一、 前言

行車是工業(yè)現(xiàn)場常用裝備，用來實(shí)現(xiàn)貨物在三維空間中的轉(zhuǎn)運(yùn)。其中水平面兩個(gè)方向的運(yùn)動分別由大、小車完成，稱為行走系統(tǒng)；垂直方向的運(yùn)動則由起升機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)。大多數(shù)的行車通過釣鉤與被運(yùn)物體相連，當(dāng)被運(yùn)物體為粉狀時(shí)，則需要通過抓料斗，這就是抓斗行車。該類行車在提升部分一般均配置兩臺電機(jī)，專門負(fù)責(zé)升降運(yùn)動的電機(jī)稱為主卷電機(jī)，另一臺稱為閉合電機(jī)，除了負(fù)責(zé)抓斗的打開和閉合（丟料和抓料）外，還將配合主卷電機(jī)一起出力進(jìn)行升降運(yùn)動。

重鋼燒結(jié)廠現(xiàn)有抓斗行車均為串級調(diào)速加繼電器/接觸器控制方式，故障率高，維護(hù)費(fèi)用及時(shí)間均很大，給生產(chǎn)造成不良影響，為此需對其技術(shù)改造，而采用變頻調(diào)速技術(shù)是解決上述問題的關(guān)鍵，現(xiàn)以其3#行車技術(shù)改造為例介紹有關(guān)情況。

二、 電氣系統(tǒng)配置

行車系統(tǒng)機(jī)械參數(shù)

載重量（含抓斗自重）：20噸 起升高度：25.6米 跨度：31.5米
大車電機(jī)： 2* 15KW 小車電機(jī)：7.5KW
主卷電機(jī):： 90KW 閉合電機(jī)：90KW

行走系統(tǒng)改造配置

大、小車分別選用EMERSON 公司EV2000-4T0300G和EV2000-4T0011G各一臺，分別配置15kw、30kw制動組件各一套，以消耗停車時(shí)返回變頻器的能量。由于較為簡單，本文不詳細(xì)描述。

主卷/閉合變頻器

對于提升所需變頻器，必須選用高性能矢量控制變頻器，這里選用了愛默生TD3000-4T1320G兩臺，分別控制主卷電機(jī)和閉合電機(jī)，考慮到系統(tǒng)的長期使用以及可能出現(xiàn)的超載情況，在變頻器選型方面我們相對電機(jī)功率放大2檔。由于抓斗上升和下降是由主卷電機(jī)和閉合電機(jī)共同出力完成，而且在抓料操作時(shí)，為了盡可能多抓料，必須使用“點(diǎn)動降”使主卷鋼繩保持松弛，因此，當(dāng)抓料完成時(shí)，主卷鋼繩是松弛的。若兩臺變頻器都為速度控制方式，則不能解決主卷鋼繩和閉合鋼繩的受力平衡問題，容易導(dǎo)致閉合電機(jī)、閉合變頻器、閉合鋼繩過載，因此要解決好上述問題，主卷變頻器必須支持速度/轉(zhuǎn)矩控制在線切換功能，而且閉合電機(jī)用變頻器必須有轉(zhuǎn)矩輸出功能，兩者通過邏輯有效配合方可完成。

速度反饋（編碼器）

為了更好的實(shí)現(xiàn)空中起車和轉(zhuǎn)矩控制功能，本次改造選用配套編碼器，型號為E80H型，線數(shù)512P/R，編碼器與電機(jī)軸的連接采用軸套式安裝，這種配置可以充分利用TD3000 變頻器 0速200%的力矩以及內(nèi)置的零伺服功能，確保消除啟/停時(shí)的“溜鉤”現(xiàn)象

制動單元和制動電阻

抓斗下降過程中，電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，再生能量將導(dǎo)致變頻器的直流母線電壓上升到危險(xiǎn)電壓，因此制動組件是必須選配的。經(jīng)驗(yàn)表明，制動組件配置容量應(yīng)該相對于變頻器容量適當(dāng)放大，具體情況與行車起升高度、制動單元的最大制動使用率、電機(jī)和變頻器的配置余量以及制動電阻散熱條件等環(huán)境因素有關(guān)。由于抓斗下降是可能持續(xù)較長時(shí)間的過程，我們選用的TD3000配套制動組件，該制動組件具備100%ED的制動能力，

PLC

本系統(tǒng)中選用了PLC來實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的邏輯控制，主要功能如下：

1. 變頻器啟/停控制；
2. 控制抱閘，保證電機(jī)軸停止時(shí)抱閘才抱住，既不提前，也不延后；
3. 主卷變頻器控制方式切換（速度控制/力矩控制）。
4. 系統(tǒng)安全連鎖功能

a) 行車上各個(gè)進(jìn)出口的門以及操作室的門在打開狀態(tài)下，禁止操作。
b) 大、小車軌道兩端設(shè)限位開關(guān)限制車體超越。
c) 沖頂限位。
d) 各操作手柄未處于零位置時(shí)，上電被禁止。
e) 主卷和閉合變頻器中任意一臺變頻器報(bào)故障時(shí)，兩臺變頻器均立即停止輸出（自由停車），同時(shí)抱閘合閘。
f) 任何時(shí)刻斷電，系統(tǒng)將立即停止，抱閘合閘。PLC故障時(shí)，各操作命令無效（PLC無輸出），這時(shí)，抱閘閉合，行車處于安全停止?fàn)顟B(tài)。但不排除PLC誤輸出松閘信號，雖然這種概率極小，一旦出現(xiàn)這種情況，司機(jī)可按“急停”按鈕，切斷控制電源，使抱閘閉合。

系統(tǒng)原理圖見圖一。

圖一 提升/抓斗部分系統(tǒng)改造原理圖
三、 參數(shù)設(shè)置

主卷和閉合用變頻器參數(shù)如下：

為保證提升的平穩(wěn)性，合理選擇加減速方式是非常必要的，實(shí)踐證明選用S曲線啟停方式非常適合提升，即：電機(jī)剛啟動時(shí)以極低速度運(yùn)行一段時(shí)間，其間加速度也較小，然后再以與加速時(shí)間相對應(yīng)的加速度將電機(jī)速度提高，接近設(shè)定速度時(shí)再以較小加速度運(yùn)行至設(shè)定值。減速過程與加速過程類似。這種方式可有效地減小電機(jī)啟/停時(shí)的沖擊電流。

四、 總結(jié)

抓斗行車變頻改造后，很好地解決了主/閉鋼絲繩受力平衡問題，軟啟軟停方式大大降低了起制動時(shí)的沖擊電流，再加上變頻器本身具有完善靈敏保護(hù)功能，極大地提高了行車運(yùn)行的可靠性，延長了系統(tǒng)的使用壽命。以下為改造后的有關(guān)數(shù)據(jù)：（以一年前改造的三臺行車為例）

鋼絲繩消耗僅為改造前的20%；
電機(jī)從未燒壞，改造前為平均1臺/月；
其它低壓電器及機(jī)械設(shè)備的壽命也得大大提高；
總維護(hù)成本為改造前的10~15%；

實(shí)際運(yùn)行中，主卷和閉合電機(jī)二者的運(yùn)行電流相差僅3A左右，出力均衡度極高，證明TD3000確實(shí)是優(yōu)秀高性能矢量控制型變頻器。

以下是新老系統(tǒng)的各項(xiàng)對比：

重慶正宏自動化控制工程公司 秦玉忠 趙良政
重鋼燒結(jié)廠 廖龍祥 丁彤宇
EMERSON網(wǎng)絡(luò)能源有限公司 唐愛民(end)