)，運(yun)行(xing)中(zhong)應(ying)注(zhu)意(yi)變(bian)頻(pin)器(qi)的(de)緊(jin)固(gu)與(yu)防(fang)潮(chao)以(yi)確(que)保(bao)變(bian)頻(pin)器(qi)的(de)安(an)全(quan)運(yun)行(xing)。
4 應用效果
經過多放麵調研和技術谘詢最終采用安川G7變頻器，對橋抓主吊開、閉兩台37KW電機進行變頻調速改造，經一年多的運行基本達到預期目標，取得了良好的使用效果，並歸納總結如下：
4.1 由於省去了切換轉子電阻CJ12-100A交流接觸器、滑環碳刷架、碳刷、串聯電阻等電氣元件因而大大減化了電氣控製線路。不僅節約了電氣檢修費用並且提高了設備安全穩定可靠性。
4.2 變(bian)頻(pin)調(tiao)速(su)電(dian)機(ji)的(de)軟(ruan)起(qi)動(dong)，避(bi)免(mian)了(le)機(ji)械(xie)受(shou)大(da)力(li)矩(ju)衝(chong)擊(ji)的(de)損(sun)傷(shang)和(he)破(po)壞(huai)，減(jian)少(shao)了(le)機(ji)械(xie)維(wei)護(hu)及(ji)檢(jian)修(xiu)費(fei)用(yong)，尤(you)其(qi)明(ming)顯(xian)減(jian)少(shao)了(le)更(geng)換(huan)鋼(gang)絲(si)繩(sheng)的(de)工(gong)作(zuo)量(liang)及(ji)檢(jian)修(xiu)費(fei)用(yong)。
4.3 最主要的受益體現在設備健康水平提高，根本性地解決了沒有頻繁故障的老大難問題，提高了設備的運行效率。
4.4 與原橋抓的調速方式相比，由於減少了交流接觸器、碳刷、串聯電阻等電氣元件的能量損耗，一定程度地收益到節電的效果，經測算全年節約各項費用3萬多元，預計投資回收期約三年。
（由於“橋抓”的穩定可靠，運行、帶來的社會效益和間接效益是無法估計的）
4.5 主令控製器的控製電流大大減小，從而提高了操作的可靠性