行车主起升变频器预充控制的改进设计(附件)【字数：11511】
摘 要本文以梅山炼钢厂目前使用的55#行车为研究对象，对其使用过程中行车主起升变频器的预充电阻频繁烧毁的故障原因进行了分析并提出了相应的改进对策，并在此基础上对行车的控制系统进行了研究并简要的介绍了行车主起升控制技术的应用。通过对历次故障现象的观察，和对故障以后的故障元件进行替换，以及对电气控制部分所处的环境温湿度、系统原理等逐一的展开分析排查，找到了由于外部环境的温湿度变化因素诱发了变频器制动单元误动作，进而烧毁了变频器的预充电阻的故障真正原因，其次由于变频器的参数和预充电阻的参数存在着一些不合理的地方，由此提出了改进的措施。主要是通过采用除湿机、空调等设备控制环境的温湿度，改善外部环境。其次是对变频器的参数和预充电阻的参数进行重新设计，同时对控制系统的程序进行一些改进，使得即使在环境的温湿度发生了改变时变频器的预充电阻也不会烧毁，从而彻底的解决了该故障。
目 录
第一章 绪论 1
1.1研究的背景 1
1.2 研究的内容 1
1.3 研究的实际意义 2
第二章 炼钢行车控制概述 3
2.1炼钢行车工艺及主体设备介绍 3
2.1.1炼钢行车主体设备介绍 3
2.1.2炼钢行车工艺介绍 4
2.2 行车主起升控制系统介绍 4
2.2.1 采用2组变频器及电动机驱动 4
2.2.2 制动器控制 5
2.2.3 停车方式设定 5
2.3行车主起升控制技术应用情况简述 5
第三章 行车主起升变频控制系统所存问题及分析 7
3.1炼钢厂行车主起升变频器的现状 7
3.1.1西门子S120变频器的特点 7
3.1.2西门子S120的结构与配置 7
3.2预充电阻烧毁问题及造成的影响 8
3.2.1历次故障现象及维修 9
3.2.2历次故障造成的影响 9
3.3预充电阻烧毁问题原因分析 9
3.3.1外部环境分析 9
3.3.2元器件选型分析 9
3.3.3元器件自身故障分析 10
3.3.4系统原理结构分析 1 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
1
3.3.4.1装置的系统配置图原理分析 12
3.3.4.2变频器主回路图原理分析 12
3.4解决预充电阻烧毁的主要问题总结 12
第四章 行车主起升变频器预充控制的改进 14
4.1预充控制的改进总体方案 14
4.2预充电阻的重新选型 14
4.3变频器主要参数的改进 14
4.4变频器控制程序的改进 15
4.5变频器外围环境的整改措施 17
第五章 总结 19
致 谢 20
参考文献 21
第一章 绪论
1.1研究的背景
随着现代科学技术的飞速发展，炼钢的设备、技术也在不断的更新换代，不断完善提高，炼钢生产的节奏呈现出了一种越来越快的趋势，其中大幅度的提升来自于生产设备的效率提升，但是这也造成了生产设备的故障和损坏越来越频繁。炼钢厂的生产主要是靠行车的使用率和效率决定的，每完成一套炼钢的工艺都需要行车的准确配合。一旦行车出现了损坏或者故障问题的话，整个炼钢厂的生产就无法保证了，无法进行持续的生产。另外，在进行炼钢工艺时，一旦发生行车故障，那么炼钢厂的整个生产活动就要被迫停止，炼钢材料也只能报废，这样就会增加炼钢的成本。
在本文中主要研究的对象是梅钢的55#行车，它是一种桥式起重机，桥式起重机主要被应用于工业生产的大型特种设备，它主要通过桥架横架在工厂车间、码头以及仓库等地方，可用于灵活的垂直的吊装大型的重物和水平搬运重物。桥式起重机通常是由承载机构包括桥架、主梁，大车运行机构包括车轮、传动轴、轨道等，起升机构包括抓取机制、钢丝绳、滑轮，小车运行机构包括电机、小车、减速器、卷筒等，司机室等机械设备以及多种电气设备组成。在搬运和起吊重物时，电动机带动传动轴以及高速轴运转，经过变速箱后速度降为低速，此后以低速转矩带动钢丝绳和卷筒绕转，实现吊钩上下运动，制动器主要是控制吊钩在预定的停止位置停止。由此可见桥式起重机是由多种电气部件与机械部件复杂配合作用的机械，所以一旦有哪一部件出现了问题，其结果就会直接影响到整个桥式起重机的正常工作。如果这一故障不能解决将会导致机械和电气部件的损毁，不仅会造成财产损失还有可能造成人员伤亡，在这种情况现研究桥式起重机的故障问题也变得越来越重要了。
本文中研究的炼钢55＃（45＋45T）行车是2014年更新改造的一台新行车，主机由太原起重机厂设计制造，电气控制部分由大连宝信设计制造，主要承担中包跨吊运中包、以及配合维修中包的任务。55#行车自正式投用以来一年中陆续出现了5次主起升变频器预充电阻烧毁的故障，对烧毁元件进行替换后故障依旧发生。由于没有真正找到故障原因，导致对策措施效果不好，给工厂的生产带来很大影响。在这种情况下，提出对行车主起升变频器预充控制进行改进设计，找到真正的故障原因从而找到相应的改进方法，对实际的生产来说迫切需要。
