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摘 要：本文针对山西省阳泉市兆丰铝业氧化铝分公司热电厂32/5t桥式起重机传统电控系统存在的问题，结合现场生产实际，利用PLC和变频器进行改造，取得了很好的效果，对于以后桥式起重机的变频改造，可供参考。
关键词：桥式起重机；PLC；变频器
随着电力电子技术的发展，PLC、变频器等自动化产品在电力拖动领域得到了广泛应用。起重机械采用PLC、变频器调速逐渐得到推广和普及， PLC程序控制取代传统的继电-接触器控制逐渐成为起重机械电气控制的主流；用变频电动机或异步电动机取代绕线电机，再配合先进的现场总线技术和人机界面系统，提高了设备控制精度和稳定性，降低了故障率，且节能效果显著，易于检修维护，成为提高企业生产效率的有效途径。
1桥式起重机改造前存在的问题及必要性
氧化铝热电厂汽机主厂房有1台型号为QD32/5t-22.5m 的32/5t桥式起重机（天车），扩建二期后，该天车使用频繁。原天车拖动系统采用绕线式交流异步电机，其中大车电机2 台，小车电机1 台，主起升电机1 台，副起升电机1台，转子回路内串入多段外接电阻调速，采用凸轮控制器、继电器-接触器控制，直接切除调速电阻的方法实现起重机的速度控制，在日常使用中主要存在以下问题：
1.1由于绕线式异步电机调速是通过系统中的主要控制元件（交流接触器）来接入和切出转子上的调速电阻，切换十分频繁。在这种情况下，冲击电流大，触头烧损、电刷冒火、电动机以及转子所串电阻烧损和断裂故障时有发生。因而设备故障率高，工作维修量大；
1.2该天车主要用于汽机间汽轮发电机组设备的安装和检修起吊，对于天车的定位精度要求较高，由于原系统采用机械方式调速，起重机定位很困难，存在“溜钩”现象。在实际应用中，为精确定位，经常反复操作，增加了操作工的操作量，降低了天车的使用寿命；
1.3吊钩升降机械限位开关容易损坏，并且限位开关位置不易调整，极易造成保护限位失灵，致使吊钩电机损坏或吊钩钢丝绳被拉断；
1.4在驾驶室无法直观了解吊钩对地相对位置，仅能凭经验估计吊钩所处位置，不利于操作工操作。
由于二期扩建，增加了1台25MW亚临界抽汽凝汽式汽轮发电机组和1台4MW高背压式汽轮机组，该天车的工作量增加，为降低设备故障率，提高使用效率，故对该天车进行变频改造很有必要。
2 改造方案
2.1总体方案
对我厂32/5t天车的电力拖动系统进行变频调速技术改造，以改善其操作性能、降低故障率、能耗率。改造的具体设计方案是：
2.1.1主起升、副起升、大、小车调速由电机转子串电阻器调速改为变频调速，用4台变频器来控制5台电机，实现重载启动与变频调速。变频器采用的是ABB的ACS800-001=0100-3+D150+N652、ACS800-001=0040-3+D150+N652、 ACS550-001=059A-4、ACS550-001=023A-4系列变频器。
2.1.2对现有天车的大车、小车、主钩、副钩的电机（共5台）和减速机（共5台）全部进行更换。
2.1.3原各电气控制柜和继电器、接触器一律取消，更换为新电气控制柜，控制柜采用封闭式另加散热风扇，用来防护粉尘对电气元件的危害。
2.1.4操作方式：驾驶室、遥控操作（驾驶室联动台、地面遥控器互锁单选式操作方式）。
2.2改造后系统的配置
QD32/5t-22.5m型天车的电力拖动系统主体设备有大车电机YZP132M2-6/8.5KW 2台；小车电机YZP132M1-6/6.3KW 1台；主钩电机YZP225M2-8/42KW 1台；副钩电机YZP180L-6/13KW 1台；4台ABB变频器（配置制动单元和制动电阻）控制5台电机，实现同步运行。整个系统由西门子S7-200CN系列PLC控制，通过司机室的联动台进行操作。
