氧化铝厂氢氧化铝抓斗天车技术改型的研究

[摘 要]文章通过对目前氢氧化铝抓斗天车频繁故障的原因分析和总结，确定提高抓斗天车运转率的方案，并进行技术改造，最终达到目前生产的目的。

[关键词] 氢氧化铝 抓斗天车 变频调速 滑触线

中图分类号： TF801 文献标识码： A

我厂氢氧化铝仓两台10吨抓斗天车，每天需要堆放和输送两千多吨氢氧化铝，为保证生产的连续稳定运行，设备的工作效率和工作性能要求非常高，但由于工作环境的影响和其传统电气控制系统的限制，在实际工作中存在着大量问题。因此对氢氧化铝抓斗天车存在的各项问题，提出相应改造方案，是解决整个工厂生产瓶颈的关键问题。

1、抓斗天车存在问题

天车由河南重工制造，氢氧化铝抓斗天车为双梁桥式结构，满斗氢氧化铝量约为6吨，其电气传动系统包括11kW大车电机两台，3.7kW小车电机一台，37kW抓斗开闭电机一台，37kW抓斗提升电机一台，均为绕线型转子异步电机，采用转子串电阻实现有级调速运行。通过分析，主要存在以下问题：

1.1氢氧化铝仓工作环境较恶劣，高温潮湿，氢氧化铝粉容易沾聚在柜体和柜内电气元器件的表面，造成柜内温度过高和电气短路等故障。且由于长时间使用，车体电缆老化程度加重，极易发生触电。

1.2升降电机、开闭电机都是靠在转子回路中串接电阻进行调速运行。转子串电阻调速是通过交流接触器的分合完成对转子串联电阻的切换，从而调整电机的转速，在调速时切换电流大，电机、接触器、电阻器故障率高，使用寿命短，且转子串电阻调速是一种有级调速方式，对天车机械传动部分冲击较大，设备检修维护费用高，检修频繁，停车时间长。

1.3转子回路中所串接电阻器为纯耗能元件，在运行中电阻器长期处于发热状态，耗费大量电能，以牺牲能源的方式来实现调速，效率较低。

1.4在抓斗天车运行的过程中，抓斗升降、开闭电动机容易出现受力不均匀的情况，需要天车操作员靠经验点动调整抓斗升降及抓斗开闭钢丝绳的松紧度，并掌握抓斗升降电机投入运行的时机。如果抓斗开闭电机的钢丝绳太松，易造成抓斗料斗漏料；如果抓斗升降电机的钢丝绳太松，则抓斗开闭电机单独受力过载，容易引起电机损坏或钢丝绳断裂。此过程要求天车操作员具有较长的操作经验和较高的操作技巧，而且需要天车操作员精神集中，劳动强度大。

1.5大车电机、小车电机在分级调速中直接使用指令控制器进行转子串电阻调速。在实际操作中经常需要电动操作或打反车，由于其指令控制器触点通过大电流，极易造成电气元件损坏。

1.6 氢氧化铝仓滑触线安装于轨道下方，并通过轨道固定螺栓进行固定。单根滑触线长为6米，固定架约3米一个。在天车行驶过程中车体振动，在受电器弹簧作用下扩大，严重降低滑触线寿命。

1.7受电器使用单方钢焊接，位置固定，左右行走均承受较大作用力，方钢易脱焊变形。其安装位置与检修平台较远，不易检修更换。

2、抓斗天车改造的内容

2.1变频调速改造

2.1.1电器控制柜

由于氢氧化铝仓内粉尘多、环境较为恶劣，为更好的提高plc、 变频器等电器器件的工作稳定性、延长使用寿命和降低其设备故障，plc、变频器等电器器件均安装在密闭的控制柜中。由于天车车体钢性结构不理想，车体在提升、运行过程中振动大，柜体及元件均需安装可靠，与后护板紧密结合。

2.1.2主控制器plc及 hmi（人机界面）的选型

PLC选用SIEMENS的S7-200系列控制器，PLC具有扫描响应速度快，编程控制灵活，抗干扰能力强的特点。且现氧化铝厂原料车间磨机使用PLC就是S7-200，备件通用。人机界面现公司状况不允许，暂留预留通道。

