門座式起重機(jī)主要承擔(dān)著揚(yáng)子石化PTA的裝船任務(wù)。其電氣調(diào)速系統(tǒng)采用老式的繞線型異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路串電阻的調(diào)速方式。由于工作頻率極高（持續(xù)率高于40％），經(jīng)常發(fā)生接觸器觸頭燒損粘連、過電流繼電器誤動(dòng)作、損壞起動(dòng)電阻、燒壞電動(dòng)機(jī)繞組等故障。故決定對(duì)電氣調(diào)速系統(tǒng)采用全變頻調(diào)速技術(shù)。

1 變頻器選型方案

         選用ABB公司專用于提升機(jī)的變頻器ACC600（ACS601）。該變頻器采用先進(jìn)的DTC控制方式，專用于起重機(jī)的提升機(jī)構(gòu)。

        起升機(jī)構(gòu)、變幅機(jī)構(gòu)的變頻器容量按變頻器額定輸出電流INV擇，即電動(dòng)機(jī)額定電流的1.2～1.5倍選擇。旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)（行走機(jī)構(gòu)）的變頻器容量按實(shí)際運(yùn)行情況還應(yīng)適當(dāng)加大。由于ABB變頻器制造廠已將變頻器、制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻配套好了，因此只需選用相對(duì)應(yīng)的變頻器型號(hào)即可。

2 控制方式

        為了迎合操作人員在門座式起重機(jī)上的習(xí)慣性操作，我們采用了1臺(tái)GE公司的90-30PLC加主令控制器的操作控制方式?？紤]到ACS601變頻器能存儲(chǔ)2套獨(dú)立的電動(dòng)機(jī)參數(shù)和控制方式，而行走機(jī)構(gòu)的4臺(tái)電動(dòng)機(jī)總功率和旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的1臺(tái)電動(dòng)機(jī)功率相等，均為30 kW，因此在設(shè)計(jì)時(shí)將旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和行走機(jī)構(gòu)共用1臺(tái)變頻器，以旋轉(zhuǎn)為主、行走為輔，通過2只接觸器和1只轉(zhuǎn)換開關(guān)進(jìn)行選擇控制。這樣既節(jié)省了投資又符合行走與旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)不能同時(shí)動(dòng)作的操作規(guī)定。故障監(jiān)控系統(tǒng)采用PC監(jiān)控機(jī)和觸摸屏相結(jié)合，設(shè)計(jì)有動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)監(jiān)視（包括電動(dòng)機(jī)電流、電壓、轉(zhuǎn)矩等）功能、歷史數(shù)據(jù)和故障記錄功能、各元器件的狀態(tài)監(jiān)視功能等。

3 系統(tǒng)控制

系統(tǒng)控制方框圖如圖1所示。

4 使用中出現(xiàn)的問題及解決方法

        起重機(jī)在調(diào)試運(yùn)行時(shí)，旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)變頻器卻經(jīng)常出現(xiàn)過電流報(bào)警，而其他設(shè)備均運(yùn)行良好。我們?cè)诮?jīng)過現(xiàn)場(chǎng)仔細(xì)地觀察和數(shù)據(jù)測(cè)量，發(fā)現(xiàn)過電流報(bào)警均出現(xiàn)在旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)起動(dòng)過程中，而旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)起動(dòng)后的運(yùn)行過程是正常的，變頻器上顯示電動(dòng)機(jī)運(yùn)行電流在電動(dòng)機(jī)額定電流以下，而電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流卻達(dá)到額定電流的2倍左右。經(jīng)過分析，我們認(rèn)為旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的機(jī)械慣性比較大，使得電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩加大，再加之工況要求旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)起動(dòng)時(shí)間不能過長(zhǎng)（變頻器設(shè)置的電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)間為3s），使得旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流較大，達(dá)到電動(dòng)機(jī)額定電流的2倍左右。ABB變頻器ACS601的參數(shù)30.07（電動(dòng)機(jī)電流最大極限）最大只能調(diào)整到電動(dòng)機(jī)額定電流的1.5倍，因此變頻器就出現(xiàn)了過電流報(bào)警。解決問題的方法：

