一、公司簡介
西安永勝起重電器廠位于古城西安，是西北地區銷售起重電器和改造起重機的專業單位，同時也承接各類大型電氣自動化改造項目。公司以精湛的技術、可靠的質量、優質的服務為國家的許多重點工程項目中關鍵設備提供了可靠的自動化改造，如為三峽工程生產大型變壓器的西變集團的35噸臥繞技術改造、中國核工業405所的衛星二維塔架控制系統改造以及眾多生產型企業中龍門刨床控制系統全數字化改造、起重機變頻改造……
在改革開放的今天，“永勝”人將借助西部開發的強勁東風，為廣大用戶提供更為優質的產品及最佳的服務。公司技術力量雄厚、裝備精良、檢測手段先進、現代化管理體制、股份制的經營運作、完善的質量保證體系，為樹立“永勝”品牌形象打下堅實的基礎。
公司積極吸收世界先進的技術。代理了臺灣禹鼎電子股份有限公司合作，成為該公司工業遙控器大陸代理商。公司在起重機修理、改造中又同法國施耐德電氣公司合作，設計、改造了多臺大噸位、多功能、控制復雜的起重機，并同施耐德公司達成協議——在中國合作并進行大噸位起重機改造項目。
科學技術是第一生產力。公司人員積極學習禹鼎的先進技術及法國施耐德最新電氣產品（變頻器、PLC、等），在消化吸收的基礎上，研究開發了具有本公司自主知識產權的一系列新產品——遙控變頻起重機、變頻抓斗起重機、多功能起重機、全自動立體倉庫、升降機、貨運電梯等，并廣泛用于各行各業，為國家節約大量的外匯資源，且品質達到國際同類產品。
“優良的品質，先進的技術，最佳的服務，一流的信譽”是我們“永勝”人生存發展的準則。
二、工程簡介
行車的電氣傳動系統由提升電機、大、小車電機組成，一般均為交流繞線式電動機，采用轉子串電阻的方法啟動和調速。由于振動大，操作頻繁，沖擊電流大，所以接觸器的觸頭燒損，碳刷冒火，電機以及轉子所串電阻燒壞、斷裂故障時有發生。造成維修量大，維修成本高（直接和間接）。而且轉子串電阻調速機械特性軟，負載變化時轉速也變化，調速不理想。所串電阻長期發熱，電能浪費大，效率低。因此，要從根本上解決行車故障率高的問題，只有徹底改變繞線型電機轉子串電阻的調速方式。變頻調速器其優越的調速性能，完善的保護功能為行車的傳動系統提供了有利的條件。
行車控制系統變頻改造成功的基本標準首先是系統可靠性要高，無故障,維護保養費用要很低；其次，改造后行車的工作效率不能降低；第三，改造后抓斗行車的操作方式和習慣要保持和改造前一致。行車變頻控制采用矢量控制方式，其原理特點是利用現代電子技術的優勢使異步電動機具有與直流電動機相同的轉矩生成機理，將供給異步電動機的定子電流在理論上分成兩部分，即產生磁場的電流分量（磁場電流）和與磁場相垂直、產生轉矩的電流分量（轉矩電流），此磁場電流、轉矩電流與直流電動機的磁場電流、電樞電流相當。變頻器矢量控制就是將定子電流分量分解成磁場電流和與之相位相垂直的轉矩電流，兩者互不干涉，按指令分別進行獨立控制獲得和直流電動機類似的控制性能。
近幾年來，由于科技的飛速發展，成本逐漸下降，變頻器在起重領域得到廣泛的應用，目前行車變頻改造主要采用國外專用電器公司（例如：西門子，ABB，施耐德，安川，艾默生等）生產的高性能矢量控制變頻器。此類型系列變頻器具有可靠品質，多功能，低噪音等優點。通過對電機磁通電流和轉矩電流的解耦控制，實現了轉矩的快速響應和準確控制，能以很高的控制精度進行寬范圍的調速運行，具有電機參數自動調諧，零伺服控制，速度控制和轉矩控制在線切換，轉速跟蹤，內置PLC，內置PID控制器，編碼器和給定及反饋信號斷線監測切換，掉載保護，故障信號追憶，故障自動重起，內置制動單元，內置PG接口，多種故障監控，豐富的I/O端子和多達十種的速度設定方式，能滿足各類負荷對傳動控制的需求。鍵盤由LED顯示運行數據和故障代碼，LCD顯示多種語言狀態信息和操作說明，并能進行參數的上傳和下傳復寫功能；功能強大的后臺調試監控軟件可通過內置的RS485接口組網監控運行；通過數據總線適配器可以接入符合國際標準現場總線控制系統。緊湊的結構，可靈活安裝；按照國際標準進行設計和測試，保證產品的可靠性；豐富的選配件，供您進行多種配制選擇。變頻改造后，節電量不小于25%，啟動電流小免維護，速度任意設定，超低速起吊重物。
變頻調速技術在行車上時應用作到以下幾點:
低頻時能保證恒轉矩輸出,以避免低頻時滿負載工況下發生帶不動負載的現象;
滿負載時在空中制動停車或再提升時, 不產生溜鉤現象;
電動機減速或重載下放時, 再生制動能量必須迅速釋放.
