浅析港口机械中变频器的应用

2017年22期Technology Innovation and Application应用科技浅析港口机械中变频器的应用
李立鲍
(连云港新苏港码头有限公司，江苏连云港222042)
摘要:近年来，变频器在工业生产中获得了许多的应用，特别是在港口机械中的应用，有效地提高了设备的运行效率及安全性。

文章首先分析了变频器的常见故障，进而对其在港口机械中的应用做了重点研究。

关键词：变频器；港口机械;应用
中图分类号:TN773 文献标志码：A文章编号院2095-2945 (2017) 22-0141-02
变频器在港口机械中的应用有效提升了设备的工作效率，
但伴生而来的是不断改变的交变频率会形成电磁扰动，这会对
港口通讯造成一定的电磁干扰，因此在使用变频调速来改进港
口机械的工作效能的同时，也需要尽可能避免电磁辐射对通讯
功能的影响，使得创新科技为我们提供便捷服务的同时，不会
破坏原有的生活、工作质量。

实践表明，变频调速有着显著的应
用优势，而且其功能性与安全性还在随着科技的发展不断加以
改善，尤其是节能效果显著，且便于实现自动化管理。

1变频器的常见故障
⑴充电起动电路故障。

一般情况下，应用的是电压型变频
器，通过交-直-交的方式来运行，也就是开始输入的是交流，经
过整流过程后变成直流，接着再通过逆变转换为交流，并输送
到负载一侧。

当开始工作时，因为直流一端的平波电容发起瞬
时变大（也就是瞬时电流变大），一般会在其中应用到起动电
阻来限定开启电流，当瞬时充电完毕后，相应电路经过处理将
其实现短路，该种故障大多表现为起动电阻损坏，变频器告警
呈现出直流母线的电压故障。

实际上，当变频器的交流输入次
数过多时，或者当接触器的触点连接存在问题时，或者当晶闸
管的连通阻值增大时，都有可能造成起动电阻的损坏。

一旦遭
遇这类问题，应用相同类型的电阻进行调换，并迅速找到造成
电阻损伤的具体原因。

假如问题出在输入侧电源频率的开合，
就需要快速排除这一问题才能继续应用变频器;假如问题出在
继电器触点或晶闸管，就需要及时替换这些元件。

(2) 无故障告警，但又无法高速运转。

有些情况下，变频器 工作一切正常，无告警产生，但实际运行下，又不可以实现高速
运转，对变频器进行仔细的检查，所有参数显示正常、各个设置
无异常、输入信号准确，运转时检测出变频器的直流母线电压
较低，输入侧存在缺相，产生这一故障的原因多是，输入端空气
开关存在连接问题或瞬时过热而发生保护，实际情况下，变频
器缺一相来运行是能够正常工作的，大部分的母线电压以
400V为下限，也就是说当其电压下降到了低于400V时，才会
出现直流母线低电压故障。

(3)显示过流。

该种情况的发生属于较常见的，发生这一故 障时，首先要确认加速周期是不是过小，力矩提升参数是不是
过高，再就是确认负载是不是过大。

假如以上问题都不存在，再
切断输出端的电流互感器、直流端的霍尔电流检测点，复位后
开启，观察是不是发生过流，假如确实发生的话，就有可能是
1PM模块存在问题，因其中包含了以下各种功能:过压、过载、
短路等等，而以上故障显示都是通过输出Fn引脚发送到微控
器的，获取到故障信号后，一是关闭脉冲输出，二是将故障呈现
在面板上，这种情况下，多数要替换1PM模块。

(4) 显示过压。

这种故障的出现，大多是在雷雨天气时，因
为雷电窜入变频器的电源之中，造成了变频器直流端的检测装
置发生反应而跳闸，碰到这一故障，常常只需要切断电源大约
一分钟之后，再打开，就能够复位;还有一种可能是变频器驱使
大惯性载荷，就发生过压，由于产生这种情况时，减速停止是再
生制动，变频器的输出频率依照线性下落，而负载电机的频率
超过变频器的频率，其处在发电阶段，机械能变为电能，并被相
应的平波电容获得，当电能过高时，直流端的电压会大于最高
值而发生跳闸，如果遭遇这一情况，一是将减速周期设定的更
长或提升相应的制动电阻;二是将变频器的停止模式设定成自
由停止。

