淺談轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速方式在門座式起重機(jī)上的應(yīng)用

黃夏釗

摘 要：水口水電站壩頂門座式起重機(jī)位于水口大壩壩頂，設(shè)計(jì)規(guī)格為2×160/32t雙向門式起重機(jī)。壩頂門機(jī)按機(jī)構(gòu)的功能劃分，主要由主提升機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)運(yùn)行機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)提升機(jī)構(gòu)、大車行走機(jī)構(gòu)、小車行走機(jī)構(gòu)構(gòu)成。這些結(jié)構(gòu)皆采用轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速方式進(jìn)行控制。本文介紹了門機(jī)的電控系統(tǒng)，分析轉(zhuǎn)子串電子調(diào)速系統(tǒng)的運(yùn)行方式以及其優(yōu)缺點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：門座式起重機(jī)；轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速；PLC

水口門機(jī)是一臺(tái)2×160/32噸雙向門座式起重機(jī)，主要用于機(jī)組進(jìn)水口快閘檢修門的啟閉工作和壩面上的零星起吊作業(yè)，工作范圍廣，起吊種類多樣，使用頻率高。其中用雙吊點(diǎn)直接啟閉的閘門有溢洪道事故檢修閘門、船閘上閘室檢修門和升船機(jī)上閘室檢修閘門；用雙吊點(diǎn)加上200噸液壓自動(dòng)抓粱啟閉的閘門有進(jìn)水口檢修閘門和泄洪底孔事故檢修閘門，用回轉(zhuǎn)吊的32噸單吊點(diǎn)加上32噸機(jī)械自動(dòng)抓粱啟閉進(jìn)水口攔污柵；另外門機(jī)還兼顧進(jìn)水口事故閘門及其液壓啟閉機(jī)、溢洪道弧形閘門及其液壓啟閉及、船閘上閘室工作閘門及其液壓啟閉機(jī)等設(shè)備安裝、檢修的起吊工作和壩面起重作業(yè)。水口門機(jī)大車行走范圍為壩頂壩面，沿著專門軌道，總行程約700米，中間設(shè)置有一個(gè)電纜換向點(diǎn)。

一、門機(jī)電氣控制硬件構(gòu)成

門機(jī)電氣控制系統(tǒng)主要通過施耐德PLC進(jìn)行控制，主提升機(jī)構(gòu)由2套相同機(jī)構(gòu)組成，每套機(jī)構(gòu)主要由繞線式異步電動(dòng)機(jī)YZR280S-6、制動(dòng)器YWZ-400/45、減速器QJD-DP（K）560×100-T、開式齒輪和卷筒組成。

異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)的一般要求是需要有足夠的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和較小的起動(dòng)電流，起動(dòng)電流一旦過大，會(huì)造成較大的線路電壓降。水口門機(jī)以前就出現(xiàn)過因負(fù)載太重導(dǎo)致的主提升電機(jī)啟動(dòng)瞬間系統(tǒng)壓降開關(guān)跳閘的故障，從而影響PLC等其他設(shè)備的正常運(yùn)行。對于頻繁起動(dòng)的異步電動(dòng)機(jī)，大的起動(dòng)電流會(huì)造成電機(jī)內(nèi)部發(fā)熱過多而損壞電機(jī)。水口壩頂門機(jī)采用繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)，為獲得較好的起動(dòng)特性和調(diào)速性能，采用在轉(zhuǎn)子回路中接入分級(jí)電阻器的方式進(jìn)行起動(dòng)與調(diào)速。這種調(diào)速方式調(diào)速線路較簡單，增加的轉(zhuǎn)子電阻在起動(dòng)時(shí)的大小可以有效改善起動(dòng)性能，啟動(dòng)后通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子電阻的分級(jí)投切實(shí)現(xiàn)調(diào)速的目的。

水口門機(jī)各機(jī)構(gòu)的分級(jí)調(diào)速情況如表1，由于各機(jī)構(gòu)的硬件構(gòu)成基本相同，因此下面僅對主提升機(jī)構(gòu)的調(diào)速控制進(jìn)行介紹分析。