實現恒轉矩調速和恒功率調速, 輕、空載起升速度提高一倍。
（西北有色金屬研究院實景拍攝）
變頻調速技術在行車上應用具有以下優點:
（1）變頻系統與常規電氣控制方案相比, 省去了電動機轉子側的大功率電阻、加速接觸器和電動機正反轉交流接觸器,降低維護量90%以上，延長電機壽命
（2）多段速調速控制可實現安全、精確和有效的起重機操作。利用多段速調速控制，操作方式與原有的一致
（3）采用變頻控制是電氣制動與機械制動相結合，制動平穩、可靠。保護負載不受損傷，且減少了部件及結構的磨損和機械應力。采用矢量控制閉環方式，0Hz時起升電機也能以額定轉矩輸出. 實現零速抱閘，可以全速受控，減少抱閘閉合時的振動及抱閘磨損
（4）加減速平滑，使振動和沖擊變小，同時減小了負載的晃動，提高了安全性能。無需采用機械變速裝置，利用變頻調速50Hz以上恒功率調速方式即可將空鉤及輕載工況的起升速度提高一倍，類似于直流電機的弱磁升速方式，可大大提高生產率.
（5）電機加減速時間可調整，可實現系統的軟啟動，軟停止，速度變化平滑，運行平穩，低速性能穩定.起動電流小。變頻在低頻起動，最大不超過電動機額定電流的100%-150%，頻繁起動和停止時，電機熱耗減小，延長電機壽命。對電網容量的影響也大大減少。
（6）在重負荷時，起重機也能在各檔速度下運行，在空中停止并重新啟動上升或下降無溜鉤現象。
（7）變頻器在磁通優化下，電機磁通被自動地適應于負載以提高效率，同時降低電機的噪音。通過磁通優化，基于不同的負載，變頻器和電機的總效率可提高1%-10%。
（8）超群的響應性。配備模型追蹤控制（前饋控制），用帶PG獨自的高速電流矢量控制，即使負載劇激變化也能迅速地跟蹤。
（9）矢量控制變頻器在開環時大于0.8%s,閉環時為0.3%s。變頻器的靜態精度為0.01%。（10）變頻器的危險速度段設置可使電機避免在某一速度或某一速度范圍上運行。可以設置5個不同的速度點和速度范圍，電機通過危險速度范圍時按照加速或減速積分曲線加速或減速。
（11）能滿足起升機構對調速硬度、低頻轉矩特性及四象限運行的要求;可以長時期低速運行;能有效的防止重載空中溜鉤現象.超群的力矩特性。通過觀察儀可以觀察到公認的低速力矩特性：PG矢量控制從零速開始輸出150%高力矩運行。這可使起重機在低速下平穩啟動。在重負荷時，起重機也能在各檔速度下運行，在空中停止并重新啟動上升或下降無溜鉤現象。
（12） 配用PLC后，控制柜體積大為減少，元件少，若和變頻器之間采用通信方式，則無需使用PLC I/O接口及變頻器輸入端子。
（13） 行車卷揚是位能負載，其一是電動機頻繁起動，且經常處于高滑差狀態運行，滑差功率白白地消耗在二次電阻上;其二是重物被電動機驅動到高空，電能轉換成重物的位能。重物從高空下降的過程中這些位能幾乎全部消耗在電動機的二次電阻上了。其單機容量不一定很大，不十分引人注目。但是，它的電能損耗與其自身容量相比是相當高的。采用變頻調速，重物以任何速度下降時，電動機都以"超同步"方式運行，重物的位能被電動機轉換成電能回送電網，沒有二次電阻耗能的問題，節能可達30%左右。如果是作業率高的生產用行車，其節能效益更是可觀。
遙控改造(選配)
遙控器采用臺灣禹鼎公司的工業專用遙控器，本產品具有高頻段抗干擾耐高溫抗腐蝕的性能。在保持原操作系統不變的情況下，增加了可遙控的特點，可保證200米范圍內不受干擾連續制。遙控器可外設或內置轉換開關保證獨立操作互不干擾，可靠安全性得到進一步提升。