2.3变频调速的控制要点
天车控制系统中需要引起注意的是防止溜钩的控制，因为在液压抱闸抱住电机之前和松开后的瞬间，极易发生重物由于状态下滑而产生溜钩。
2.3.1起重物停止控制要点。通过设定停止频率，和维持时间，当变频器的工作频率下降到停止频率时， 变频器输出一个“频率到达信号”，发出液压抱闸断电指令，变频器输出定值维持力矩，延时液压抱闸释放，变频器工作频率降为零。
2.3.2起重物升降控制要点。设定“升降起始频率”和“检测电流时间”，当变频器到达设定值时，变频器开始检测电流，确认电流足够大，产生的力矩能抵消下降力矩时发出抱闸松开指令，使液压抱闸通电松开。
2.3.3自动转矩提升设置。在调试过程中适当地提高中频电压可以改善低频特性，提高启动转矩； 提高零频电压可以加大直流强励磁，可以使电机保持足够大的转矩防止溜钩。
3改造效果
2013年3月，按照以上方案对汽机主厂房32/5t天车的电力拖动系统进行了改造。经过实际运用，改造后的系统性能得到了很大的改善，效果非常明显，主要体现在以下几个方面：
3.1采用变频调速，可实现平滑变速，且效率极高。与原有串电阻方式相比，变频调速特性更好，具有极高的速度控制精度，有利于运行定位，可对吊装物品的位置进行精确定位，操作工无须再经常对电机采用反接制动，延长了电机的使用寿命；
3.2实现了变频器再近于零速时的满转矩输出起动，通过PLC控制实现电机与机械制动逻辑配合关系，提高了系统稳定性和可靠性；
3.3系统正常运行中无须原来的调速电阻和正反向接触器，无冲击负荷，延长了设备的使用寿命，减少了维修费用；
3.4系统具备完善的监测、联锁（如行程及过热保护联锁、各终端机械联锁等）及保护功能（如短路、缺相、过压、接地、过热等），改善了电机的运行条件，提高了设备运行的可靠性。
4结束语
本系统自投运以来，达到了改造的预期目的，运行良好，调速性能优异、起动停止平稳、定位准确、安全可靠、操作简单，具有较完善的故障诊断显示功能，便于检修维护，在精密吊装和高速频繁的起重作业领域具有广泛应用价值。
关键词：桥式起重机；PLC；变频器
随着电力电子技术的发展，PLC、变频器等自动化产品在电力拖动领域得到了广泛应用。起重机械采用PLC、变频器调速逐渐得到推广和普及， PLC程序控制取代传统的继电-接触器控制逐渐成为起重机械电气控制的主流；用变频电动机或异步电动机取代绕线电机，再配合先进的现场总线技术和人机界面系统，提高了设备控制精度和稳定性，降低了故障率，且节能效果显著，易于检修维护，成为提高企业生产效率的有效途径。
1桥式起重机改造前存在的问题及必要性
氧化铝热电厂汽机主厂房有1台型号为QD32/5t-22.5m 的32/5t桥式起重机（天车），扩建二期后，该天车使用频繁。原天车拖动系统采用绕线式交流异步电机，其中大车电机2 台，小车电机1 台，主起升电机1 台，副起升电机1台，转子回路内串入多段外接电阻调速，采用凸轮控制器、继电器-接触器控制，直接切除调速电阻的方法实现起重机的速度控制，在日常使用中主要存在以下问题：
1.1由于绕线式异步电机调速是通过系统中的主要控制元件（交流接触器）来接入和切出转子上的调速电阻，切换十分频繁。在这种情况下，冲击电流大，触头烧损、电刷冒火、电动机以及转子所串电阻烧损和断裂故障时有发生。因而设备故障率高，工作维修量大；
1.2该天车主要用于汽机间汽轮发电机组设备的安装和检修起吊，对于天车的定位精度要求较高，由于原系统采用机械方式调速，起重机定位很困难，存在“溜钩”现象。在实际应用中，为精确定位，经常反复操作，增加了操作工的操作量，降低了天车的使用寿命；
1.3吊钩升降机械限位开关容易损坏，并且限位开关位置不易调整，极易造成保护限位失灵，致使吊钩电机损坏或吊钩钢丝绳被拉断；
