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浮吊电气控制系统变频改造中应注意的几个问题

时间:2013-02-26 来源:电气自动化技术网 编辑:李亮 点击:次 字体设置:

由于浮吊控制系统的复杂性和所处环境的特殊性,在浮吊电气控制系统调试过程中,遇到了很多问题,总结如下:

1. 系统抗干扰的必要性和重要措施

为了充分发挥变频器的性能,浮吊电气控制系统采用plc作为控制核心部件,系统组态灵活,性能稳定,故障率低。然而,plc控制系统除了plc应用的一般技术要求必须遵守外,系统本身的抗干扰必须重点考虑。

在设计重钢浮吊电气控制系统时,已经采取了抗干扰措施,比如信号隔离、电源净化、信号传送采用屏蔽控制电缆等。但在系统调试过程中,由于浮吊电气环境太恶劣,还是出现了意想不到的麻烦。干扰信号频繁出现,引起plc程序误动,更严重的是,有时一个极强的脉冲干扰甚至能把plc的i/o口烧坏。经过仔细的分析研究发现,这种难得一见的情况实际是由多个方面共同作用造成的。首先是电源问题,因为浮吊拖动电机功率较大,并且通常是几台电机同时投入工作,原采用继电器—接触器控制系统,则在电机频繁起停的情况下,造成电源极不稳定,而在1#浮吊变频控制系统调试时,2#浮吊必须要投入工作,这样严重影响了新系统的控制电源质量;另外,浮吊处于江边,采用三相四线制供电方式,地电平极不稳定,平时就有数伏电压波动,这样相应地降低了输入信号抗干扰的阀值,使系统更易受干扰信号影响而产生误动。其次是布线问题,因为在设计时信号线考虑的是屏蔽控制线,所以现场施工就没有注意与动力线分开布线,这也给系统带来了严重的不良后果,因为变频器输出电压带有高频载波电压成分,另外其制动电阻常是高直流脉冲电压,当信号线与这两类线路捆扎起来并行走线时,干扰就不可避免要产生并且强度很大。

针对浮吊是地零合一供电情况,在原~220v/~220v隔离变压器前端增加~380v/~220v控制屏蔽变压器,然后在~220v控制电压端加装阻容保护,并在开关电源直流24v输出端接上供保护用的压敏电阻,将电源串入系统的冲击干扰彻底消除。由于有强电磁干扰,把动力线与信号线严格分开,有些地方实在不能分开时,也采用十字交错方式。经过这些改动,浮吊至今已投入运行一年多时间,从没有因为干扰而影响系统正常运行,说明我们采取的抗干扰措施是成功的。

2. 变频器闭环矢量控制模式的应用

616g5系列起重专用型变频器能很好地适应起重领域对于变频器的要求,其速度稳定性好、低速力矩特性好、力矩响应快。它有可以由用户自由设定的开环v/f控制模式、闭环v/f控制模式、开环矢量控制模式及闭环矢量控制模式共四种调速控制模式。

在常规应用中,采用开环v/f控制模式和开环矢量控制模式即可。在没有特殊要求,调速精度要求不很高和一台变频器带动多台电机的情况,通常采用开环v/f控制模式,实施方便。而在拖动位能型负载等特殊情况,比如普通桥式行车的吊钩机构,利用变频器的开环矢量控制模式,可以很好地满足要求。在对力矩响应、力矩特性有更高要求和需要力矩控制的场合则必须要采用变频器的闭环矢量控制模式。

浮吊变幅、抓斗和提头机构拖动负载属于典型的位能型负载,各机构运行时,在抱闸线圈松开的一瞬间,或者在低速启动的过程中,如果电机由于电磁惯性一时不能建立足够的磁场强度或者低速力矩特性太差不能提供足够的力矩,则都会发生抓斗下溜现象。因此要求变频器驱动电机要能提供快速力矩响应,低速力矩特性好。另外,对抓斗和提头机构必须采用力矩控制,以解决抓斗和提头两股钢绳的平衡受力问题。所以对浮吊变幅、抓斗和提头机构采用了变频器闭环矢量控制模式。

浮吊控制系统中,抓斗和提头两股钢绳的受力平衡是比较难解决的问题,在原绕线电机串电阻调速驱动、继电器—接触器控制系统中,只有靠时间继电器的延时配合机械特性较软的电机调速控制特性来实现,效果很差。我们通过利用安川的616g5变频器在闭环矢量控制模式具有的力矩控制和速度控制切换功能,通过这一功能特点,在浮吊抓斗和提头运行机构间采用力矩跟踪控制模式,再利用plc的灵活控制性能,很好地攻破了这一技术难关。

3. 变频器第二加减速时间功能的利用

变频器通常具有第二加减速时间设定功能,这一功能常在实际应用中被忽视,如果合理利用这一功能,则会加快调速速度,缩短运行机构反应时间。重钢浮吊塔式抓斗行车本身属于高频率、快反应、大运量快装抓斗行车,它要求控制系统必须满足其快速抓取矿粉的作业需要,而电机采用变频器调速控制以后,由于变频器调速的平稳变速过程,必然导致抓料的每一工序用时较多,长期如此,必将影响生产。这一问题的解决办法就是利用变频器调速的第二加减速时间设定功能,在变频器上设定一组第二加减速时间,第一加减速时间和第二加减速时间的切换由一个多功能输入口控制,通过这一措施的实施,可以使运行机构用变频器调速控制改造后反应时间基本达到用接触器常规控制的水平,由于改造后故障率低,有效作业时间增加,运动机构运行平稳,对位容易,从而提高生产效率,更好地满足了生产需要。

4. 其它方面

在重钢浮吊电气控制系统变频改造以前,由于采用的是常规继电器—接触器控制系统,电气控制的缺陷引起很大的机械冲击,浮吊上面振动很大,机械受损严重。在浮吊上电气控制室,由于制动轮与制动闸瓦间的摩擦制动,制动轮和制动闸瓦磨损严重,并使控制室温度很高。这些直接导致了操作工人的工作环境十分恶劣,工作劳动强度很大。采用变频控制改造以后,由于变频器电气制动性能很好,各运动机构的机械制动只作为后备制动保护,电气制动几乎没有冲击,所以浮吊振动很小,机械冲击强度大大减弱。

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