1.2 研究的内容
在充分对国内外的桥式起重机变频改造技术进行研究了解后，针对梅钢炼钢
厂55#行车存在的预充电阻频繁烧毁的问题，对炼钢行车的控制工艺进行研究，在起吊重物和在预定地点停车时，其主起升的变频器、制动器要进行调速、制动工作，
此时要保证重物的重量以及上升的速度不会使得机器发生过载现象，所以对于重物规格和上升速度要有一定的要求。然后要对外部环境和变频器本身元器件，电气部分的系统原理以及控制程序进行研究，找到影响变频器预充电阻烧毁的主要原因及次要原因，从而根据故障现象找到相应的改进措施，使得改进后的主起升在各种环境条件下运行时都能满足控制要求，实现炼钢厂的顺产稳产。
1.3 研究的实际意义
桥式起重机作为一种使用非常频繁的起重设备，因为其使用的非常广泛，所以桥式起重机的发展也备受国内外专家学家的关注，因此桥式起重机的发展和更新换代也十分的频繁。传统的桥式起重机使用的是转子回路串电阻的调速方法，电机采用的是绕线式交流异步电机，使用这种传统的调速方法有很多缺陷，例如能耗较大，机械特性较软，并且可供调速的范围小，且调速时过程中的平滑性较差，这也就造成了对钢丝绳、减速器的冲击载荷较大，影响其使用寿命。另外系统的减速也是在运动过程中进行，对制动器的磨损很严重。因为传统的调速方式在实际的运用中有很多无法改进的诟病，因此对桥式起重机进行变频改造显得十分迫切，这有助于从根本上解决传统桥式起重机故障率高的问题。经过变频改造后的桥式起重机调速范围增大，动态响应快速，同时功率因素较大等众多的优点但是还是会引入一些新的故障，例如传统桥式起重机中使用的变频器的主电路大多采用的是交直交结构，也即是先整流后逆变的模式。采用这种交直交的结构主要是为了整流模块和逆变模块之间相互连接的直流母线获得较为稳定的电压，需要在直流母线上接一个电解电容。但电解电容两端的电压是不能在短时间内发生突变的，所以要在进行预充电时设置相应的保护措施，否则将会出现过大的电流，对变频器内部元件造成损伤，甚至可能使变频器发生烧毁的故障。现如今变频器的应用已经完成了变频器预充电路的改进设计，但是可能由于预充电阻或者是其他诸如环境因素的影响预充电路仍然会存在着一些其他的问题。本课题研究的虽然只是梅钢55#行车，但是作为一种普遍使用的桥式起重机，解决好变频器预充电阻频繁烧毁的故障对于变频器预充电路应用的完善有着至关重要的影响。其次，对于企业以后引入同类行车时使用同型号变频器提供了重要是思路，为企业的设备维护、维修提供了宝贵的经验。
目 录
第一章 绪论 1
1.1研究的背景 1
1.2 研究的内容 1
1.3 研究的实际意义 2
第二章 炼钢行车控制概述 3
2.1炼钢行车工艺及主体设备介绍 3
2.1.1炼钢行车主体设备介绍 3
2.1.2炼钢行车工艺介绍 4
2.2 行车主起升控制系统介绍 4
2.2.1 采用2组变频器及电动机驱动 4
2.2.2 制动器控制 5
2.2.3 停车方式设定 5
2.3行车主起升控制技术应用情况简述 5
第三章 行车主起升变频控制系统所存问题及分析 7
3.1炼钢厂行车主起升变频器的现状 7
3.1.1西门子S120变频器的特点 7
3.1.2西门子S120的结构与配置 7
3.2预充电阻烧毁问题及造成的影响 8
3.2.1历次故障现象及维修 9
3.2.2历次故障造成的影响 9
3.3预充电阻烧毁问题原因分析 9
3.3.1外部环境分析 9
3.3.2元器件选型分析 9
3.3.3元器件自身故障分析 10
3.3.4系统原理结构分析 1 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
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3.3.4.1装置的系统配置图原理分析 12
3.3.4.2变频器主回路图原理分析 12
3.4解决预充电阻烧毁的主要问题总结 12
第四章 行车主起升变频器预充控制的改进 14
4.1预充控制的改进总体方案 14
4.2预充电阻的重新选型 14
4.3变频器主要参数的改进 14
4.4变频器控制程序的改进 15
4.5变频器外围环境的整改措施 17
第五章 总结 19
致 谢 20
参考文献 21
第一章 绪论
1.1研究的背景