接收裝置
三、改造方案
變頻機構為滿足行車主起升機構負重平穩運行，必須采用高力矩矢量性變頻器，施耐德71系列變頻器（起重方面專用變頻器）正能滿足需要，且能保證超越180%力矩不被抓破，能0HZ平穩在空中吊起重物。行車主鉤變頻，必須閉環運行，所以采用增量性旋轉編碼器作為反饋信號來源。設定變頻器閉環運行之前需要拆掉電機聯軸器以便電機可以空轉做自鎮定（自學習）。因為是旋轉編碼器作為反饋來源，需拆卸電機，在電機尾部做雙凸軸以便于固定旋轉編碼器。
以PLC為控制核心的控制系統，在原有控制系統（例如，凸輪控制，或聯動臺）保持不變的情況下，還可以加以遙控器控制行車運行，非變頻機構運行，只需將把遙控系統并聯于原有控制系統既可滿足非變頻機構遙控控制，遙控控制與原有凸輪互不干擾同時控制，都是分段切除電阻進行調速。
一、一次接線圖：
二、控制原理圖：
若只是主鉤變頻則如下圖：
凸輪控制PLC輸入信號，變頻器接收PLC輸出命令，按照凸輪要求控制方式運動。變頻器再向電機發送工作命令，旋轉編碼器在向變頻器反饋工作信號，已達到速度和位移的精度控制，而制動器由變頻器的多功能輸出點來控制。
若主勾變頻又帶全車遙控，如圖：
即可以實現遙控器，亦可以實現凸輪控制器控制。
四、實施方案
（一）材料：（只對主鉤電機進行變頻改造）
1、主鉤電機55KW，選用ATV71HD 75N4 75KW變頻器（施耐德公司）及控制面板。
2、可編程控制器PLC：Naza（施耐德公司）
3、電控柜及接觸器、空開：德力西系列
4、旋轉編碼器：E6B2(日本歐姆龍公司)
（二）技術方案：
一、主鉤：55KW電機選用75KW變頻器，大選2個檔次閉環矢量控制。高速時變頻運行在50HZ；低速時變頻運行在5HZ。可分四段速：一段速 5HZ； 二段速 15HZ； 三段速 35HZ； 四段速 50HZ；
1、 采用原電機，將轉子滑環短路。電機運行狀態將作為鼠籠異步電機運行，轉子將不再串入電阻；
2、 由于起重電機后面不出軸，無法安裝旋轉編碼器，因此我們委托外單位對電機進行改造，即做旋轉編碼器支架；
3、 矢量閉環控制，速變準確，電機運行在最佳狀態。變頻器電流小，力矩大，這是閉環矢量優點不飛車，但電機改造費用大，旋轉編碼器支架要求精確度高，防震性能好；
二、副鉤：副鉤二檔控制，低速檔切除一段電阻，第二檔PLC將所有電阻分級切除，將副鉤電機功率告知，以便選用接觸器。
三、大車：大車分二檔控制。慢速只切除一段電阻；快速PLC控制接觸器分級將電阻依次切除。
四、小車分二檔：低速不切除電阻，高速只切除一段電阻。
抓斗改造簡介
一、前言
行車是工業現場常用裝備，用來實現貨物在三維空間中的轉運。其中水平面兩個方向的運動分別由大、小車完成，稱為行走系統；垂直方向的運動則由起升機構負責。大多數的行車通過釣鉤與被運物體相連，當被運物體為粉狀時，則需要通過抓料斗，這就是抓斗行車。該類行車在提升部分一般均配置兩臺電機，專門負責升降運動的電機稱為主卷電機，另一臺稱為閉合電機，除了負責抓斗的打開和閉合（丟料和抓料）外，還將配合主卷電機一起出力進行升降運動。主卷電機和閉合電機均采用繞線式異步電動機轉子串電阻有級調速方式，在使用中存在很多問題，嚴重影響著生產安全和生產進度，其中主要問題體現為：
