1 引言

近十年來,夾江廠為許多大、小電站設(shè)計生產(chǎn)制造了數(shù)十臺帶變頻器控制的廠房橋機(jī)、門機(jī)和臺車式啟閉機(jī)。比如:我廠為湖南大源渡水電站設(shè)計生產(chǎn)的第一臺壩頂2×1250kN門式起重機(jī)，起升和大、小車行走機(jī)構(gòu)均使用了ABB公司ACC50型系列變頻器;隨后設(shè)計生產(chǎn)了四川茂縣銅鐘水電站廠房125t橋式起重機(jī)，主起升機(jī)構(gòu)使用了法國施耐德的Aitivar58型變頻器;貴州烏江渡水電站擴(kuò)機(jī)工程中尾水2×1250kN單向臺車式啟閉機(jī)，起升和行走機(jī)構(gòu)均使用了西門子公司6SE70型系列變頻器;緬甸邦朗750kN單向橋式起重機(jī)，起升和行走使用了ABB公司ACC60型系列變頻器等。我廠已中標(biāo)三峽三期工程中的六臺門機(jī)，全部采用西門子公司6SE70型系列變頻器。

我廠為湖南沅陵縣鳳灘水力發(fā)電廠擴(kuò)建工程設(shè)計生產(chǎn)的2×1250kN雙向臺車式啟閉機(jī)是類似于橋式起重機(jī)的水電廠專用起重設(shè)備。它的主起升機(jī)構(gòu)、大車行走機(jī)構(gòu)、小車行走機(jī)構(gòu)均采用了變頻電機(jī)拖動、西門子6SE6440系列變頻器變頻調(diào)速的控制方案。6SE6440系列變頻器具備了起重機(jī)各機(jī)構(gòu)調(diào)速控制所需的全部功能，如:IGBT技術(shù)、高質(zhì)量的矢量控制系統(tǒng)、集成的制動(斬波)器等可用于位能性負(fù)載升降的調(diào)速場合;而線性V/F特性、集成的制動(斬波)器等則完全滿足大、小車行走機(jī)構(gòu)的調(diào)速要求。由于變頻器無級平滑的輸出特性，大大地改善各運行機(jī)構(gòu)起動和換檔時加減速性能，完全克服了傳統(tǒng)大型機(jī)構(gòu)在制動過程中存在的慣性沖擊力，因此延長了機(jī)械結(jié)構(gòu)的使用壽命，并大大地增強(qiáng)了運行的穩(wěn)定性。根據(jù)運行情況若為一般性的調(diào)速需要，只需設(shè)置必要的變頻器參數(shù)，變頻器能滿足工作要求;如遇特殊調(diào)速要求，則可隨時調(diào)整變頻器的相關(guān)參數(shù)和檔位的參數(shù)值，并經(jīng)試車修正個別參數(shù)，即可滿足各種機(jī)構(gòu)運行中所需的速度和轉(zhuǎn)矩控制。

2 系統(tǒng)組成

進(jìn)水口2×1250kN雙向臺車式啟閉機(jī)主起升機(jī)構(gòu)由兩套卷揚系統(tǒng)組成，由兩臺YZPB280M-8起重專用變頻電動機(jī)拖動，電機(jī)功率2×55kW,使用兩臺6SE6440-2UD37-5FA1變頻器驅(qū)動，變頻器功率2×55kW(恒轉(zhuǎn)矩),采用矢量控制方式，起升機(jī)構(gòu)要求1:10的調(diào)速范圍;小車行走機(jī)構(gòu)由相同的兩套行走裝置組成，并由兩臺YVPEJ802－4普通變頻電動機(jī)拖動，電機(jī)功率2×0.75kW,共用一臺6SE6440－2UD23－0BA1變頻器驅(qū)動，變頻器功率4kW(恒轉(zhuǎn)矩),采用V/F控制方式，小車行走機(jī)構(gòu)要求的1:10的調(diào)速范圍;大車行走機(jī)構(gòu)由相同的四套行走裝置組成，并由四臺YVPEJ112－4普通變頻電動機(jī)拖動，電機(jī)功率4×4kW,共用一臺6SE6440－2UD32－2DA1變頻器驅(qū)動，變頻器功率30KW(恒轉(zhuǎn)矩),采用V/F控制方式，大車行走機(jī)構(gòu)要求的1:10的調(diào)速范圍。

