艾默生大功率TD3000在抓斗行车上的应用 - 文章

艾默生大功率TD3000在抓斗行车上的应用

作者：秦玉忠赵良政廖龙祥丁彤宇

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一、前言

行车是工业现场常用装备，用来实现货物在三维空间中的转运。其中水平面两个方向的运动分别由大、小车完成，称为行走系统；垂直方向的运动则由起升机构负责。大多数的行车通过钓钩与被运物体相连，当被运物体为粉状时，则需要通过抓料斗，这就是抓斗行车。该类行车在提升部分一般均配置两台电机，专门负责升降运动的电机称为主卷电机，另一台称为闭合电机，除了负责抓斗的打开和闭合（丢料和抓料）外，还将配合主卷电机一起出力进行升降运动。

重钢烧结厂现有抓斗行车均为串级调速加继电器/接触器控制方式，故障率高，维护费用及时间均很大，给生产造成不良影响，为此需对其技术改造，而采用变频调速技术是解决上述问题的关键，现以其3#行车技术改造为例介绍有关情况。

二、电气系统配置

行车系统机械参数

载重量（含抓斗自重）：20吨起升高度：25.6米跨度：31.5米
大车电机： 2* 15KW 小车电机：7.5KW
主卷电机:： 90KW 闭合电机：90KW

行走系统改造配置

大、小车分别选用EMERSON 公司EV2000-4T0300G和EV2000-4T0011G各一台，分别配置15kw、30kw制动组件各一套，以消耗停车时返回变频器的能量。由于较为简单，本文不详细描述。

主卷/闭合变频器

对于提升所需变频器，必须选用高性能矢量控制变频器，这里选用了爱默生TD3000-4T1320G两台，分别控制主卷电机和闭合电机，考虑到系统的长期使用以及可能出现的超载情况，在变频器选型方面我们相对电机功率放大2档。由于抓斗上升和下降是由主卷电机和闭合电机共同出力完成，而且在抓料操作时，为了尽可能多抓料，必须使用“点动降”使主卷钢绳保持松弛，因此，当抓料完成时，主卷钢绳是松弛的。若两台变频器都为速度控制方式，则不能解决主卷钢绳和闭合钢绳的受力平衡问题，容易导致闭合电机、闭合变频器、闭合钢绳过载，因此要解决好上述问题，主卷变频器必须支持速度/转矩控制在线切换功能，而且闭合电机用变频器必须有转矩输出功能，两者通过逻辑有效配合方可完成。

速度反馈（编码器）

为了更好的实现空中起车和转矩控制功能，本次改造选用配套编码器，型号为E80H型，线数512P/R，编码器与电机轴的连接采用轴套式安装，这种配置可以充分利用TD3000 变频器 0速200%的力矩以及内置的零伺服功能，确保消除启/停时的“溜钩”现象

制动单元和制动电阻

抓斗下降过程中，电机处于发电状态，再生能量将导致变频器的直流母线电压上升到危险电压，因此制动组件是必须选配的。经验表明，制动组件配置容量应该相对于变频器容量适当放大，具体情况与行车起升高度、制动单元的最大制动使用率、电机和变频器的配置余量以及制动电阻散热条件等环境因素有关。由于抓斗下降是可能持续较长时间的过程，我们选用的TD3000配套制动组件，该制动组件具备100%ED的制动能力，

PLC

本系统中选用了PLC来实现整个系统的逻辑控制，主要功能如下：

1. 变频器启/停控制；
2. 控制抱闸，保证电机轴停止时抱闸才抱住，既不提前，也不延后；
3. 主卷变频器控制方式切换（速度控制/力矩控制）。
4. 系统安全连锁功能

a) 行车上各个进出口的门以及操作室的门在打开状态下，禁止操作。
b) 大、小车轨道两端设限位开关限制车体超越。
c) 冲顶限位。
d) 各操作手柄未处于零位置时，上电被禁止。
e) 主卷和闭合变频器中任意一台变频器报故障时，两台变频器均立即停止输出（自由停车），同时抱闸合闸。
f) 任何时刻断电，系统将立即停止，抱闸合闸。PLC故障时，各操作命令无效（PLC无输出），这时，抱闸闭合，行车处于安全停止状态。但不排除PLC误输出松闸信号，虽然这种概率极小，一旦出现这种情况，司机可按“急停”按钮，切断控制电源，使抱闸闭合。

系统原理图见图一。

图一提升/抓斗部分系统改造原理图

三、参数设置

主卷和闭合用变频器参数如下：

为保证提升的平稳性，合理选择加减速方式是非常必要的，实践证明选用S曲线启停方式非常适合提升，即：电机刚启动时以极低速度运行一段时间，其间加速度也较小，然后再以与加速时间相对应的加速度将电机速度提高，接近设定速度时再以较小加速度运行至设定值。减速过程与加速过程类似。这种方式可有效地减小电机启/停时的冲击电流。

四、总结

抓斗行车变频改造后，很好地解决了主/闭钢丝绳受力平衡问题，软启软停方式大大降低了起制动时的冲击电流，再加上变频器本身具有完善灵敏保护功能，极大地提高了行车运行的可靠性，延长了系统的使用寿命。以下为改造后的有关数据：（以一年前改造的三台行车为例）

钢丝绳消耗仅为改造前的20%；
电机从未烧坏，改造前为平均1台/月；
其它低压电器及机械设备的寿命也得大大提高；
总维护成本为改造前的10~15%；

实际运行中，主卷和闭合电机二者的运行电流相差仅3A左右，出力均衡度极高，证明TD3000确实是优秀高性能矢量控制型变频器。

以下是新老系统的各项对比：

重庆正宏自动化控制工程公司秦玉忠赵良政
重钢烧结厂廖龙祥丁彤宇
EMERSON网络能源有限公司唐爱民(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (6/21/2006)


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