变频器在水电站桥机、门机和台车式启闭机上的应用

1 引言 近十年来,夹江厂为许多大、小电站设计生产制造了数十台带变频器控制的厂房桥机、门机和台车式启闭机。比如:我厂为湖南大源渡水电站设计生产的第一台坝顶2×1250kN门式起重机，起升和大、小车行走机构均使用了ABB公司ACC50型系列变频器;随后设计生产了四川茂县铜钟水电站厂房125t桥式起重机，主起升机构使用了法国施耐德的Aitivar58型变频器;贵州乌江渡水电站扩机工程中尾水2×1250kN单向台车式启闭机，起升和行走机构均使用了西门子公司6SE70型系列变频器;缅甸邦朗750kN单向桥式起重机，起升和行走使用了ABB公司ACC60型系列变频器等。我厂已中标三峡三期工程中的六台门机，全部采用西门子公司6SE70型系列变频器。 我厂为湖南沅陵县凤滩水力发电厂扩建工程设计生产的2×1250kN双向台车式启闭机是类似于桥式起重机的水电厂专用起重设备。它的主起升机构、大车行走机构、小车行走机构均采用了变频电机拖动、西门子6SE6440系列变频器变频调速的控制方案。6SE6440系列变频器具备了起重机各机构调速控制所需的全部功能，如:IGBT技术、高质量的矢量控制系统、集成的制动(斩波)器等可用于位能性负载升降的调速场合;而线性V/F特性、集成的制动(斩波)器等则完全满足大、小车行走机构的调速要求。由于变频器无级平滑的输出特性，大大地改善各运行机构起动和换档时加减速性能，完全克服了传统大型机构在制动过程中存在的惯性冲击力，因此延长了机械结构的使用寿命，并大大地增强了运行的稳定性。根据运行情况若为一般性的调速需要，只需设置必要的变频器参数，变频器能满足工作要求;如遇特殊调速要求，则可随时调整变频器的相关参数和档位的参数值，并经试车修正个别参数，即可满足各种机构运行中所需的速度和转矩控制。 2 系统组成 进水口2×1250kN双向台车式启闭机主起升机构由两套卷扬系统组成，由两台YZPB280M-8起重专用变频电动机拖动，电机功率2×55kW,使用两台6SE6440-2UD37-5FA1变频器驱动，变频器功率2×55kW(恒转矩),采用矢量控制方式，起升机构要求1:10的调速范围;小车行走机构由相同的两套行走装置组成，并由两台YVPEJ802－4普通变频电动机拖动，电机功率2×0.75kW,共用一台6SE6440－2UD23－0BA1变频器驱动，变频器功率4kW(恒转矩),采用V/F控制方式，小车行走机构要求的1:10的调速范围;大车行走机构由相同的四套行走装置组成，并由四台YVPEJ112－4普通变频电动机拖动，电机功率4×4kW,共用一台6SE6440－2UD32－2DA1变频器驱动，变频器功率30KW(恒转矩),采用V/F控制方式，大车行走机构要求的1:10的调速范围。 3 系统控制电路 系统的控制采用联动台式的操纵杆—可编程控制器(PLC)—变频器I/O端口控制方式。联动台中设有控制主起升机构的升、降操纵杆，升降各四档，控制小车行走机构的前行、后行操纵杆，前后各四档，控制大车行走机构的左行、右行操纵杆，左右各四档。变频器无速度编码器。实施变频器输入端开关量的指令控制方法，如图1所示。 图1 台车式启闭机单线连接图 由于整机采用可编程控制器(PLC)控制，台车控制分为内部编程软件和外部硬件二部分。下面介绍起升机构单双吊钩的参数设置和大车行走机构的控制。 图2 大车行走电路图 供货技术条件规定起升机构既能单吊钩升降，又能双吊钩通过钢性联接同步升降，两种操作均要求1:10的调速范围。在设计中，我们采用了基本操作板(BOP)设置二个参数闭锁其中一台变频器，而另一台变频器仍能按给定指令信号正常升降运行。当单吊钩工作完毕后需要双吊钩工况时，恢复上述二个参数和几个自动复位的参数，又可实现按常规双吊钩工况使用的变换方式。 图2为大车行走机构的电路图。在大车行走机构控制中，大车操纵杆设置有零位指令和保护，左行或右行1-4档速度给定指令，该指令经可编程控制器处理后提供给变频器输入端。例如:当大车操纵杆推向左行1档时，变频器数字输入端中的DIN1、DIN3接到指令，变频器按设置的5Hz输出，同时变频器可编程继电器输出端3(抱闸投入)输出制动器打开信号指令，制动器打开，大车以2m/min的速度向左运行;当大车操纵杆推向左行2档时，变频器数字输入端中的DIN1、DIN3、DIN4接到指令，变频器按设置的15Hz输出，大车以6m/min的速度向左运行;当大车操纵杆推向左行3档时，变频器数字输入端中的DIN1、DIN3、DIN5接到指令，变频器按设置的25Hz输出，大车以10m/min的速度向左运行;当大车操纵杆推向左行4档时，变频器数字输入端中的DIN1、DIN3、DIN4、DIN5接到指令，变频器按设置的50Hz输出，大车以20m/min的速度向左运行。大车操纵杆从4档逐渐退回零位时，变频器输出频率由50Hz逐渐减少到0Hz，同时变频器可编程继电器输出端3(抱闸投入)输出制动器关闭信号指令，制动器闭合，大车停止向左运行。向右运行时，原理和功能相同。一旦出现大车故障或大车左极限信号指令，并传送给可编程控制器，经可编程控制器处理，都能封锁变频器输入端的给定信号指令，立即停止变频器运行。 变频器可编程继电器输出端设置为故障、运行、抱闸投入三个信号指令，并把三个指令传给可编程控制器，经可编程控制器处理后，用来保护、控制变频器和显示变频器状态。 4 结束语 西门子公司6SE6440系列变频器具有高度的灵活性，多重选择的可设置参数值，机动灵活的BiCo连接功能，这些功能可以在不同的应用场合加以选择，完全满足不同工况的需要。 参考文献 (略) 作者简介 张 航(1961-) 电气设计工程师 任职于水利电力部夹江水工机械厂,从事水电站桥机、门机、台车式启闭机等变频器的应用设计、制造、安装调试等工作。