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1、变频技术在架桥机运梁台车中的应用张武中铁四局四公司架桥经理部摘要：富士FRENIC 5000G11S 11KW变频器应用于DJ40单导梁架桥机运梁台车(邯郸工程机械厂制造)。达到提速、提高设备运行的稳定性和适应各种工作形式的需要。关键词：运梁台车，变频器运梁台车：主要是用来运送120T以内的梁片。一个台车有两个电机驱动，将运梁台车行驶到制梁厂，由桥式龙门吊将梁片吊起，移动到台车上方，平放在两台车上。该车平缓的将梁片运送到架桥机下。由于受架桥机机臂长度的限制，架桥机的两行车不能同时把梁片吊起。只能先由前吊梁行车把梁片前端吊起，然后由架桥机前吊梁行车与后运梁台车同步配合往前运梁，直到架桥机后吊梁行
2、车有足够空间吊起梁片为止。行车与台车同时停车。梁片后端吊起后，开走运梁台车。最后把运梁台车行驶到梁厂，重复工作。变频器：它是将工频交流电整流变成直流。然后再由外部控制变成相对应频率的交流电，从而达到控制异步电动机的转速。三相异步电动机的转速由n= 60f(1-s)/p 可知，一台电动机一旦制造好，在工频50HZ下运行就只有一种或几种(多速绕组)固定的转速。要想改变转速，只有改变频率。虽然改变定子电压，即改变电动机的转差率，也能调速。但是其调速范围相当窄。尤其是恒转矩负载，其调速范围非常窄。实用价值不大。 1 为何改造运梁台车由于受成本的限制，一般采用架桥机架设的桥大多为中大型桥。从制梁厂到桥台
3、有几十米到几百米不等，再加上大桥本身的长度。就以京沪一期天津北遥堤大桥来说，全桥总长将近两公里的路程。那么运距远成为架梁速度的瓶颈。必须对速度进行提高。所以运梁台车能够安全、平稳、快速、高效地将梁片送到架桥机下是梁片架设进度的重要所在。改造前本设备有两个速度档（见图1）。5米/分钟和10米/分钟。 5米/分钟主要用于重载运行和与架桥机同步运梁。10米/分钟用于空车返回。如果按照这样的速度。1公里的路程仅花在运梁路程上的时间就是：1000/(5x60) +1000/(10x60)=5小时。这样的运行效率无法体现架桥机快速架梁的优越性。同时，运梁台车采用直接启停。由于重载时，质量大，其惯性也大。重
4、载启动时有向后的剧烈摇晃。停止时会全桥跟着搓动。对“T”型梁片非常不利，而且起动较为困难。因运梁台车采用四台3.3/2.2KW电磁制动双速电机驱动。电磁自动抱闸，起动时电磁抱闸和电动机是同时得电。启动电流特别大，大于100A。启动使电网电压下降很多，造成电磁抱闸线圈没有足够的电磁吸力来松开刹车。每次启动都会出现“咔”“咔”“咔”的刹车声，刹车很难松开。启动电流越大。电网电压越低。这样大大缩短了电机的使用寿命。作者简介： 张武(1976 -)，男，工人，2002年毕业于中科大计算机理论与应用专业，联系电话：13696510170 2 运梁台车变频器调速改造在设计控制方式时，本着两个原则：(1)操
5、作简单，运行自动话程度高的原则。因为操作此设备的人员大多由民工操作。(2)工作性能稳定，台车上放置着100吨左右的梁片，若控制不当，容易造成溜车的大事故。所以在设计此线路时充分利用了原电机的电磁抱闸系统与变频器的制动单元和制动电阻。2.1 绕组联接现只用双速电机的一组端子。把三角形的三个顶点U1、V1、W1短接。U2、V2、W2接电源。使电机绕组始终处于双星联接状态。2.2 速度设置每个台车有两台电机，由一个变频器控制。两个台车之间只须增加一条九芯通信电缆即可，一人控制两台车的单独、联合运行。台车在运行时会有几种不同的速度，应单独设置。并且各用一个专用控制按钮控制。现设计为四种速度：（1）架桥
6、机行车速度5米/分钟；与架桥机配合送梁。（2）重载速度20米/分钟；（3）空载速度35米/分钟；（4）龙门吊速度8米/分种；在现场施工中还经常遇到由于龙门吊受地势限制无法将梁片落在两台车上，只能前龙门吊将梁片落在前台车上，然后由后龙门吊与前台车同速前进，这就必须考虑龙门吊与台车配合喂梁的情况，要是台车以5米/分钟或10米/分钟的速度无论如何也不能和8米/分钟（通常的龙门吊速度）的龙门吊同速运行。为此增设一个龙门吊速度档。这四个速度在变频器中采用多段速控制。关于多段速如何实现，在这儿也说一下：把变频器X1到X4输入端子的功能设为多段速控制。即：把X1设为0，X2设为1，X3设为2，X4设为3。然
7、后把X1、X2、X3、X4进行组合，可以得到不同的设定速度。由于本台车只用到四个速度即可，其它的组合不设定。见表1表1：触点组合与功能代码对照接点输入信号组合选择频率3（ss8）2(ss4)1(ss2)0(ss0)多步频率功能代码频率设定值offoffoffonCO5 多步Hz125具体设定方法，参阅FRENIC 5000G11S变频器手册offoffonoffC06 多步Hz24OoffoffononC07 多步Hz3offonoffoffC08 多步Hz4100offonoffonC09 多步Hz5offononoffC10 多步Hz6offonononC11 多步Hz7onoffoffo
