1 引言
起重機作為生產(chǎn)過程的一部分，其工作效率和運行性能的要求亦不斷提高。廣東梅縣發(fā)電廠燃料3甲#橋式抓斗（行車）采用傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速方法。存在以下缺點：
（1）電氣控制元件多，接觸器頻繁起動，經(jīng)常發(fā)生觸點燒蝕和轉(zhuǎn)子繞線阻燒壞等現(xiàn)象；
（2）大車是由兩臺繞線電機牽引，由于兩臺電機所串的電阻值有微小區(qū)別、電機本身特性略有不同和機械傳動的誤差，會產(chǎn)生大車不同步，造成大車軌道和軌道輪磨損和變形；
（3）提升及開閉鋼絲繩由于受力不均，機械振動大，經(jīng)常出現(xiàn)拉斷鋼絲繩；
（4）調(diào)速范圍小，速度穩(wěn)定性差，無法長時間低速下放重物等缺點；
（5）系統(tǒng)復雜、可靠性低、能耗大、故障率高。
在這種情況下，變頻調(diào)速作為一種先進的調(diào)速方法，具有良好的起動、停止及制動性能，節(jié)能效果也非常明顯，從而在各行各業(yè)中普遍使用，成為了行車電氣控制發(fā)展的趨勢。
2 抓斗（行車）變頻控制的重要特點
抓斗（行車）控制系統(tǒng)變頻改造成功的基本標準是：首先系統(tǒng)可靠性要高，無故障,維護保養(yǎng)費用要很低；其次改造后抓斗行車的工作效率不能降低；第三改造后抓斗行車的操作方式和習慣要保持和改造前一致。
抓斗（行車）控制系統(tǒng)變頻改造如何才能具有最高的性能價格比：首先所有電機驅(qū)動只能采用開環(huán)控制才有最高的可靠性和最小的投入；其次在原有繞線式電動機基礎(chǔ)上進行改造。
抓斗（行車）變頻控制都采用矢量控制方式，其原理特點是利用現(xiàn)代電子技術(shù)的優(yōu)勢使異步電動機具有與直流電動機相同的轉(zhuǎn)矩生成機理，即將供給異步電動機的定子電流在理論上分成兩部分：產(chǎn)生磁場的電流分量（磁場電流）和與磁場相垂直、產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的電流分量（轉(zhuǎn)矩電流），此磁場電流、轉(zhuǎn)矩電流與直流電動機的磁場電流、電樞電流相當。變頻器矢量控制就是將定子電流分量分解程磁場電流和與之相位相垂直的轉(zhuǎn)矩電流，兩者互不干涉，按指令分別進行獨立控制獲得和直流電動機類似的控制性能。
變頻器矢量控制的成功實施，使異步電動機變頻調(diào)速后的機械特性及動態(tài)性能達到了足以和直流電動機調(diào)壓時的調(diào)速性能相媲美的程度，從而使異步電動機在電機調(diào)速領(lǐng)域里全方位地處于優(yōu)勢地位。
3 抓斗（行車）變頻控制的優(yōu)越性
（1）整機運轉(zhuǎn)的可靠性能提高，節(jié)約能源，提高生產(chǎn)力；
（2）多段速調(diào)速控制可實現(xiàn)安全，精確和有效的起重機操作，利用多段速調(diào)速控制，操作方式與原有的一致；
（3）采用變頻控制是電氣制動與機械制動相結(jié)合制動平穩(wěn)，可靠,保護了負載不受損傷，且減少了部件及結(jié)構(gòu)的磨損和機械應(yīng)力；
（4）平滑的加減速，使振動和沖擊變小，同時減小了負載的晃動，提高了安全性能；
（5）起動電流小，變頻在低頻起動，最大不超過電動機額定100%-150%電流，頻繁起動和停止時，電機熱耗減小，延長電機壽命，對電網(wǎng)容量的影響也大大減少；
（6）在重負荷時，起重機也能在各檔速度下運行，在空中停止并重新啟動上升或下降無溜鉤現(xiàn)象；
（7）變頻器在磁通優(yōu)化下，電機磁通被自動地適應(yīng)于負載以提高效率，同時降低電機的噪音，通過磁通優(yōu)化，基于不同的負載，變頻器和電機的總效率可提高1%-10%；
（8）具有持續(xù)監(jiān)視電機的狀態(tài)，在制動時也不停止監(jiān)視,使從一個轉(zhuǎn)速變換到另一個轉(zhuǎn)速；
（9）變頻器精確速度控制及動態(tài)轉(zhuǎn)速誤差在開環(huán)應(yīng)用時為0.3%，在閉環(huán)應(yīng)用時為0.1%。
