在河南神马集团尼龙化工有限责任公司电气厂,煤场桥式起重机是重要生产设备,它起着把煤从煤场运往煤仓的重要任务,如出现故障,将严重影响生产。
系统概述
桥式起重机具有4个功能，即大车左右行走、小车前后行走、抓斗升降和抓斗开闭，分别由电动机驱动完成，其中大车行走由2台电动机驱动，小车行走、抓斗升降、抓斗开闭分别由1台电动机驱动，这5台电动机均为绕线转子异步电动机。大小车行走、抓斗升降、抓斗开闭分别有三挡速度，由切换转子回路电阻实现速度的调整，为有级调速，对电动机及电网的冲击较大，对其他电气设备有较大影响。
桥式起重机电气系统由空气开关、接触器、刀闸开关、过电流继电器、时间继电器、凸轮控制器、限位开关、门开关等元件组成。保护类型主要有:①过电流保护，由过电流继电器实现，当电动机过流时，过电流继电器动作断开电源。②零位保护，是指小车、大车及抓斗的凸轮控制器的零位触头，只有3个凸轮控制器都放在控制器的零位时，才答应接通电源。③安全门开关，分别为桥式起重机前后端梁门、控制室舱门上的安全开关，当门打开时，自动切断电源，以防触电。④紧急开关，当发生紧急情况时，可以切断电源。⑤限位开关，为小车、大车左右限位开关、抓斗上升限位开关、抓斗开限位开关，当其中任何一个开关动作后，桥式起重机断电，必须将手柄退至零位，使机构反向运行才能退出极限位置。⑥失压保护，当桥式起重机电压下降很多或断电时，主接触器释放，断开总电源。⑦短路保护，空气开关起短路保护作用，当桥式起重机内部发生严重短路故障时，切断总电源，防止事故扩大。
操作桥式起重机前，应检查前后梁端门及控制室舱门是否关好，关好后则合上总开关，按起动按钮，主电路接通，桥式起重机进入运转状态。然后在控制室内，操作小车、大车及抓斗的凸轮控制器，接通各电动机控制回路，实现桥式起重机的各项功能。
由于系统中应用了大量的接触器、继电器等电器元件，工作时，这些元件频繁动作会造成触头磨损，触头接触不良，线圈过热以至烧毁，接线端子松动等，产生大量故障，造成桥式起重机不能很好工作。
系统改造
采用变频器改造电动机驱动系统，有很多优点:①变频器驱动电动机时，速度变化非常平稳，为无级调速，电动机起动时冲击电流小。②通过控制变频器的运行，就可改变电动机运行方向及速度的大小。③变频器自身保护功能齐全，如过流、过载、过压等都能及时报警并停止，减少了故障，提高了安全性能。④变频器具有限流作用，可以减少对电网的冲击。⑤采用变频器控制电动机后，由原来的接触器、继电器等有机械触头的继电控制系统变为变频器无触头输出控制，减少了故障率，提高了系统的稳定性。
系统改造后保留原电动机，将其转子集电环短接，拆除调速电阻。原电气控制系统拆除，保留原安全门开关、限位开关。保留原大、小车，抓斗凸轮控制器，并根据工作实际的需要，把大车由左右三挡调速，改为左右两挡调速，小车由前后三挡调速改为前后一挡运行，抓斗升降和开闭都改为一挡，即抓斗升降和抓斗开闭。
改造后整个桥式起重机电气系统由欧姆龙公司CQMlHCPU系列PLC控制，变频器通过开关量端子接受PLC的控制信号，改造后的系统如附图所示。

变频器采用安圣电气公司生产的TD3000系列高性能矢量控制变频器。根据需要有4台变频器即大车变频器、小车变频器、抓斗升降变频器、抓斗开闭变频器。
为了释放制动运行时回馈的能量，每台变频器都连接了制动单元及制动电阻来释放能量。每台变频器均连接直流电抗器来改善功率因数。为了减少对电网的谐波污染，每台变频器均加有交流输入电抗器，它不仅减少了高次谐波分量，同时也抑制了输入电流峰值，有利于提高整流二级管的寿命。电源输入端采用空气开关作为变频器的短路保护。
PLC输入信号通过输入模块输入。PLC输出信号由输出模块输出，一部分与变频器的控制端相连，通过控制变频器的运行，来控制电动机的正、反转和电动机的转速;一部分通过控制变频器前的接触器的吸合和释放，来控制变频器通电和断电。
桥式起重机运行前首先要关好桥式起重机前后端梁门和舱门，然后按下起动按钮，启动PLC，大车、小车、升降、开闭4个变频器前的接触器闭合，各变频器带电，此时可在控制室对桥式起重机进行各种操作，如大小车的行走，抓斗的升降和开闭。命令的发出，是操作大车、抓斗、小车各个凸轮控制器把命令送给PLC的输入模块，由PLC控制器处理后，由输出模块传递给变频器以执行操作任务。
故障处理
1)当变频器检测到各种故障时，变频器停止输出，变频器内部的故障继电器与编程继电器动作，断开相应的抱闸电动机控制回路，抱闸电动机断电且抱闸制动，控制室内对应的变频器故障指示灯亮，同时变频器控制面板显示故障代码，然后根据故障代码来排查故障。
2)大、小车或抓斗撞到限位后，可按住复位按钮，把撞到限位的车或抓斗开回来。