二.主提升轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速運(yùn)行方式

圖1為門機(jī)主提升1號(hào)電機(jī)控制圖，這種接線方式具有線路簡單、投資少、維修方便等優(yōu)點(diǎn)。門機(jī)主提升#1電機(jī)與#2電機(jī)的控制方式相同，共同具有5級(jí)調(diào)速，操作時(shí)，操作員在主司機(jī)室控制提升速度檔位，檔位信號(hào)輸入PLC進(jìn)行處理，經(jīng)過邏輯程序判斷后，經(jīng)DO輸出模塊給出相應(yīng)指令。檔位由1檔至3檔逐級(jí)運(yùn)行，上升時(shí)，1檔速度最慢，3檔速度最快。下降時(shí)，1檔速度最慢，2檔速度最快。主提升#1電動(dòng)機(jī)與主提升#2電動(dòng)機(jī)同步動(dòng)作。

當(dāng)上升1檔運(yùn)行時(shí)，主提升制動(dòng)器電機(jī)運(yùn)行，主提升制動(dòng)器打開，主提升電動(dòng)機(jī)正向接觸器吸合，主提升電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，中間繼電器K441動(dòng)作，電阻器全部接入；上升2檔運(yùn)行時(shí)，命令發(fā)出后，經(jīng)0.5s延時(shí)，中間繼電器K431動(dòng)作，電阻器最后一節(jié)短接，電阻器接入四分之三；經(jīng)0.5s延時(shí)，中間繼電器K421動(dòng)作，電阻器最后二節(jié)短接，電阻器接入四分之二；上升3檔命令發(fā)出，經(jīng)0.5s延時(shí)，時(shí)，中間繼電器K411動(dòng)作，電阻器最后三節(jié)短接，同時(shí)，中間繼電器K401動(dòng)作，最后四節(jié)電阻器同時(shí)短接，所有電阻一起全部切除，電動(dòng)機(jī)進(jìn)入額定運(yùn)行狀態(tài)。

當(dāng)下降1檔運(yùn)行時(shí)，主提升制動(dòng)器電機(jī)運(yùn)行，主提升制動(dòng)器打開，主提升電動(dòng)機(jī)反向接觸器K21吸合，主提升電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，中間繼電器K441動(dòng)作，電阻器全部接入；下降2檔運(yùn)行時(shí)，命令發(fā)出后，經(jīng)0.5s延時(shí)，中間繼電器K431動(dòng)作，電阻器最后一節(jié)短接，電阻器接入四分之三；經(jīng)0.5s，中間繼電器K421動(dòng)作，電阻器最后二節(jié)短接，電阻器接入四分之二；經(jīng)0.5s，中間繼電器K411動(dòng)作，電阻器最后三節(jié)短接，同時(shí)，中間繼電器K401動(dòng)作，最后四節(jié)電阻器同時(shí)短接，所有電阻一起全部切除，電動(dòng)機(jī)進(jìn)入額定運(yùn)行狀態(tài)?；剞D(zhuǎn)提升、回轉(zhuǎn)運(yùn)行、大車行走、小車行走除了電阻器分級(jí)數(shù)目不同外，皆通過這種方式進(jìn)行接線與控制。

三.轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速運(yùn)行方式的優(yōu)缺點(diǎn)

轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速具有接線簡單可靠，啟動(dòng)平穩(wěn)，調(diào)速穩(wěn)定，維護(hù)方便，運(yùn)行性價(jià)比高的特點(diǎn)。但隨著運(yùn)行時(shí)間與頻率的增加，門機(jī)在運(yùn)行中主要出現(xiàn)有以下問題。1、在重載情況下，尤其是在檢修門提出水面瞬間，雜物、掛水等增加檢修門重量，使得負(fù)載轉(zhuǎn)矩增加，此時(shí)，若想使負(fù)載上升，在啟動(dòng)上升1檔時(shí)，出現(xiàn)無法啟動(dòng)上升甚至檢修門體在慢速下降的情況。出現(xiàn)此種情況，必須將轉(zhuǎn)子切電阻的時(shí)間延長1秒后主提升才能順利上升。2、在頻繁起動(dòng)情況下，轉(zhuǎn)子電阻箱發(fā)熱嚴(yán)重，尤其是夏天，存放電阻箱的小車機(jī)房空間小，電阻箱外殼溫度高，散熱困難，是嚴(yán)重的安全隱患，且電阻箱能耗較大，運(yùn)行效率低。3、隨著門機(jī)吊裝設(shè)備的精細(xì)化操作要求提高，轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速方式無法滿足起吊低速、平穩(wěn)、聽位準(zhǔn)確的要求，尤其是低速下定位困難。

（作者單位：福建水口發(fā)電集團(tuán)有限公司）