起重机电气传动改造经济性设计分析

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1.转子串电阻控制方式转子串电阻控制方式工作原理为在电动机转子回路中加人多段电阻器。电阻器-般由反接制动电阻和启动加速电阻组成。正、反向电磁接触器用以控制电动机正、反转。

制动电磁接触器接通三相制动电磁铁。对大车、小车控制选用凸轮控制器实现平移机构的启停及运行速度的控制。

电磁控制方式的优点：系统过载能力强、可靠性高、成本低。缺点：(1)在低速时稳定性差，要依靠挂吊工配合才能准确定位；(2)机械抱闸的闸皮磨损严重，增加了维护工作量；(3)制动电阻消耗大；(4)启动电流大，在启动过程中有很大的机械冲击，接触器触点损耗大。

将所有电磁接触器更换为无触点接触器即无触点串电阻调速，并对无触点串电阻调速系统采用拈化设计，使其控制电路简单、系统可靠性增强，有效降低维护工作量。

该类控制技术特别适用于重载或恒定负载类运行的起重机。

2.涡流调速系统涡流调速系统是利用检测感应电动机转子电压作为转速反馈信号的转速闭环系统。当转速给定值与实际测量值比较后产生差值时，此差值经速度调节器令可控硅整流装置调节涡流制动器的制动转矩。由于调速系统采用闭环控制，具有较硬的机械特性，可使系统在涡流制动器发生故障时仍可快速提升或下放重物而不影响起重机工作。当负载快速下降，控制器手柄退回低档或回零时，可得到相当大的电制动力矩，对重载下降特别有利。涡流调速控制方28 中国设备工程 f 2013年6月式所采用的设备简单，调速范围可达10：1，速度平滑性较好，可满足绝大部分行车的要求。公司所使用的涡流调速起重机占起重机总数的70%左右。

涡流调速控制系统具有-定的调速精度和较高运行可靠性、过载能力强、对运行环境要求低及投资成本少等优点。缺点：(1j属耗能型调速方式，系统的转动惯性大；(2)涡流调速制动器安装需占据-定的空间；(3)涡流调速通过调节外部附加负载来进行，耗能较大，低速只能短时工作；(4)维护工作量稍大。

3.定子调压系统主要有串联饱和电抗器、自耦变压器以及可控硅调压，在起重设备上应用时，-般与转子串电阻方式相结合。

对绕线式异步电动机的定子提供可变电压电源，转子串相应段数的电阻以调节其转差率，可使电动机工作在稳定区内。在绕线式异步电动机转子串联电阻不变的情况下，改变电机的供电电压，其输出转矩与电压的平方成正比。

为了获得较好的输出特性，通常采用速度反馈，测速反馈元件是测速发电机或编码器。

此调速系统的主要优点是线路简单、调速范围可达10：1、可实现无级调速、平滑性较好、机械特性较硬、速度稳定性较好、对电机和机械的冲击较孝系统过载能力较强、变速性能较好、有-定的调速精度，适用于绝大部分调速要求的行车。缺点：(1)系统维护工作量较大；(2)系统功率因数低，能耗较大；(3)需要维护人员具有-定技能水平。

设备·论坛 奄4.变频调速系统变频调速系统的主要优势在于效率高、功率因数高、外接配线简单、调速范围宽(可达到20：1以上)，可实现无级调速，平滑性好，机械特性硬，速度稳定性好，对电机和机械的冲击小，适用于绝大部分调速要求的行车。

缺点：(1)选用通用型变频器时，同样存在能耗问题；(2)若选用专用变频器 (能量回馈型)设备造价高，导致投资成本偏高；(3)系统过载能力差；(4)对环境要求高，需设置工业空调，增加了投资，且空调管理带来诸多问题；(5)故障处理难，对维护人员的技能水平要求高。

5.不同控制类型的应用比较通过对起重机不同控制类型分析比较，可以为起重机电气传动技术改造或新建工程选用起重机电气传动技术时提供参考，表1是不同控制类型起重机的应用比较。

表1 不同控制类型行车的应用比较表2 采用国产定子调压装置电动机型号 数 单价， 序号 名称 产品名称 规格型号功率 量 兀1 主起 YZR250M1-8 调压调速控制柜 QY2G-100S/T5 1 35 O002 升 B2/30kW 电阻器 1 3 4003 YZR20OL-6B 凋压调速控制柜 QY2C-150Y/T5 l 42 500 大车4 1/22kWX2 电阻器 1 3 4005 YZR16OL-6B 调压调速控制柜 QY2G-3oYfr5 1 22Oo0 小车6 1/11kW 电阻器 1 1 700总价 ￥ lO6 300元此装置采用转子频率反礼取转速信息，无需使用编码器 ，可减少设备的维护及故障点技术改造方案。但必需遵循设备的高可靠性、高安全性及易于维护、投资合理的原则。

