桥式起重机升降系统电气改造
起重机经常需要在重载的情况下频繁启动、制动、变速等操作，传统桥式起重机主要采用控制器-接触器控制的电气系统，所用的电器零件多，控制电路复杂，维护保养不方便。设备在调速瞬间，电路所产生的冲击电流大，并且还会产生一定的机械冲击力。传统桥式起重机各项综合技术指标较差，已不能满足工业生产的需求，而利用变频器调速的起重机控制线路简单、运行稳定、高效节能，同时还可以提高桥式起重机的安全性能。本文通过对15/3t桥式起重机升降系统电气改造为例，通过对变频器的选择和设置，实现电机的变频调速。
1、桥式起重机介绍及系统控制要求
桥式起重机主要是将物体在空间内进行转移或者使物体升降以满足工程施工需要，它的内部运行结构主要是主起升和副起升运行设备以及运行机构。桥式起重机的运行机构由大车运行机构和小车运行机构两部分组成，大车的运行机构主要控制前后运动方向，小车的运行机构主要是控制左右运行方向，依据运行的速度可以使用四个档，在运行的过程中加速时间或者减速时间控制在三到六秒内。一般情况下，小车的运行机构只需要1台电动机就可以进行操作任务，但是大车的运行机构就需要2台到4台电动机才可以进行操作任务。大车运行和小车运行时发出的惯性非常大，可能在操作中出现发电机在发电时产生电压，所以在它们运行时需要配置制动电阻来控制能量，或者配置制动控制单元来达到控制能量的目的。
2、改造前桥式起重机升降系统
15/3t桥式起重机升降电机功率为72kW，电流为141A，频率为50Hz，是利用凸轮控制器来调节转子绕组中串接的电阻，前后为对称布置。随着凸轮控制器档位从快加速1档到快加速3档，转子绕组中串接的电阻被逐级切除，电动机转速逐级升高，直至电阻被切除到最小，电动机最终以额定速度运行。15/3t桥式起重机升降系统电气原理图如图1所示。点动起升（或下降）按钮，KM1（或KM2）闭合，电动机定子接通正向(或反向)电源，桥式起重机处于上升（或下降）状态。速度可通过以下操作调节：当操作手柄推向快加速1档时，Q13、M13、Q12、M12断开，Q11、M11闭合，第一级电阻被切除，电动机进行一级加速；当操作手柄推向快加速2档时，Q11、M11、Q13、M13断开，Q12、M12闭合，第一级电阻和第二级电阻被切除，电动机进行第二级加速；当操作手柄推向快加速3档时，Q11、M11、Q12、M12断开，Q13、M13接通，第一级电阻、第二级电阻、第三级电阻被切除，电动机以额定转速运行。
3、变频器调速系统
桥式起重机原有的调速控制系统多由继电接触器电路和分立电子元件电路组成。其电路复杂，体积庞大，效率较低。而采用先进电力电子技术和计算机技术的变频调速控制系统具有以下显著的优点：
第一，无论低速还是高速，变频调速系统的转差功率不变，效率最高。
第二，变频器采用无触点电力电子元件，简化了外部接线，缩小了控制设备的体积。
第三，变频器内部控制核心CPU具有较强的运算和控制能力，能够实现参数化调速控制，通过设置合理的电机运行参数，保证起重机各机构有较大的调速范围和较高的调速精度。
第四，变频器内部具有故障自诊断功能，能实现系统的过电压、过电流和过载保护等功能，桥式起重机的平移机构对拖动系统的性能要求不高，选用V/F控制方式的通用变频器就可以满足使用要求。
较高起动转矩和调速是主钩起升机构要求的基本性能。可以选用带速度的矢量控制型变频器。可以保证吊钩的运行速度为0时，重物停留在空中，而且电动机轴被电磁制动器抱住的时候，重物不会发生溜沟。
4、改造后桥式起重机升降系统
15/3t桥式起重机升降是通过改变电机频率，控制STF（或STR）的闭合和RH（高）、RM（中）、RL（低）的不同动作组合，使电动机可以在变频器多段速运行，实现电机在不同频率下，保持正转（或反转）状态。15/3t桥式起重机起升（或下降）电气原理图如图2所示。点动启动按钮，KA闭合。点动快速起升（或下降）按钮，KA1（或KA2）闭合，电动机定子接通正向(或反向)电源，桥式起重机处于快速上升（或下降）状态，其速度随着频率的不断升高而不断增加(图3所示)。以快速起升为例，起始时间为t0，其工作流程为：t0到t0+2，经过2s后，电机速度从零加速到低速运转速度；t0+2到t1，电机处于稳定速度（低速运转速度）；t1到t1+2，经过2s后，电机速度从低速运转速度加速到中速运转速度；t1+2到t2，电机处于稳定速度（中速运转速度）；t2到t2+2，经过2s后，电机速度从中速运转速度加速到高速运转速度；t2+2到t3，电机处于稳定速度（高速运转速度）；t3到t4，电机制动。
5、改造后的应用效果
从改造后运行来看，取得的效果非常明显，主要表现为：
第一，桥式起重机的启动、制动、加速、减速等过程更加平稳快速，减少了负载波动，安全性大幅提高；
第二，控制系统故障率大大降低，采用变频调速控制后，系统大大简化；
第三，系统运行的开关器件实现了无触点化，具有半永久性的寿命；
第四，降低了对电网的冲击，由于改造前电机启动瞬间，电流大，从而产生一定的冲击，而改造后系统的启动电流平缓上升；
第五，防止溜钩；
第六，降低电动机噪声、振动、过热等现象，频繁启动和停止时，电动机热耗减少，寿命延长；
第七，节约能源，变频调速的启动、制动、加速、减速等过程中，电机运行电流小，以本案来讲，通过加装电表测试，节能可达28%左右。
6、结束语
综上，通过对15/3t桥式起重机升降系统电气改造，不仅提高了桥式起重升降系统的安全性能，降低劳动强度，而且还降低了设备的维护保养难度。
