龙门吊大车电机过载原因分析及解决方案

0 引言

随着码头的业务量的不断增加，为了加大堆场的堆放面积，将原三菱龙门吊堆4 过5 的设计改造成堆5 过6 的设计，即将起升高度由15 m加高到17.5 m。但对码头上的18 台三菱龙门吊全部加高完毕以后，发现三菱龙门吊普遍有大车变频器过载现象的频繁出现。

1 问题的调查及研究

1.1 大车电机的规格与主要参数

应用机构大车行走;

数量36 台(每台龙门吊2 台);

机械构造全闭环(JPWW44)，单端输出轴，立式带刹车(37.8GM)，绝缘等级为F，带加热器;

驱动方式矢量控制(驱动器型号为富士FRN-VG3);

输出45 kW，4 极，交流320 V，1 750 r/min，过载250%，1 min;

可连续工作时间30 min;

可承受过载转矩(百分比基于额定转矩)如图1 所示;

起动转矩(百分比基于额定转矩) 250%;

速度范围恒定转矩75耀1 750 r/min，恒定功率。

2 分析原因

1)造成三菱龙门吊加高后大车电机的过载系数C0加大的原因如下。

(1)龙门吊的总重量G 由加高前的153.7 t增加到加高后的160.2 t。

(2)龙门吊的迎风面积A 由加高前的96 m2增大到加高后的105 m2。

从前面的计算公式可知，龙门吊加高后，在大车电机及变频器的容量不变和变频器的参数设置不变的情况下，大车电机的过载系数已达不到设计的要求。

2)三菱龙门吊大车电机的转矩特性可从以下两方面分析。

(1)三菱龙门吊大车电机起动时的转矩特性大车电机在从静止状态起动时，电机的特性是在恒转矩区，这时电机的转矩将不随电机的转速n的变化而变化。电机的转速n=997 r/min(额定为1 750 r/min)作为其标么值n(pu)=1.75，当n(pu)<1.75 时电机工作在恒转矩区，以提供最大的转矩，从而达到起动电机的目的。

(2)三菱龙门吊大车电机起动后的转矩特性当n(pu)>1.75时电机工作在恒功率区，这时电机的转矩将随着转速的加大而减小。这样就可以在低载荷的情况下，减小电机的电流，避免了电机长时间在大电流的情况下过热的情况。

大车电机速度原转矩特性如图2 所示。

3 解决方案

3.1 加大大车电机和变频器的容量

从前面计算C0 的公式中可以看出，如果适当地增加大车电机的功率Nm，可以减小C0以达到目的。但这样造价太高得不偿失，所以不可取。

3.2 调整变频器及大车参数

从前面计算C0的公式中可以看出，如果适当地增加大车变频器的加、减速时间t，可以减小NGD以达到减小C0的目的，但如果加、减速时间过长又会造成大车电机制动距离过长的问题，所以同时适当地减少大车速度，就可避免这一问题。

3.3 适当调整S-curve

将S 曲线的参数由原来设置的0 调整到5豫。

S-curve 设置为0 时，电机在起动、制动的过程中对电机的冲击较大，易造成电机瞬间过载，S-curve设置为5豫时，电机在起动、制动的过程中对电机的速度变化较为平滑，减少冲击。

3.4 变频器参数调整

变频器参数调整如表1 所列。由表1知，大车电机最大速度n由1 750 r/min减少到1 450 r/min，所以大车速度v 由2.17 m/s减少到1.795 m/s，加速时间t由8 s增加到10 s则相关计算结果如下。

从以上计算的结果可以看出，经过参数调整后，系统已能够满足电机过载的要求。

4 实施效果

对变频器的参数进行调整后，大车行走速度虽然略有减慢，但对整机作业效率基本没有什么影响。通过对变频器参数进行调整，不仅不需花费巨资就能解决问题，还带来相当可观的经济效益。