1.4在驾驶室无法直观了解吊钩对地相对位置，仅能凭经验估计吊钩所处位置，不利于操作工操作。
由于二期扩建，增加了1台25MW亚临界抽汽凝汽式汽轮发电机组和1台4MW高背压式汽轮机组，该天车的工作量增加，为降低设备故障率，提高使用效率，故对该天车进行变频改造很有必要。
2 改造方案
2.1总体方案
对我厂32/5t天车的电力拖动系统进行变频调速技术改造，以改善其操作性能、降低故障率、能耗率。改造的具体设计方案是：
2.1.1主起升、副起升、大、小车调速由电机转子串电阻器调速改为变频调速，用4台变频器来控制5台电机，实现重载启动与变频调速。变频器采用的是ABB的ACS800-001=0100-3+D150+N652、ACS800-001=0040-3+D150+N652、 ACS550-001=059A-4、ACS550-001=023A-4系列变频器。
2.1.2对现有天车的大车、小车、主钩、副钩的电机（共5台）和减速机（共5台）全部进行更换。
2.1.3原各电气控制柜和继电器、接触器一律取消，更换为新电气控制柜，控制柜采用封闭式另加散热风扇，用来防护粉尘对电气元件的危害。
2.1.4操作方式：驾驶室、遥控操作（驾驶室联动台、地面遥控器互锁单选式操作方式）。
2.2改造后系统的配置
QD32/5t-22.5m型天车的电力拖动系统主体设备有大车电机YZP132M2-6/8.5KW 2台；小车电机YZP132M1-6/6.3KW 1台；主钩电机YZP225M2-8/42KW 1台；副钩电机YZP180L-6/13KW 1台；4台ABB变频器（配置制动单元和制动电阻）控制5台电机，实现同步运行。整个系统由西门子S7-200CN系列PLC控制，通过司机室的联动台进行操作。
2.3变频调速的控制要点
天车控制系统中需要引起注意的是防止溜钩的控制，因为在液压抱闸抱住电机之前和松开后的瞬间，极易发生重物由于状态下滑而产生溜钩。
2.3.1起重物停止控制要点。通过设定停止频率，和维持时间，当变频器的工作频率下降到停止频率时， 变频器输出一个“频率到达信号”，发出液压抱闸断电指令，变频器输出定值维持力矩，延时液压抱闸释放，变频器工作频率降为零。
2.3.2起重物升降控制要点。设定“升降起始频率”和“检测电流时间”，当变频器到达设定值时，变频器开始检测电流，确认电流足够大，产生的力矩能抵消下降力矩时发出抱闸松开指令，使液压抱闸通电松开。
2.3.3自动转矩提升设置。在调试过程中适当地提高中频电压可以改善低频特性，提高启动转矩； 提高零频电压可以加大直流强励磁，可以使电机保持足够大的转矩防止溜钩。
3改造效果
2013年3月，按照以上方案对汽机主厂房32/5t天车的电力拖动系统进行了改造。经过实际运用，改造后的系统性能得到了很大的改善，效果非常明显，主要体现在以下几个方面：
3.1采用变频调速，可实现平滑变速，且效率极高。与原有串电阻方式相比，变频调速特性更好，具有极高的速度控制精度，有利于运行定位，可对吊装物品的位置进行精确定位，操作工无须再经常对电机采用反接制动，延长了电机的使用寿命；
3.2实现了变频器再近于零速时的满转矩输出起动，通过PLC控制实现电机与机械制动逻辑配合关系，提高了系统稳定性和可靠性；
3.3系统正常运行中无须原来的调速电阻和正反向接触器，无冲击负荷，延长了设备的使用寿命，减少了维修费用；
3.4系统具备完善的监测、联锁（如行程及过热保护联锁、各终端机械联锁等）及保护功能（如短路、缺相、过压、接地、过热等），改善了电机的运行条件，提高了设备运行的可靠性。
4结束语
本系统自投运以来，达到了改造的预期目的，运行良好，调速性能优异、起动停止平稳、定位准确、安全可靠、操作简单，具有较完善的故障诊断显示功能，便于检修维护，在精密吊装和高速频繁的起重作业领域具有广泛应用价值。