8、ffC12 多步Hz8175onoffoffonC13 多步Hz9onoffonoffC14 多步Hz10onoffononC15 多步Hz11ononoffoffC16 多步Hz12ononoffonC17 多步Hz13onononoffC18 多步Hz14ononononC19 多步Hz152.3 主电路与控制电路设计一个台车的两电机并联，两电磁抱闸系统并联。制动由变频器的Y5AY5C可选信号继电器控制。Y5AY5C采用继电器触点输出，触点容量：AC 250V 0.3A,DC 48V 0.5A。见图4标示的Y5触点。这样只有在变频器得到运行信号，才会松开刹车。而且变频器在过压、过流、欠压、
9、缺相、以及温度过高等不正常状态下都会保护性跳闸，变频器停止向电机输出电源和运行信号，使Y5触点断开，电磁线圈失电自动抱闸。停车时，可以选择急停，也可选择减速停车。减速停车可以使桥梁和电动机轴的冲击力减小。当速度减到设定转速时，电磁抱闸动作，锁死台车。变频器参数在调试之后，已把不变动的参数设置好，并且锁住，防止误输入。操作者无需进入菜单深层设置，只须选择操作面板上某个速度向前或向后运行即可。运行时，为了把运行速度直观的体现在LED上，可以设置运行系数。运行系数=10米/50HZ=0.2 ，则显示值=输出频率*0.2。比如输出频率为70HZ时，台车运行的线速度为70*0.2=14米/分钟，则变频器
10、显示数值为14.0.为了达到由零速慢慢起动，接近目的地后，减速停车，专门设置了加减速按钮，由变频器的X5端子实现， X5设为4时为加减速。对应设置加速时间E10和减速时间E11。加减速时间是以最高频率作为基准设定（见图3）。现设定最高频率为175Hz，目标频率也为175Hz，加速时间为35秒，则需35秒才能加速到最高频率。如果目标频率为100Hz，则加速时间为35*（100/175）=20秒。由此可见，当设定频率与最高频率一致时，加减速时间就是动作时间。如果设定频率小于最高频率，则动作时间=设定时间x（设定频率/最高频率）。即低速时加减速时间短，高速时加减速时间长。2.4 两台车的联合控制强电
11、方面：在任何一台车上均要能启动和切断电源。所以，在其中一台车上附了一总电源电路，同时此电路也是在紧急情况下的紧急停车电路，急停按钮用非自动复位蘑菇头按钮。只有在故障消除后，手动复位才能合上电源，同时给台车的后方向和两台车之间加限位SQ1与SQ2，以防止操作人员大意将车掉入桥下和两车相撞事故。弱电方面：也要做到在任一台车上均能单独，联合控制两台车的运行。就给变频器的公共线CM加一远、近程切换按钮SA6，以实现单车、双车运行，在与架桥机，龙门吊配合运梁时，此功能的设置显得非常有用，不用跑来跑去关另一台车的电源。另外，在单机对位操作时也能突显。2.5 操作设计速度按钮采用多联复合开关，可以达到一个功
12、能按钮有两个用途，一是速度，二是运行方向。如：架桥机速度档，就是由架桥机速度档的速度触点SA1-3，SA1-4和向前运行SA1-1向后运行SA1-2联合组成。说明一下按钮的工作形式：不用时，将按钮置空挡位置。使SA1-1、SA1-2、SA1-3、SA1-4处于断开状态。变频器在出现欠压，过压，过流保护后，会保护性的跳闸停车，此时设一专门的复位按钮，可以轻松解决。将变频器的X6端子设为自动复位，即E06=8。2.6 参数设置表2：运梁台车参数设置表(调试后采用值)功能代码值功能代码值功能代码值F010F225E301F021F2322E3120F03175F2521E400.2F0450E010
13、P460F070E021C0525F080E032C0640F092.0E043C08100F141E054C12175F15175E068P026.6F1620E1035P0315F2025E1130H061F21100E2423 改造后的效果(1)操作简单：选择速度档，是否采用加减速，选择向前或向后的运行即可，在单机操作时将联锁按钮指向想运行的台车。(2)启动容易：不会出现改造前那样启动困难，刹车不易松开。现在声音相当平实。(3)运行平稳：由于采用加减速控制，向前向后的惯性作用得以改善，不会在停车时全桥跟着前后的搓动，并且电机轴上的冲击力也减缓。在电磁抱闸之前，变频器利用制动单元、制动电阻
14、已把速度降下来，直到为零，其制动特性相当软，就象轻飘飘的停下来一样。(4)速度显著提升：在保证安全的前提下，设备的运行效率比以前提高了3.5倍，以前重车5米/分钟，现在达到20米/分钟。空车返回时的速度更是达到了35米/分钟，主要是运行的时候更平稳了。(5)能耗降低使用变频器后，在能耗方面的体现也相当显著。四台电机和四台电机所对应的电磁抱闸系统在启动时是同时的。一台电机的额定电流为7.8A，那么4台电机额定电流为7.8x4 = 31.2A，再加上电磁抱闸系统的耗电量，其电流为40A左右。启动时4台电机同时重载启动。对电网的冲击相当大，而且还不容易启动，常常会在原地咔咔咔半分钟，然后才能费力的运行起来。工地的现场照明设备反应尤为明显。31.2A的电流在启动时将变成31.2*(47)A。就按最小的计算。31.2*4=124.8A 。如此大的瞬间电流，是应该尽量避免的。采用变频控制后，这一现象从此不再来。启动时，变频器给出信号松开电磁抱闸系统。同时给电机一低电压小电流，使其启动。此设备改由发电机供电后，其经济性立竿见影地表现为两方面： 一次性投入省钱。3.3KW四台电磁制动异步电动机采用直接启动。用25KW发电机重载时根本启动不起来，必须配一50KW发电机。 而采用变频调速运行以后，用25KW发电机就足以满足供电需求。 长期运行