3 系統(tǒng)控制電路

系統(tǒng)的控制采用聯(lián)動臺式的操縱桿—可編程控制器(PLC)—變頻器I/O端口控制方式。聯(lián)動臺中設(shè)有控制主起升機(jī)構(gòu)的升、降操縱桿，升降各四檔，控制小車行走機(jī)構(gòu)的前行、后行操縱桿，前后各四檔，控制大車行走機(jī)構(gòu)的左行、右行操縱桿，左右各四檔。變頻器無速度編碼器。實施變頻器輸入端開關(guān)量的指令控制方法，如圖1所示。

圖1 臺車式啟閉機(jī)單線連接圖


由于整機(jī)采用可編程控制器(PLC)控制，臺車控制分為內(nèi)部編程軟件和外部硬件二部分。下面介紹起升機(jī)構(gòu)單雙吊鉤的參數(shù)設(shè)置和大車行走機(jī)構(gòu)的控制。




圖2 大車行走電路圖


供貨技術(shù)條件規(guī)定起升機(jī)構(gòu)既能單吊鉤升降，又能雙吊鉤通過鋼性聯(lián)接同步升降，兩種操作均要求1:10的調(diào)速范圍。在設(shè)計中，我們采用了基本操作板(BOP)設(shè)置二個參數(shù)閉鎖其中一臺變頻器，而另一臺變頻器仍能按給定指令信號正常升降運行。當(dāng)單吊鉤工作完畢后需要雙吊鉤工況時，恢復(fù)上述二個參數(shù)和幾個自動復(fù)位的參數(shù)，又可實現(xiàn)按常規(guī)雙吊鉤工況使用的變換方式。

圖2為大車行走機(jī)構(gòu)的電路圖。在大車行走機(jī)構(gòu)控制中，大車操縱桿設(shè)置有零位指令和保護(hù)，左行或右行1-4檔速度給定指令，該指令經(jīng)可編程控制器處理后提供給變頻器輸入端。例如:當(dāng)大車操縱桿推向左行1檔時，變頻器數(shù)字輸入端中的DIN1、DIN3接到指令，變頻器按設(shè)置的5Hz輸出，同時變頻器可編程繼電器輸出端3(抱閘投入)輸出制動器打開信號指令，制動器打開，大車以2m/min的速度向左運行;當(dāng)大車操縱桿推向左行2檔時，變頻器數(shù)字輸入端中的DIN1、DIN3、DIN4接到指令，變頻器按設(shè)置的15Hz輸出，大車以6m/min的速度向左運行;當(dāng)大車操縱桿推向左行3檔時，變頻器數(shù)字輸入端中的DIN1、DIN3、DIN5接到指令，變頻器按設(shè)置的25Hz輸出，大車以10m/min的速度向左運行;當(dāng)大車操縱桿推向左行4檔時，變頻器數(shù)字輸入端中的DIN1、DIN3、DIN4、DIN5接到指令，變頻器按設(shè)置的50Hz輸出，大車以20m/min的速度向左運行。大車操縱桿從4檔逐漸退回零位時，變頻器輸出頻率由50Hz逐漸減少到0Hz，同時變頻器可編程繼電器輸出端3(抱閘投入)輸出制動器關(guān)閉信號指令，制動器閉合，大車停止向左運行。向右運行時，原理和功能相同。一旦出現(xiàn)大車故障或大車左極限信號指令，并傳送給可編程控制器，經(jīng)可編程控制器處理，都能封鎖變頻器輸入端的給定信號指令，立即停止變頻器運行。

變頻器可編程繼電器輸出端設(shè)置為故障、運行、抱閘投入三個信號指令，并把三個指令傳給可編程控制器，經(jīng)可編程控制器處理后，用來保護(hù)、控制變頻器和顯示變頻器狀態(tài)。

4 結(jié)束語

西門子公司6SE6440系列變頻器具有高度的靈活性，多重選擇的可設(shè)置參數(shù)值，機(jī)動靈活的BiCo連接功能，這些功能可以在不同的應(yīng)用場合加以選擇，完全滿足不同工況的需要。

參考文獻(xiàn)
(略)

作者簡介

張 航(1961-) 電氣設(shè)計工程師 任職于水利電力部夾江水工機(jī)械廠,從事水電站橋機(jī)、門機(jī)、臺車式啟閉機(jī)等變頻器的應(yīng)用設(shè)計、制造、安裝調(diào)試等工作。