1、抓斗升降、開閉機械限位開關容易損壞，且限位開關位置不易調整，經常造成電動機燒壞或使鋼絲繩被拉斷，在抓斗沉抓啟升瞬間，升降、開閉電機受力不均勻，開閉電動機單獨受力，電機易過載損壞，鋼絲繩易斷裂； 改造后為智能控制，鋼絲繩斷裂明顯減少；
2、由于繞線式異步電機調速是通過系統中的主要控制元件 -- 交流接觸器來接入和切出電動機轉子上串接的電阻，切換十分頻繁，在大電流下，非常容易燒壞觸頭。同時因工作環境惡劣，轉子回路串接的銅電阻因煤粉、設備振動等原因經常燒壞、斷裂。因而設備故障率高，維修量大。小車、大車的運轉也存在同樣的問題； 改造后故障率下降80%-90%；
3、抓斗操作為雙手柄聯動臺操作，為實現合適的抓斗工況，在實際操作中經常需要電動操作或打反車，由于其控制大電流接觸器，極易造成電氣元件損壞；改造后，為單手柄操作，當抓斗閉嚴后自動停止，向上提升時，當四根鋼繩自動對齊后上升，尤其是在水中抓去，更為方便；
針對天車現有技術存在的不足，我們提出采用可編程 PLC 控制技術和位置傳感技術，以程序控制取代繼電器 -- 接觸器控制，交流電動機調速方式從轉子串電阻調速方式改為采用變頻調速方式，進而實現了抓斗的自動化控制。
在抓斗原傳動控制中，為了保證機械運行的平穩，采用轉子串接電阻的調速方式，在多年的使用過程中發現該控制方式中存在著很多難以解決的問題，比如調速性能差、接觸器動作頻繁導致經常更換接觸器、串接電阻故障多、操作不規范造成電氣回路及機械部件損壞等。這也是天車故障率居高不下的主要原因。交流電動機的調速方式很多，綜合比較，變頻調速性是能最佳的調速方式。變頻調速以其體積小、通用性強、動態響應快、工作效率高、保護功能完善、可靠性好、使用方便等卓越性能而優于以往的任何調速方式。
二、電氣系統配置
提升/抓斗部分系統改造原理圖
行走系統改造配置
大、小車分別選用EMERSON 公司EV2000-4T0300G和EV2000-4T0011G各一臺，分別配置15kw、30kw制動組件各一套，以消耗停車時返回變頻器的能量。由于較為簡單，本文不詳細描述。
主卷/閉合變頻器
對于提升所需變頻器，必須選用高性能矢量控制變頻器，這里選用了愛默生TD3000-4T1320G兩臺，分別控制主卷電機和閉合電機，考慮到系統的長期使用以及可能出現的超載情況，在變頻器選型方面我們相對電機功率放大1檔。由于抓斗上升和下降是由主卷電機和閉合電機共同出力完成，而且在抓料操作時，為了盡可能多抓料，必須使用“點動降”使主卷鋼繩保持松弛，因此，當抓料完成時，主卷鋼繩是松弛的。若兩臺變頻器都為速度控制方式，則不能解決主卷鋼繩和閉合鋼繩的受力平衡問題，容易導致閉合電機、閉合變頻器、閉合鋼繩過載，因此要解決好上述問題，主卷變頻器必須支持速度/轉矩控制在線切換功能，而且閉合電機用變頻器必須有轉矩輸出功能，兩者通過邏輯有效配合方可完成。
速度反饋（編碼器）
為了更好的實現空中起車和轉矩控制功能，本次改造選用配套編碼器，編碼器與電機軸的連接采用軸套式安裝，這種配置可以充分利用TD3000 變頻器 0速200%的力矩以及內置的零伺服功能，確保消除啟/停時的“溜鉤”現象
制動單元和制動電阻
抓斗下降過程中，電機處于發電狀態，再生能量將導致變頻器的直流母線電壓上升到危險電壓，因此制動組件是必須選配的。經驗表明，制動組件配置容量應該相對于變頻器容量適當放大，具體情況與行車起升高度、制動單元的最大制動使用率、電機和變頻器的配置余量以及制動電阻散熱條件等環境因素有關。由于抓斗下降是可能持續較長時間的過程，我們選用的TD3000配套制動組件，該制動組件具備100%ED的制動能力，
