变频调速起重机的安装调试分析

彭慧君 金那仁满都拉

（中交一航局第一工程有限公司，天津300456）

1 工程概况

工程特点：本工程通过改变75 t门式起重机的控制方法，即用变频器＋PLC（可编程控制器）控制替代传统的电机转子串电阻调速，实现了大车运行机构和起升机构的无级调速，该控制方法性能稳定可靠，可大大提高起重机的运行性能和可靠性。

工程难点：由于业主方认为早投产早受益，再加上迫于预制构件工期紧的压力，可利用有效工期仅仅两个月，工期紧、技术难度大成为本项目面临的两大难题。另外，业主场地平整、轨道铺设等土建部分的准备工作还没到位，也给后期的组装带来了压力。

2 起重机的制作

2.1 方案讨论及设计阶段

起重机的制作首先由设计人员根据起重机的跨度、起重量、重量等信息计算出其结构部分、机械部分和电气部分的参数。

2.1.1 电缆卷筒的选择

本次75 t门机选用了磁滞式电缆卷筒，其由电机、磁滞式联轴器、行星减速箱、主减速箱、集电器和电缆卷盘组成。该系列产品采用磁滞式联轴器为同步差速机构，利用磁力耦合原理保证了电缆卷盘收放电缆的速度始终与移动式电气设备同步。磁滞式电缆卷筒由电机将动力传至磁滞式联轴器，经行星减速箱、主减速箱二级变速后将放大的力矩传至电缆卷盘。通过调节磁滞式联轴器的工作状态，电缆张力可任意调整。

根据现场布局，75 t门机最大行程为300 m，其电源取自中间的横移车，因此电缆卷筒的选型按150 m考虑即可。

2.1.2 变频器的选择

75 t门机的起升机构、大车行走机构使用变频控制。考虑到性能、价格、技术等因素，选用日本安川变频器，由于起重机长期低速运行，变频器功率比电机功率高一个等级，即90 k W起升电机选用110 k W变频器，4×8.5 k W大车行走电机共用一台75 k W变频器，完全能满足起重机各种运行要求。起升机构变频器：CI MR－616 G7B／4110／110 k W；大车行走机构变频器：CI MR－616 G7B／4075／75 k W。

2.2 制作阶段

2.2.1 场内预制结构件

起重机结构件主要分为大梁、支腿、下横梁等3大部件。主结构施工工艺如图1所示。

注意事项：用于制造焊接结构件的原材料（钢板、型钢、钢管等）和焊接材料（焊条、焊丝、焊剂等）进厂时，须检验部门根据制造厂的合格证和质保书进行外观检查和测量，不存在影响结构强度的缺陷，如裂缝、分层、锈蚀麻点、剥落等；重要构件的原材料、高强螺栓要进行复验。重要构件的钢材在涂装前应进行表面喷砂除锈，达到Sa2.5级，其余构件防腐不低于Sa2.0级。

2.2.2 外协加工件

外协加工件包括机械部分和电气部分。为了控制加工成本和加工质量，采取了两方面的措施：（1）广泛询价，取性价比较高的产品；（2）派技术人员对外协产品制作加工进行全过程监控。

图1 主结构施工工艺

3 起重机的现场组装

起重机的现场组装是由电工、钳工、铆工、焊工、起重等多工种之间相互配合完成的，下面主要讨论电气部分的组装工艺。起重机结构部分安装完毕后开始进行外围部件的安装，外围设备主要是指关系到起重机安全可靠运行的必要构件。

