铝电解多功能天车电气系统调试

铝电解多功能天车电气系统调试
摘要：电解铝期间使用多功能天车能够适应高温、强磁场、大电流的作业
环境，满足铝电解生产期间换阳极、抬母线等作业需要，还能够确保电解槽安装。

此外，电解铝多功能天车的整体结构性质良好，集合了机械功能、液压功能和电
气功能，可以保证电解铝生产效率，降低人工投入和生产成本，所以该设备在实
际生产中利用十分广泛。

本文对铝电解多功能天车电气系统调试进行分析与研究。

关键词：铝电解多功能天车；电气系统；调试
1、介绍多功能天车内部的控制系统
1.1概述天车内部的控制系统
在大型预焙阳极电解厂房里电解多功能天车内部控制系统
主要通过PLC系统来调试。

该系统内部是由一个主站以及两个从站组成，主站安
装在配电室里的AP柜的屏柜上，一从站位于工具小车上的B4柜中，另一从站位
于司机室B5柜中，主站和从站由以太网通讯线建立起顺畅的联络，在主站中实
施SN扫描，然后与从站内部的适配器搭建起信息交换。

通过建立通讯使复杂的
电气线路变得清晰明了，进一步改善电气控制的效果。

1.2介绍PLC系统内部硬件组成
PLC系统主站内部硬件由槽框架结构、电源结构，CPU结构、扫描结构各一个和4个输人模块、4个输出模块构成。

B4柜内的从站的内部硬件
由槽框架结构、电源结构、适配器结构各一个和4个输人模块和1个混合模块构成。

B5柜内的从站内部硬件组成与第一从站大致相同，但第二从站的输人、输出
结构数量和第一从站不一致，其中输人模块有5块，输出模块有1块，另外同时
增加了通讯电缆线[1]。

2、介绍多功能天车内部调速系统
2.1变频器
选择变频器应该综合考虑一些影响因素，包括负载的特点、环境温度高低、所需运行电流大小等因素。

2.1.1容量
在夏季，电解厂房内部的温度特别高，甚至达到65℃，当
环境温度非常高时，变频器的运行速度将会下降。

多功能天车的运行具有恒转矩
负载的特性，变频器与具有恒转矩性质的负载一起工作时，当速度较低时，转矩
应该尽可能的变大，过载能力也应该变强，因此，选择合理的变频器应依据重载
原理，容量的选配应该一档或二档的范围[2]。

2.1.2工作环境
变频器最佳的工作环境温度是26℃，而在夏季，铝电解厂
房内的环境温度甚至达到65℃，同时高温的空气中还含有较高浓度的粉尘和强腐
蚀性的气体。

变频器属于较敏感的电子设备，其耐高温的能力较差，当温度过高时，变频器将会出现误检测报故障，直接影响的天车的正常运行。

因此，寻找合
适的方法来处理变频器的有关通风散热的问题成为是首要任务。

首先在多功能天
车应该将其安装在合适的位置，避免其安装在电解槽的正上方的主梁上，主要是
因为电解槽正上方温度最高，粉尘最大。

另外，应该通过以下两个措施来保持配
电柜具有良好的通风散热环境：
（1）安装适应现场恶劣环境的空调，因为普通的工业空调
也很难在高温、高粉尘、强腐蚀气体的环境下长时间运行。

恶劣的工作环境增加
了对空调的维护成本，因此，为了使变频器能有一个适温的环境，选择合适的耐
高温耐粉尘的工业空调变得尤为重要，同时还需做好空调日常维护保养工作。

（2）配电柜要做好密闭、隔热气体内循环：在配电柜内安装的电气元件较多，且变压器、变频器都属于发热元器件，增加柜内的密闭其主要是通过空调的
帮助将电气元器件散发出的多余热量吸收；同时防止外部热量通过柜体传到柜内，使柜内其温度升高，配电柜的柜体应做好保温隔热处理。

良好的工作环境提高的
电气元件的使用寿命也便于日常的维护保养。

2.2电机
铝电解多功能天车由于受复杂工况的影响通常情况下都是在低
速的状态下运行，而具有自冷功能的普通的大功率电机难以在低速运行的情况下
保持良好的散热功效，为了能与变频器相匹配，因此只能选着具有强制冷作用的
变频电动机[3]。

2.2.1制动电阻
在铝电解工艺中，多功能天车需满足频繁的起停操作，因此，
选择与变频器功率相匹配的制动电阻变得非常的重要；在运行中，制动电阻将会
产生很多的热量，为了防止制动电阻产生的热量对变频器正常运行产生不良的影响，有效的措施是将制动电阻和变频器进行不同位置的安装，同时还需参照变频
器的使用说明书选择与之合适的制动电阻。

3、铝电解多功能天车的电气控制系统调试过程
3.1调试前期准备环节
调试电气系统前期需要全面掌握电气原理图、电气总图、接线
图以及相关文件，还要了解电气系统的操作原理，结合电气原理图检查和确认电
气线路接线机型，对出现技术变更的位置详细记录，之后检查电气设备是否和电
气原理图中的设定设备一致。