(5) 电机工作状态时过热，表现出过载。

对于在运转中的
变频器来说，假如发生这一故障，就需要立刻检验负载的情况；
对于刚刚装设的变频器，假如发生这一故障，可能的原因是V/F
曲线设计不合理或电机参数设计不合理，因此在投入使用之
前，需要首先设计好各种参数，此外，应用到矢量控制形式时，
缺乏准确的设计负载电机的额定电压、电流等数值，也会造成
电机过热，再就是设计的载波率太高时，也会造成这一故障的
产生，还有一种情况，其最初的设计是更多的被应用在低频段，
而未能想到电机散热情况的处理，这就会造成电机工作时间一
长的过热过载。

2变频调速在港口中的应用
在港口的起重机械中，变频调速的应用效果非常好，其调
速范围宽，更为平滑，变频时能够转变定子外加电压，能够得
到恒功率从而符合各类负载的需要，低速期间特性的静差率相
对要高，工作效率以及功率数值较高，是调速方式中未来发展
可能最为明显的。

但也有一定的缺点与不足，需要有专门的变
频电源，在调速阶段，电机的过载数值明显下降，更甚者难以承
受负载。

当前的变频调速技术有着以下特点:涉及范围较宽，准
确度高等，而且不会对起重机械的正常运行造成任何的影响。

变频调速应用的是磁通矢量控制方法或大转矩提高方法，
能够有效地应对港口机械开始转矩过大、以及负载改变频繁等
问题;其加减速周期的设计，能够有效地应对港口机械制动的
不断冲击，使得机械设备的速率改变更具连续性，且运转稳定；
其应用的是到达或检测信号来实现制动器的闭合，只有在电机
的输出转矩相比负载转矩更大的情况下，才会开启，有效解决
了溜钩情况，还应用电源回馈方法将电机运转获得的能量转换
为50赫兹的交流电，以回馈电网，确保变频器不会击穿;主控
制回路是呈分开状态，并进行接地处理，有效防止强电对其的
不利影响。

变频调速在港口中的应用，能够实现港口机械在大
负载情况下的持续作业，且具有可观的节能效果。

作者简介：李立鲍（1985,04-)，男，汉族，籍贯：江苏省连云港市，初级工程师，本科，研究方向：自动控制、信息化、港口机械。

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应用科技Technology Innovation and Application2017年22期
3变频器同步控制在港口中的应用
港口翻车机的使用中，每次要进行两节车皮的翻卸工作，其组成有以下几个部分:平台、底梁、以及端环等。

主体构成是 设计于翻车机的支撑轮上，通过驱动电机的作用来进行旋转，在这里可以运用变频器来实现驱动。

不过，也要注意到翻车机 在运行阶段可能存在的问题:一是，主驱动与从驱动的出力并 不完全一致，会产生一定的差值，主变频器相对的电流与从变 频器相比显然要高一些;二是，依然是受到受力不均衡问题的 影响，会造成变频器的各个元器件工作寿命的减少，增加主驱 动的相应受力，加大磨损的发生，最后造成翻车机常常发生的 振动问题;三是，因为变频器应用的是转速控制，因此不能够迅 速地应对驱动力矩的改变以给出快速反应，这也会造成翻车机 在力矩配置上的不均衡，电机运转阶段还会出现异常抖动等情 况。

考虑到以上问题的存在，可以做出以下改进:对变频控制 做出相应的调整、优化。

改进的最终目的是:增强控制的准确度 以及操作的反应时间。

并保证主、次变频器相对的电机转速相 一致，转矩相一致。

因此，经研究可以采用以下设计方案:一是，基于主驱动变频器的设计，运行功率设置为200.0kW，控制是 以转矩形式来实现，速度给定形式是PLC模拟量输出，转矩给 定形式是负载以及驱动转矩;二是，基于从驱动变频器的设计，运行功率设置为200.0kW，控制是以频率形式来实现，速度给 定形式是力矩运算、机械构成，转矩给定形式是主驱动转矩取 值。

在变频驱动的改进过程中，在电机上装设了自主运行的检 测器，而且运用可靠软件来设置变频器数值，并及时加以调整。

(上接140页）
关于桨液浓度变化原则方面，主要包括两点:第一，将水灰的比 例严格按照5:1来进行，第二，在开展灌桨工作的过程中，桨液 浓度的转换应当由高到低来进行。