（1）增大電動(dòng)機(jī)的容量。但更換電動(dòng)機(jī)需要更改起重機(jī)的大量機(jī)械設(shè)備，這樣做不僅費(fèi)用高，而且難度大。

（2）加大變頻器容量。我們?cè)谶x擇變頻器時(shí)考慮到了旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩比較大的因素，因此留出了足夠的裕量。旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的電動(dòng)機(jī)選為30 kW ,變頻器選擇為ACS601-0070-3（一般可用于55kW電動(dòng)機(jī)，額定電流112 A）。

        于是我們將ABB變頻器ACS601的參數(shù)99.06（電動(dòng)機(jī)額定電流）由60A增大到80A，同時(shí)將變頻器ACS601的參數(shù)30.07調(diào)到最大150%，這樣電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)過載系數(shù)就達(dá)到了2倍左右，既符合起重電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過載系數(shù)不大于2.5的要求，也沒有超出變頻器的額定電流112A。同時(shí)，變頻器的過電流報(bào)警問題也得到了解決，變頻器對(duì)電動(dòng)機(jī)的其他保護(hù)功能也沒有被影響（注意：變頻器中的電動(dòng)機(jī)參數(shù)不提倡任意改變，只有在確認(rèn)電動(dòng)機(jī)和變頻器容量足夠大且工況允許的情況下，才能對(duì)某些參數(shù)微調(diào)，否則容易使電動(dòng)機(jī)辨識(shí)和建模產(chǎn)生問題，并最終影響變頻器的控制性能）。

5 使用效果

（1）采用變頻型籠型電動(dòng)機(jī)取代繞線型電動(dòng)機(jī)，避免了因集電環(huán)、電刷和起動(dòng)電阻方面引起的故障問題，提高了設(shè)備使用率并可節(jié)省大量的維修費(fèi)用。

（2）主電路中接觸器的數(shù)量由原來的20只減少到2只，采用變頻器內(nèi)部的電子過電流繼電器，取代了傳統(tǒng)的過電流繼電器，避免了誤動(dòng)作，減少了故障點(diǎn)，提高了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。

（3）整機(jī)控制系統(tǒng)采用可編程序控制器（PLC進(jìn)行控制，加裝了故障監(jiān)控系統(tǒng)，由PLC和GP2500觸摸式圖形顯示器組成友好的人機(jī)界面，用圖形和文字實(shí)時(shí)顯示故障的位置和簡(jiǎn)單的處理方法，來監(jiān)控各主要電氣元件運(yùn)行或停止的狀態(tài)，提高了維修人員排除電氣故障的效率。

（4）改善了電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)特性和機(jī)械特性，整機(jī)運(yùn)行更加平穩(wěn)可靠，提高了系統(tǒng)的安全性。

6 應(yīng)注意的問題

        變頻控制系、統(tǒng)不如原控制系統(tǒng)靈活，存在滯后現(xiàn)象。如果起重機(jī)動(dòng)作頻率很高且點(diǎn)動(dòng)多，則因旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)起動(dòng)慣性大，造成起動(dòng)電流也很大，因此旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)仍可采用原繞線型異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路串電阻的調(diào)速方式，而其他機(jī)構(gòu)采用變頻調(diào)速系統(tǒng)綜合效果會(huì)更好一些。若旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)也采用變頻調(diào)速系統(tǒng)，則在變頻器容量的選擇時(shí)要留出足夠的裕量。1臺(tái)變頻器控制多臺(tái)電動(dòng)機(jī)（如上面的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)與行走機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)共用l臺(tái)變頻器），變頻器輸出側(cè)設(shè)置的電磁接觸器，在設(shè)計(jì)外圍電路時(shí)應(yīng)避免在變頻器輸出時(shí)動(dòng)作。