3.1 电缆卷筒定位安装

电缆卷筒的定位安装需要生产厂家技术人员现场指导，卷筒的安装高度、排缆器的安装位置以及卷筒配电箱的摆放位置等都关系到起重机运行的可靠性。

3.2 限位报警器等安全装置定位安装

（1）起重量限制器。起重机应安装起重量限制器，对最大起重量大于6 t的起重机设有起重量显示装置，其数值误差不得大于指示值的5%。当起重量大于相应工况下额定值并小于额定值的110%时，应切断上升方向的电源，但机构可做下降方向运动。（2）起重力矩限制器。起重机必须安装起重力矩限制器。当起重力矩大于相应工况下额定值并小于额定值的110%时，应切断上升和幅度增大方向的电源，但机构可做下降和幅度减小方向的运动。（3）行程限位。轨道式起重机运行机构应在每个运行方向装设行程限位开关。在行程端部应安装限位开关挡铁，挡铁的安装位置应充分考虑起重机的制动行程，保证起重机在驶入轨道末端时轨道上其他起重机相距在不小于0.5 m范围内时能自动停车，挡铁的安装距离应小于电缆长度。（4）起升高度限位。起重机起升机构应设起升高度限位器，当取物装置上升到设计图纸规定的位置时，应能自动切断电机电源。当有下极限限位要求时，还应设下极限限位器，除能切断电机电源外，钢丝绳在卷筒上的缠绕，除固定钢丝绳圈数外至少保留两圈。（5）风速仪。当起重机主起升高度≥12 m时，装风速报警装置；当起重机跨度S≥40 m时，宜装偏斜调整和显示装置。（6）夹轨器。轨道式起重机必须安装夹轨器，夹轨器应能保证在非工作状态下起重机不在轨道上移动。（7）缓冲器。大车（小车）轨道末端需安装挡架，缓冲器安装在挡架或起重机上，当起重机与轨道末端挡架相撞击时，缓冲器必须保证起重机能比较平稳地停车而不至于产生猛烈的冲击。

4 现场调试

4.1 单机调试

通电前的测试和检查：起重机各部件安装完毕后进行通电调试，通电前用1 000 V兆欧表进行绝缘电阻测试。（1）小车机构电机绝缘电阻值≥1 MΩ；（2）大车机构电机绝缘电阻值≥1 MΩ；（3）起升电机绝缘电阻值≥1 MΩ；（4）主回路、控制回路、照明回路绝缘电阻值≥1 MΩ。通过上述检查方可保证通电的安全性和可靠性，避免变频器等精密设备由于短路故障而烧毁。

各机构依次通电：从起重机的电缆卷筒处接临时电源，电源线的截面积不得小于卷筒上缠绕的线的截面积。对照明回路通电，检查灯具照明情况。控制回路断路器通电，检查控制回路中各限位报警装置是否能有效动作，如与控制逻辑不符合需进行调整。主回路断路器通电，主接触器启动。

4.2 联动调试

PLC程序的输入：本次75 t门机PLC选用了日本三菱FX系列产品，其程序的编辑、修改、模拟等通过GX Developer 6.0软件实现。如果编写的程序和现场的控制逻辑不符合，起重机将无法满足控制要求，必须通过安装GX Developer 6.0软件的编程器进行在线修改，方可实现。

空载试车：（1）联动台标示的操作方向应与起重机各机构的运转方向相符。（2）分别开动各机构电机，其运转正常，大车和小车运行时不应卡轨；各制动器能够准确及时动作，各限位开关及安全装置的动作应准确可靠。（3）当吊钩放到最低位置时，卷筒上的钢丝绳圈数不应少于两圈。（4）放缆和收缆速度应与相应的机构速度相协调，并满足工作极限位置的要求。（5）每项试验不少于5次，且动作应准确无误。

重载试车：（1）动负荷试验的目的主要是验证起重机各机构制动器的功能。如果各部件能完成其功能试验，并在随后进行的目测检查中没有发现机构或结构的构件损坏，连接处也没出现松动或损坏，则认为本试验结果合格。（2）起升1.1倍额定负荷，同时开动2个机构作正反向运转，按该机工作级别相对应的接电持续率应有间歇时间，并按操作规程进行控制。按工作循环次序，试验时间至少应延续1 h。（3）各机构应动作灵敏，工作平稳可靠。检查各限位开关和保护联锁装置的可靠性，电机及电气元器件温升不允许超过规定标准，观察整机不应有不正常的响声和振动等现象。（4）试验合格后，填写试验记录。

5 结语

本文所述75 t门式起重机首先在结构上采用桁架结构减轻了机身重量，减少了起重机受风面积；其次在控制方式上采用PLC＋变频控制替代了传统的串电阻调速，提高了产品的稳定性和可靠性，这就为今后制作更大吨位的大型起重机、港口机械设备积累了宝贵的经验。

［1］GBT14406—93 通用门式起重机［S］.

［2］GB50256—96 电气装置安装工程起重机电气装置施工及验收规范［S］.

［3］冶金工业部冶金安装总公司.起重机电气装置的安装操作法［Z］.