（10）變頻器的諧振頻率段設(shè)置可使電機避免在某一速度或某一速度范圍上運行的功能。可以設(shè)置5個不同的速度點和速度范圍，電機通過諧振頻率范圍時按照加速或減速積分曲線加速或減速；
（11）超群的力矩特性。通過觀察儀可以觀察到公認的低速力矩特性：無PG矢量控制達到150%/0.3Hz，所有機械都可以改造成低頻高力矩輸出（控制模式：無PG矢量2控制），更有帶PG矢量控制從零速開始輸出150%高力矩運行。這可使起重機在低速下平穩(wěn)啟動。在重負荷時，起重機也能在各檔速度下運行，在空中停止并重新啟動上升或下降無溜鉤現(xiàn)象。速度控制范圍1:200無PG矢量控制和帶PG時為1:1；
（12）高精度力矩限制功能，確實地限制了輸出力矩。即使有突如其來的負載變化用力矩限制功能可以保護機械設(shè)備不受到過度沖擊而損壞。
（13）快速的響應(yīng)性。配備模型追蹤控制（前饋控制），即使無PG模式也可以實現(xiàn)快速響應(yīng)。用帶PG獨自的高速電流矢量控制，即使負載劇激變化也能迅速地跟蹤。
（14）敏捷的速度搜索。采用新的速度搜索功能，大幅度縮短了復電后到速度恢復的時間,與運行方向無關(guān)。這一特性可以起重機對急速負載波動有很強的適應(yīng)性。同時可以實現(xiàn)在速度快速切換時設(shè)備的迅速響應(yīng)。變頻器精確轉(zhuǎn)矩控制動態(tài)轉(zhuǎn)矩階躍響應(yīng)時間，在閉環(huán)應(yīng)用時為1-5ms,而矢量控制變頻器在閉環(huán)時需10-20ms,開環(huán)時為100-200ms。
4 抓斗（行車）變頻控制的重點
（1）電氣制動
當開閉、升降上升快速停車或下降時，電機可能處于發(fā)電狀態(tài)，此能量通過變頻器的逆變器進入直流母線，使直流母線上的電壓升高，達到一定的電壓，制動單元開始工作，經(jīng)制動電阻將多余的能量以熱能的形式消耗掉，達到精確停車；
（2）追速在橋抓使用是最常用的功能
為使開閉、升降速度達到一致才能提升，否則只有一組纜繩受力，容易損壞。利用變頻器的工作電流和PLC相結(jié)合，使兩臺電機的運行參數(shù)相同時，由PLC發(fā)出提升信號，做到自動追速功能，以保證纜繩受力一致；
（3）開閉、升降防溜鉤控制是起升工作機構(gòu)的重點
利用變頻器的優(yōu)越性能解決了此難點,主鉤起動時PLC檢測變頻器內(nèi)部的電流與頻率反饋到防溜鉤控制程序，檢測變頻器的工作電流、工作頻率進行過程分析達到設(shè)定控制的重載力，機械抱閘方可打開。如果檢測工作電流、工作頻率經(jīng)過程分析未達到所控制的重載力，機械抱閘是不會打開的，在此狀態(tài)下機械抱閘有滑動，則出現(xiàn)機械抱閘過松故障。在開閉、升降停止時工作電流、工作頻率進入防溜鉤程序進行過程分析低于所設(shè)定值，抱閘關(guān)閉，在整個制動過程里首先是電氣制動工作，當工作頻率達到機械抱閘動作值，機械抱閘將機械抱死。停機過程是機械、電器制動同時工作，解決了對抱閘的頻繁維修，安全上有保障，完全杜絕溜鉤現(xiàn)象，保證了同步運行。
5 結(jié)束語
廣東梅縣發(fā)電廠燃料3甲＃橋式抓斗經(jīng)過變頻改造后，已經(jīng)運行8個多月。橋抓在運行中電機啟動平穩(wěn)、啟動電流小、無沖擊，制動采用電氣制動與機械制動相結(jié)合制動柔和、平穩(wěn)，負載沖擊小無任何強烈震動。對橋抓上所有設(shè)備元件機械破壞輕微，鋼絲繩對卷筒沖擊降低很多，大大延長了卷筒和鋼絲繩的使用壽命，提高了設(shè)備的安全性、可靠性。大大提高了勞動生產(chǎn)率，延長了設(shè)備的使用壽命。經(jīng)濟效益非常顯著。
總之，變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用于抓斗（行車）控制系統(tǒng)已經(jīng)是抓斗（行車）控制方式的趨勢。不僅僅節(jié)能，更重要的是大大提高了設(shè)備的可靠性和降低了設(shè)備日常維護及機械磨損，適合在各種同類設(shè)備上推廣使用。
：鞏經(jīng)理
：13915946763
：南京塞姆泵業(yè)有限公司