3.2控制回路送电
在通电前期的检查过程中，要求技术人员打开控制回路，前期
检查电源电压和PLC系统、电源跳线，确保数值准确并处于稳定状态以及输入输
出电压符合规定。

在通电检查环节，首次测试PLC系统时由于SLC模块缺乏程序
造成处理器不能进行组态操作，需要技术人员检查PLC供电指示灯，确保输入信
号地址满足电气原理图需求，还要确保PLC主站和从站与笔记本电脑的通讯正常，之后输入编写程序[4]。

3.3程序调试
司机控制出铝小车档位检查控制回路的送电情况，在主回路送
电期间需要对变频器的参数和数值设置，通过档位变换判断小车与电机运行是否
有异常声音以及出铝小车的行走状态，进而判定行走速度能否满足工艺要求，之
后操作人员继续观察出铝小车行走状态，确保完全达到工艺要求。

3.4整车的调试顺序
在整车调试过程中，需要先调试主接触器回路，之后测试固定
吊观察铝沟升降状态，在操作料管的过程中需要检查司机室的回转情况，并测试
空压机和气动系统，全面掌握大车行走运行情况，之后调试各个机构的连锁保护。

4、天车电气系统存在的问题及调试方法
4.1天车电气系统断线
由于从站电气系统在工具车A4柜内部安装，所以控制手柄以及信号指示
灯都设置在司机室内部，需要利用多芯电缆达到控制效果，由于外界工作环境以
及来回扭动造成的影响多芯电缆容易出现断线故障，当故障发生后PLC系统在工
具A4斯柜内部，要求维修人员检修工具车确认手柄对应的PLC输入信号状态，
之后回到司机控制室操作，整个流程工作效率偏低。

在电缆断线后，由于电缆数
量多，技术人员难以在诸多现栏中找出故障，必须全部排查。

对于以上问题，可
以重新改造天车电气系统，在使用SLC500系统的基础上增加从站数量，形成一
个主站以及两个从站的系统，并且依然采用通信电缆和DH的传输模式，完成改
造后电气控制系统从A4柜到司机室共有8根通信电缆，并且电缆的抗扭曲功能、抗拉伸能力都显著提升，最大程度减少电缆断线故障出现[5]。

4.2天车失控
在天车主站框架内部设置工具车、行走电机、变频器，随着工
具车的行走，电缆滑车开始移动，电缆逐渐被拉直。

当电缆突然折断司机室通信
也会中断，导致PLC控制系统失灵，不过主站工具车行走电机依旧处于工作状态。

而爆炸控制接触器处于断电状态，使得电机处于制动状态下发出异响，司机室手
柄不能正常控制导致天车失控。

为解决这一故障，需要在司机室内控制面板增加
常闭触点按钮，并与控制主回路串联，可以和主电源接触器的控制回路硬件连锁
改造，一旦PLC中断程序当中的保护以及控制按钮会失去起作用，操作人员可通
过司机控制室中的急停按键切断天车主回路，由此避免天车失控，提升运行安全性。

4.3司机室回转电气系统改造调试
该企业原有设备使用的工频为50赫兹，运行期间变频器对司机
回转电机的正反转直接控制，不过电机运转期间电机加速时间较短，导致司机室
启动处于不稳定状态，加之长期晃动导致司机室相关构件磨损严重，部分螺栓出
现松动现象，容易导致操作人员出现疲劳现象，埋下安全隐患。

为解决这一问题，该企业使用VLT5003型变频控制器，由此改善了电气系统、电机旋转频率，有效
提升运行可靠性。

此外，该系统可以配备接地故障短路过载等保护装置，在调试
期间操作人员把电机工作频率从50赫兹下调到35赫兹，让司机室旋转速度下降，之后把启动加速时间设置成5秒，将停车方式设置为滑停方式，电机接收停车信
号3秒后可确保电机平稳停止，由此减少电机抱闸磨损情况，让整个系统更加安
全的运行。

5、结束语：
综上所述，通过对该企业电气系统的改造和调试能够减少系统
故障，通过在司机室内部控制手柄输入信号为检修人员解决故障问题提供便利，
并且增加控制按钮后可以减少天车失控情况，证实系统改造具有实际价值。

参考文献：
[1]杜彩芳.铝电解多功能天车电气系统调试探析[J].当代化工研究，2020，
22(13):39-40.
[2]宁宗藩.天车电气控制系统安装与调试分析[J].海峡科技与产业，2020，
13(7):75-76，88.
[3]宁宗藩.PLC可编程控制器在天车电气控制系统的应用技术分析[J].科技风，2020，11(33):76-77.
[4]石玉刚.无人天车电气控制系统中的变频器选择与PLC通信[J].中国金属通报，2019，24(1):154，156.
[5]杨超鹏.PLC及变频器在冶金天车起升电气系统改造中的应用探讨[J].中国科
技投资，2018，17(4):109.。