随着现代科学技术的飞速发展，炼钢的设备、技术也在不断的更新换代，不断完善提高，炼钢生产的节奏呈现出了一种越来越快的趋势，其中大幅度的提升来自于生产设备的效率提升，但是这也造成了生产设备的故障和损坏越来越频繁。炼钢厂的生产主要是靠行车的使用率和效率决定的，每完成一套炼钢的工艺都需要行车的准确配合。一旦行车出现了损坏或者故障问题的话，整个炼钢厂的生产就无法保证了，无法进行持续的生产。另外，在进行炼钢工艺时，一旦发生行车故障，那么炼钢厂的整个生产活动就要被迫停止，炼钢材料也只能报废，这样就会增加炼钢的成本。
在本文中主要研究的对象是梅钢的55#行车，它是一种桥式起重机，桥式起重机主要被应用于工业生产的大型特种设备，它主要通过桥架横架在工厂车间、码头以及仓库等地方，可用于灵活的垂直的吊装大型的重物和水平搬运重物。桥式起重机通常是由承载机构包括桥架、主梁，大车运行机构包括车轮、传动轴、轨道等，起升机构包括抓取机制、钢丝绳、滑轮，小车运行机构包括电机、小车、减速器、卷筒等，司机室等机械设备以及多种电气设备组成。在搬运和起吊重物时，电动机带动传动轴以及高速轴运转，经过变速箱后速度降为低速，此后以低速转矩带动钢丝绳和卷筒绕转，实现吊钩上下运动，制动器主要是控制吊钩在预定的停止位置停止。由此可见桥式起重机是由多种电气部件与机械部件复杂配合作用的机械，所以一旦有哪一部件出现了问题，其结果就会直接影响到整个桥式起重机的正常工作。如果这一故障不能解决将会导致机械和电气部件的损毁，不仅会造成财产损失还有可能造成人员伤亡，在这种情况现研究桥式起重机的故障问题也变得越来越重要了。
本文中研究的炼钢55＃（45＋45T）行车是2014年更新改造的一台新行车，主机由太原起重机厂设计制造，电气控制部分由大连宝信设计制造，主要承担中包跨吊运中包、以及配合维修中包的任务。55#行车自正式投用以来一年中陆续出现了5次主起升变频器预充电阻烧毁的故障，对烧毁元件进行替换后故障依旧发生。由于没有真正找到故障原因，导致对策措施效果不好，给工厂的生产带来很大影响。在这种情况下，提出对行车主起升变频器预充控制进行改进设计，找到真正的故障原因从而找到相应的改进方法，对实际的生产来说迫切需要。
1.2 研究的内容
在充分对国内外的桥式起重机变频改造技术进行研究了解后，针对梅钢炼钢
厂55#行车存在的预充电阻频繁烧毁的问题，对炼钢行车的控制工艺进行研究，在起吊重物和在预定地点停车时，其主起升的变频器、制动器要进行调速、制动工作，
此时要保证重物的重量以及上升的速度不会使得机器发生过载现象，所以对于重物规格和上升速度要有一定的要求。然后要对外部环境和变频器本身元器件，电气部分的系统原理以及控制程序进行研究，找到影响变频器预充电阻烧毁的主要原因及次要原因，从而根据故障现象找到相应的改进措施，使得改进后的主起升在各种环境条件下运行时都能满足控制要求，实现炼钢厂的顺产稳产。
1.3 研究的实际意义
桥式起重机作为一种使用非常频繁的起重设备，因为其使用的非常广泛，所以桥式起重机的发展也备受国内外专家学家的关注，因此桥式起重机的发展和更新换代也十分的频繁。传统的桥式起重机使用的是转子回路串电阻的调速方法，电机采用的是绕线式交流异步电机，使用这种传统的调速方法有很多缺陷，例如能耗较大，机械特性较软，并且可供调速的范围小，且调速时过程中的平滑性较差，这也就造成了对钢丝绳、减速器的冲击载荷较大，影响其使用寿命。另外系统的减速也是在运动过程中进行，对制动器的磨损很严重。因为传统的调速方式在实际的运用中有很多无法改进的诟病，因此对桥式起重机进行变频改造显得十分迫切，这有助于从根本上解决传统桥式起重机故障率高的问题。经过变频改造后的桥式起重机调速范围增大，动态响应快速，同时功率因素较大等众多的优点但是还是会引入一些新的故障，例如传统桥式起重机中使用的变频器的主电路大多采用的是交直交结构，也即是先整流后逆变的模式。采用这种交直交的结构主要是为了整流模块和逆变模块之间相互连接的直流母线获得较为稳定的电压，需要在直流母线上接一个电解电容。但电解电容两端的电压是不能在短时间内发生突变的，所以要在进行预充电时设置相应的保护措施，否则将会出现过大的电流，对变频器内部元件造成损伤，甚至可能使变频器发生烧毁的故障。现如今变频器的应用已经完成了变频器预充电路的改进设计，但是可能由于预充电阻或者是其他诸如环境因素的影响预充电路仍然会存在着一些其他的问题。本课题研究的虽然只是梅钢55#行车，但是作为一种普遍使用的桥式起重机，解决好变频器预充电阻频繁烧毁的故障对于变频器预充电路应用的完善有着至关重要的影响。其次，对于企业以后引入同类行车时使用同型号变频器提供了重要是思路，为企业的设备维护、维修提供了宝贵的经验。
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