PLC
本系統中選用了PLC來實現整個系統的邏輯控制，主要功能如下：
1. 變頻器啟/停控制；
2. 控制抱閘，保證電機軸停止時抱閘才抱住，既不提前，也不延后；
3. 主卷變頻器控制方式切換（速度控制/力矩控制）。
4. 系統安全連鎖功能
a) 行車上各個進出口的門以及操作室的門在打開狀態下，禁止操作。
b) 大、小車軌道兩端設限位開關限制車體超越。
c) 沖頂限位。
d) 各操作手柄未處于零位置時，上電被禁止。
e) 主卷和閉合變頻器中任意一臺變頻器報故障時，兩臺變頻器均立即停止輸出（自由停車），同時抱閘合閘。
f) 任何時刻斷電，系統將立即停止，抱閘合閘。PLC故障時，各操作命令無效（PLC無輸出），這時，抱閘閉合，行車處于安全停止狀態。但不排除PLC誤輸出松閘信號，雖然這種概率極小，一旦出現這種情況，司機可按“急停”按鈕，切斷控制電源，使抱閘閉合。
為保證提升的平穩性，合理選擇加減速方式是非常必要的，實踐證明選用S曲線啟停方式非常適合提升，即：電機剛啟動時以極低速度運行一段時間，其間加速度也較小，然后再以與加速時間相對應的加速度將電機速度提高，接近設定速度時再以較小加速度運行至設定值。減速過程與加速過程類似。這種方式可有效地減小電機啟/停時的沖擊電流。
三、 改造效果
抓斗行車變頻改造后，很好地解決了主/閉鋼絲繩受力平衡問題，軟啟軟停方式大大降低了起制動時的沖擊電流，再加上變頻器本身具有完善靈敏保護功能，極大地提高了行車運行的可靠性，延長了系統的使用壽命。以下為改造后的有關數據：（以一年前改造的三臺行車為例）
鋼絲繩消耗僅為改造前的20%；
電機從未燒壞，改造前為平均1臺/月；
其它低壓電器及機械設備的壽命也大大提高；
總維護成本為改造前的10~15%；
付款方式：首付50%，安裝調試付50%
工程周期
合同簽訂且預付款到后一個周內進入現場工地，現場施工7天后完工
變頻、遙控改造業績表
序號 單位名稱 行車規格型號 數量 改造內容
1 西北有色金屬研究院 雙梁 5T×16.5M 1 變頻、遙控、PLC
2 西北有色金屬研究院 單梁 5T×21M 1 遙控
3 西北有色金屬研究院 單梁 5T×21M 1 遙控
4 西北有色金屬研究院 門吊 10T×10M 1 遙控
5 西安礦山機械廠 單梁 5T×9M 1 遙控
6 五零四研究所 雙懸掛（2T+2T）×6M 1 變頻、遙控、PLC
7 五零四研究所 雙葫蘆 2T+2T 1 變頻、遙控、PLC
8 五零四研究所 雙葫蘆 2T+2T 1 變頻、遙控、PLC
9 五零四研究所 單懸掛 1T×9M 1 遙控
10 漢中四零五廠 雙梁20T/5T×19.5M 1 變頻、遙控、PLC
11 漢中四零五廠 單梁3T×16.5M 1 遙控
12 漢中四零五廠 雙梁抓斗5T×22.5M 1 變頻、PLC自動化平臺
13 漢中四零五廠 雙梁抓斗5T×22.5M 1 變頻、PLC自動化平臺
14 603所 單梁5T×22.5M 1 遙控
15 西安變壓器廠 單梁5T×16.5M 1 遙控
16 西安變壓器廠 單梁5T×16.5M 1 遙控
17 西安變壓器廠 雙梁15T/3T×28.5M 1 遙控、PLC