第二，转子串电阻调速、起重机不同控制类型的运用比较电机 动力 动力 过载 启动 变速 调速 功率 能 环境 年故 故障 系统 维护 投资 可靠 发展 调速类型 电机维护 回路 触点 能力 电流 性能 精度 因数 耗 要求 障率 处理 维护 成本 成本 性 空间绕线 电磁控制 量大 复杂 多 强 大 差 低 较低 高 较低 高 较难 大 高 少 高 淘汰式改造 无触点控 绕线较小 简单 无 较强 大 差 较低 较低 高 低 低 容易 小 较小 少 高 工程 制优先绕线 改造调压控制 量大 复杂 多 强 较大 较好 较高 低 高 较高 高 难 大 高 较高 较高 工程优先能 鼠笼 很小 简单 少 弱 小 好 高 较高 较 高 低 较难 较大 小 高 较高 耗式 高 新建 变频 型工程 控制 回鼠笼 很小 简单 少 弱 小 好 高 高 低 高 低 难 较大 小 高 较高 优先 馈式 型二、起重机电气设备经济性设计原则1.起重机电气传动设备价格比较f1)以某单元的-台16t起重机为例，分别选用进口和国产设备进行价格比较，见表2和表3。两种选型方案均能满足工艺、精度等方面的要求，但是采用国产设备可以节约投资40%左右。

f2)某台25t的涡流调速起重机(检修用)改造成变频调速，起初预算价150万元，最终核算也需要105万元。为降成本，选用无触点(去掉原涡流制动器)控制方式，全部投资仅30万元(包括所有电缆更换)。因此起重机定子调压调速控制方式的改造和变频调速方式的改造，其价格比大约为1：3。

2.基本方案设计原则第-，在进行行车电气传动技术改造方案决策时，应优先考虑保持原行车控制技术改造量最小的方案。因工艺要求需要提高行车控制精度，可根据控制精度确定相应的涡流调速及调压调速类行车的电气传动技术改造宜优先考虑保持原电气传动系统的更新改造方案。

第三，行车所有电气传动设备属于淘汰或报废的改造，可以采用保持原有系统改造 、全数字调压调速改造或全变频传动技术改造。

3.基本设计的具体规定(1)电磁控制类行车技术改造，当传动电动机状态良好，可采用全无触点控制技术进行改造或采用全数字调压调速、无编码器、无触点技术方案。

f2)涡流调速类行车改造，在备品配件充足，但设备存在局部缺陷需改造的，优先考虑保持原有技术的改造或采用全数字调压调速、无编码器、无触点的技术方案。

(3)调压调速类行车电气传动技术改造，当行车50%的电气传动设备处于良好状态时，宜采用保持原有控制系统进行改善或改造，如原为模拟控制系统的亦可采用全数字化进行改造。

f4)行车需要全部电气设备更新改造时，当行车不具备安装空调设备时，可采用保持原有传动系统或全数字调压调速、无编码器、无触点的技术方案。当行车安装空调时，可采用全数字调压调速、无编码器、无触点技术或变频电气传动技术方案。

(下转第27页)2013f-6 l中国设备工程 29设备·论坛 惫r谖资差距不大，职工学习技术的积极性不高。

二、推行点检制设备管理工作的措施1.建立健全设备管理体系。设备点检管理制是以现踌查 (点检)为起点，以点检员为主导，以预防维修为宗旨的管理体系。设备点检制应建立在 八定”的基础上。即定地点、定周期、定人员、定标准、定方法、定表格、定记录、定点检业务流程”。

2.加大对点检设备的硬件及软件的投入。水电站、电厂设备的知识密集化程度很高，点检工作需要先进的检测设备设施投入，提高设备点检的工作质量。

3.建立健全考核机制〃立完善考核机制，赋予三方的相互考核权利形成相互依托、相互制约、相互监督的闭环考核链，改变过去 要我干”为 我要干”的思维模式。

4.加强培训、提高全员素质和技能。加强培训力度，提高全员的理论知识和操作技能。培训可采取外培、自培和岗位练兵等方式，提升检修质量。

第-层：生产操作人员的日常巡检。按设备块陷管理制度使设备的异常和故障得到及时处理。

第二层：由专业点检员进行的专业点检。这是整个防护体系的主体。由专业点检员按 八定”原则对设备的重点部位定期进行检查和维护。

第三层：由设备工程师或专业点检员进行精密点检或技术诊断，并作出最佳处理方案。

劣化倾向管理”是对设备劣化数据进行统计分析，找出劣化规律，实行预知检修的-种定量管理方式，是点检管理的重要组成部分。

第五层：由专业主管、设备工程师或专业点检员，对设备进行系统的精度检测和性能测定，以考评和控制设备性能，评价点检定修的效果。

设备点检管理的五层防护体系的建立，使企业的操作人员、专业点检员、专业技术人员以及相关检修作业人员都参与设备管理，形成现代化的设备管理模式。

三、推行设备点检管理后的效果1.可准确了解设备的状态，及时发现设备故障，及时提供维修保障。

3.突发故障的检修次数和故障停机时间大大减少，故障率由过去的1.5%下降No.5%。

2009年1月8日，在点检时发现3号发电机泵轴承温度上升至63.8℃，及时更换润滑油后轴承温度降低至正常工作温度，避免故障的发生。

2009年11月6日，点检时发现5号电机径向振动异常，停机后检查发现胶垫磨损严重，及时组织更换，消除了隐患。2010年1月中旬，点检时发现4号电机轴向振动异常，测试值超限，经过专业人员现场分析判断，确认地角螺栓有-处松动，处理后振动问题得以解决。

4.以礼河发电厂自2009年推行设备点检制以来，设备故障率逐年下降，设备事故 (含重大设备事故)为零。年突发故障率逐年下降，维修费用也大幅度下降，主要设备完好率-直保持在98%以上。