关于裂缝的冲洗标准，则可 以依照孔内流水来衡量，通常情况下孔内流出清水即可。

在桨 液制作过程中，须按照相关的要求及规定来进行，保证配比的 合理性及科学性，在对将液进行搅拌时，搅拌时间不得低于3 分钟。

对于灌桨压力、桨液的配合比等参数方面，一定做好相关 的记录工作。

待灌桨工作全部结束之后，技术人员要开展验收 工作，验收合格后方可进行封孔。

封孔工作的开展是为了使桨 液的饱满度和覆盖层的密实度得到保障，可以运用机械封孔或 人工封孔的方法来进行。

2.2回填灌桨技术
针对混凝土容易产生裂缝这种情况，主要是通过回填灌桨 技术来进行解决。

在水库除险加固工程中，在混凝土浇注过程 中，对于未浇实的空隙部分开展灌桨工作，这样对混凝土产生 一个良好的加固作用，使工程整体的完整性和安全性得到了保 证，与此同时，对土层进行了更深一步的加固，能够使水库泄露 的情况难以发生，使水库的施工质量得到保障。

3灌浆过程中特殊情况的处理
3.1灌桨过程突然中断
在进行灌桨工作开展过程中，由于机器故障、管道裂缝、桨 液堵塞、突然停电等紧急情况的发生，都会导致灌桨失败。

针对 这些突发状况，解决办法有许多种，最为普遍的就是从材料和 工艺等方面着手。

检测管道材料的性能，确保管道的质量，对压 力表及时进行矫正，确保数值的准确性。

灌桨工作结束之后，将
-142-此外，从对称的方面上来讲，将所相对的检测器接线侧进行对 换，以保证所得到的电机转动方向是与实际转动相一致的，从 而有效减少了运转阶段出现误差的可能性。

经过以上改进，港 口翻车机的工作更加平稳，没有出现电机抖动等问题。

变频器 的输送电流趋于一致，可以伴随负载的改变相对发生变化，这 就表明改进的效果是明显的。

4结束语
随着电力电子科技的飞速发展，变频器在工业生产中获得 了许多的应用，特别是在港口机械中的应用，有效提高了设备 的运行效率及安全性，其在调速方面具有以下优势:涉及范围 较宽，准确度高等，不断被应用到工业生产当中。

变频调速技术 因其高效的调速功能，高功率及节能效果，较多的适用领域等 优点而被认定为最具发展可能的调速形式。

而变频器同步控制 在港口中的应用效果也非常不错，通过进一步的改进，港口翻 车机的工作更加平稳，没有出现电机抖动等问题。

可以说，将变 频器应用到港口机械中，并严格把控其同步运行，能够进一步 提高各类机械驱动运转的安全性、稳定性，为我国港口产业的 发展提供保障。

参考文献：
[1] 周法金.关于港口设备中变频器应用问题探析[J].中国科技博览，2015 (9)：125.
[2] 郑超.港口装卸设备中变频器的应用分析[J].工业b,2015(5): 00138-00139.
[3] 张云鹏.P L C及变频器在港口起重设备上的应用[J].工程技术研究，2016(8).
灌桨泵清洗干净。

定期对水电系统开展全面的检查，保证施工 环境的干燥，避免电路短路情况的发生，认真开展相关的保养 工作。

一旦发生灌桨中断，迅速采取相关解决措施。

3.2施工中遇到的复杂施工地层分析及处理
在水库出现加固工程施工中，一旦遇到溶洞，就要迅速下 放钻杆，当孔口不返水时，泵压就会迅速降低，泥桨的池水位就 会迅速下降，孔口渐渐出现小部分的返桨状况，就要将砂、碎 石、粘土等岩样填充物起上，对岩层的对岩层的裂缝情况进行 判断，利用孔外泵对其进行填充，当孔内的情况稳定至24小时 后，方可开展施工工作。

类似的小溶洞或裂缝一旦产生，由于孔 底冲洗液严重流失，填充物比较松散，稳定性能极差，容易引发 塌坍事故的发生，为了使护孔的粘度得到显著提升，应当使用 质量较高的浓泥桨，可以使用研磨的黄豆来填充溶洞裂缝，孔 内一旦返水，泵压就恢复正常工作，将水库发生事故的可能性 降至最低。

4结束语
灌桨技术在水库除险加固工程中得以广泛的应用，并产生 了积极的作用，有效降低水库事故发生概率，并促使水库应用 效能提升。

同时我们也必须注意到，灌桨技术依然具有很大的 提升空间，相关人员依旧需要进行孜孜不倦的探索，不断挖掘 灌桨技术的应用价值，让其在水库建设中发挥更大的支撑效 用。

参考文献：
[1] 覃媛.关于帷幕灌浆技术在水库除险加固工程中的应用探究[J].低碳世界，2017(01):103-104.
[2] 张专政.高压摆喷灌浆技术在水库除险加固工程中的应用[J].江西建材，2016(13): 130-131.。