2.1.3变频器选择

抓斗天车一般工作在频繁启动、制动和重载状态；同时，拖动控制变频器首先要满足生产工艺条件为前提，又要耐用、经济、节能。通过对本公司动力厂干煤棚8台抓斗天车使用的变频器及原料50T行车变频器使用情况分析来看，再结合本系统控制功能的要求，选择施耐德 Altivar 71系列的变频器较为适宜，此系列变频器价低质优、抗燥耐用，易实现模拟量控制等特点，也适合恶劣环境使用。更主要该变频器在动力厂使用量大，备件渠道宽。而现今焙烧炉拆下备件ACS800-01-0050-3+P901变频器4台，可用于抓斗天车开闭及起升电机改造。天车改造配用的变频器参数：（1）大车变频器选用Altivar 71 18.5kw 25HP 380/400V 1台；（2）小车变频器选用Altivar 71 5.5kw 7.5HP 380/400V 1台；（3）提升变频器选用ACS800-01-0050-3+P901 1台；（4）闭合变频器选用ACS800-01-0050-3+P901 1台；（5）制动电阻器选用 SAFUR90F575 2台。

2.1.4保留绕线电机

为充分利用原有设备的电器备件，降低改造费用，并考虑设备的实际拖动要求，原来采用的绕线式异步电机技术性能完全满足变频调速改造要求。在抓斗天车变频改造中，将继续使用了原本的旧电机，但由于绕线电机转子短路后出现电机发热问题将影响电机使用寿命，需考虑整台电机备件，以便进行整台更换。其原电机技术参数：（1） 大车电机： YZR160L-6 11kw 2台；（2） 小车电机： YZR132M2-6 3.7kw 1台；（3） 提升电机： YZR250M2-8 37kw 1台；（4） 闭合电机：YZR250M2-8 37kw 1台。

2.1.5其它电器产品选型

联动控制台需更换为：QTC1塔吊联动控制台，驾驶室控制柜整体上移至大车车体，减少驾驶室内大电流电气回路，提高驾驶室安全性。为避免天车带电，造成触电事故，需整体更换天车电缆。滑触线电源进行至柜体使用Vv3*70+1*35动力电缆，并增设接地点。大车车体使用25mm2多股铜芯线进行连接。大车行走电机使用Vv3*25+1*16动力电缆连接控制柜。

2.2滑触线改造

2.2.1改造受电器受电方式

原受电器6个安装于1处方钢上，受力方向为左右受力，极易使方钢焊点出现金属疲劳、断裂。故根据实际情况，对受电器进行分组，每3个一组，且固定于两处方钢并可上下调节。更换受电器材质，原装受电器为铝质，极易受力变形。故将受电器材质改为铁质受电器，增强受电器钢性。

2.2.2改造滑触线固定支架

对受电器改造后出现滑触线支撑架钢度不够，易变形的缺点，将固定支架支撑部分改为角钢，增加滑触线水平钢度。

2.2.3增加滑触线固定点

现今氢氧化铝仓滑触线固定于天车轨道底部，易出现松动、移位的缺点，我们将增加滑触线支撑点来保证滑触线水平，并且增加的固定点固定于水泥基座，脱离轨道影响。

3、总结语

此次可通过这次机会将抓斗天车改造实施，将大大提高氢氧化铝仓输送能力及储藏能力，增强了设备电气保护功能，降低了对机械设备的冲击，减少了故障率，节省了检修费用和检修时间，减少了能量消耗，提高了抓斗天车的自动化程度和可操作性，最主要的是降低了天车操作员的劳动强度，降低了操作难度，减少了该岗位对操作经验的依赖。

参考文献

[1] 傅知兰主编. 电力系统电气设备选择与实用计算[M]. 北京中国电力出版社，2004.

[2]刘介才. 工厂供电[M]. 北京：机械工业出版社，1983.

[3]韩安荣.电气自动化新技术丛书-通用变频器及其应用 （第2版）.2008