18 西安筑路機械廠 雙梁5T×16.5M 1 遙控
19 西安筑路機械廠 雙梁5T×16.5M 1 遙控
20 西安筑路機械廠 雙梁5T×16.5M 1 遙控
21 西安筑路機械廠 雙梁5T×16.5M 2 遙控
22 西安筑路機械廠 雙梁5T×19.5M 1 遙控
23 西安筑路機械廠 雙梁5T×13.5M 2 遙控
24 西安筑路機械廠 雙梁10T×16.5M 2 遙控
25 西安筑路機械廠 雙梁10T×13.5M 1 遙控
26 西安高壓開關廠 葫蘆3T×9M 1 遙控
27 寶雞橋梁廠 雙梁20T/5T×22.5M 1 遙控、PLC
28 寶雞橋梁廠 20T/5T×22.5M 1 遙控、PLC
29 寶雞橋梁廠 雙梁20T/5T×22.5M 1 遙控、PLC
30 寶雞橋梁廠 雙梁20T/5T×22.5M 1 遙控、PLC
31 寶雞橋梁廠 雙梁5T×19.5M 1 遙控、PLC
32 寶雞橋梁廠 雙梁5T×19.5M 1 遙控、PLC
33 西安航天發動機廠 單懸掛3T×14M 1 變頻、遙控、PLC
34 秦嶺發電廠 電動葫蘆10T×9M 1 遙控
35 山河鋁業公司 單梁5T×16.5M 1 遙控
36 寶雞石油機械廠 單梁5T×8.1M 1 遙控
37 寶雞石油機械廠 單梁1T×8.1M 3 遙控
38 寶雞石油鋼管廠 雙梁15T×28.5M 1 遙控
39 咸陽彩虹食品貿易 雙梁3T×13.5M 1 遙控
40 西安航天發動機 單梁3T×13.5M 1 遙控
41 五零四研究所 懸掛雙梁2T+2T 1 雙遙控、全車變頻
42 長慶油田機械總廠 電動平車20T 6 遙控
43 長慶油田機械總廠 電動平車10T 5 遙控
44 西安壓件廠 單梁5T×13.5M 1 遙控
45 西安礦山機械廠 雙主梁門吊10T×14M 1 遙控
46 西安航天發動機廠 單梁2T×7.5M 1 遙控、全變頻
47 西安航天發動機廠 單梁3T×16.5M 1 遙控
48 陜西秦川機械發展股份公司 雙梁5T×25.5M 1 變頻、遙控
49 中鐵寶橋股份有限公司 雙梁5T×19.5M 1 遙控
49 中國九冶建設公司 電動單梁 1 遙控改造
50 漢川機床有限公司 10/3.2T橋吊 1 變頻改造
51 西安天力金屬復合材料公司 整形廠房行車 1 遙控改造
52 西安比亞迪汽車制造公司 模具行車 1 變頻改造
53 金堆城鉬業公司 雙梁5T×13.5M 變頻改造
54 慶安集團有限公司 電動平車20T 變頻改造
質量保證及售后服務承諾
為了保證產品質量，滿足用戶的需要，我們堅持“為用戶服務，對用戶負責，讓用戶放心”的宗旨，向您們鄭重承諾：
一、加強質量管理，建立完善質量體系，按GB/T14405－93、JB/ZQ8001－89、GB5905－86及相關標準和合同規定條款進行施工，不合格產品不交驗。
二、保證工期，無特殊情況不延誤生產。
三、交驗后給用戶提供完備的技術資料及技術服務。
四、交驗后的產品在壹年內出現質量問題，在接到用戶通知后4小時內做出處理意見，如需現場解決，保證48小時內派出技術人員，保證質量問題不解決，技術人員不撤離。
特此承諾
西安永勝起重電器廠
聯系人：郗海濤
13384911016
二00五年一月一日
西安永勝起重電器廠
中國•西安
：鞏經理
：13915946763
：南京塞姆泵業有限公司
