При модернизации оборудования действующих грузоподъемных кранов неизбежно возникают вопросы о целесообразности применения того или иного способа управления асинхронным электродвигателем. При безусловной распространенности в настоящее время частотного электропривода он не лишен существенных недостатков. В то же время существуют другие способы управления которые позволяют реализовывать многие функции предоставляемые частотным электроприводом и имеют ряд преимуществ по сравнению с ним. К несомненным лидерам здесь стоит отнести дроссельный регулируемый электропривод. Данный электропривод особенно хорошо зарекомендовал себя при модернизации грузоподъемных кранов различного типа, где успешно заменяет существующие системы управления на магнитных контроллерах с сопротивлениями в цепи ротора.
Сравнительный анализ перевода действующих кранов на частотный либо дроссельный тип управления для различных механизмов.
Механизм передвижения
Таблица 1. Сравнение частотного и дроссельного электропривода на механизме передвижения:
|
Частотный
электропривод |
Дроссельный
регулируемый
электропривод |
Состав основного оборудования |
Преобразователь частоты,
тормозной модуль,
блок тормозных сопротивлений. |
Тиристорный реверсивный контактор ТРК,
пусковой дроссель ДПД,
регулятор скорости РСТ20-ПЕ |
Тип электродвигателя |
Асинхронный с короткозамкнутым ротором |
Асинхронный с фазным ротором |
Управление осуществляется |
В статоре |
В роторе |
Способ управления |
Частотное, скалярное |
Током в роторе |
Диапазон регулирования* |
1:40 |
1:20 |
Точность поддержания скорости* |
± 3% |
± 10% |
Перегрузочная способность по току* |
150% в течении 60 секунд |
более 200% в течение
длительного времени |
Температурный диапазон* |
-10...+50 °С
(без ухудшения характеристик) |
-40...+60 °С
(без ухудшения характеристик) |
Синхронизация приводов |
Требуется схемное решение и точная настройка привода |
Автоматически |
Режим торможения противовключением |
Отсутствует |
Присутствует.
Безопасен для привода |
Система климат-контроля |
требуется |
не требуется |
Стоимость системы управления |
Высокая |
Средняя |
*Указаны типовые значения.
Механизм подъема
Таблица 2. Сравнение частотного и дроссельного электропривода на механизме подъема:
|
Частотный
электропривод |
Дроссельный
регулируемый
электропривод |
Состав основного оборудования |
Преобразователь частоты,
тормозной модуль,
блок тормозных сопротивлений
или инвертор, энкодер. |
Тиристорный реверсивный контактор ТРК,
пусковой дроссель ДПД,
регулятор скорости РСТ20-ПО,
регулятор скорости РСТ20-В |
Тип электродвигателя |
Асинхронный с короткозамкнутым ротором |
Асинхронный с фазным ротором |
Управление осуществляется |
В статоре |
В роторе |
Способ управления |
Частотное, векторное |
Током в роторе |
Диапазон регулирования* |
1:1000 |
1:20 |
Точность поддержания скорости* |
± 0,01% |
± 10% |
Перегрузочная способность по току* |
150% в течении 60 секунд |
более 200% в течение
длительного времени |
Температурный диапазон* |
-10...+50 °С
(без ухудшения характеристик) |
-40...+60 °С
(без ухудшения характеристик) |
Система климат-контроля |
требуется |
не требуется |
Стоимость системы управления |
Очень высокая |
Средняя |
*Указаны типовые значения.
Общие моменты
Таблица 3. Перечень работ и основных затрат при переводе грузоподъемных кранов на указанные типы управления:
Наименование |
Частотный
электропривод |
Дроссельный
регулируемый
электропривод |
Проектирование, изменение электрических схем |
Требуется согласование с изготовителем крана Технических Условий на реконструкцию, в связи со сменой двигателя. Проект должен содержать также и механическую часть. Стоимость проектирования может быть достаточно высокой. |
Так как в этом случае замены двигателя не происходит, достаточно утверждения изменений электрических схем. Работы могут проводиться силами ПТО самих предприятий. |
Замена электродвигателя |
Требуется замена на асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором специального исполнения предназначенный для работы с преобразователем частоты. Это влечет за собой таже изменение места установки двигателя и возможно замену муфт. Простое решение в виде закорачивания колец ротора имеющегося двигателя приводит к неизбежному ухудшению его характеристик, перегреву и последующему выходу из строя. |
Замены электродвигателя не требуется. |
Стоимость элементов управления |
Стоимоть необходимого набора оборудования высока. Кроме стоимости самого оборудования необходимо учитывать стоимость системы кондиционирования и фильтрации воздуха, сетевые фильтры помех, использование экранированного кабеля и .т.д. |
Стоимоть оборудования средняя. Дополнительных затрат нет. |
Проведение монтажа, наладки и запуска оборудования |
Для сохранения гарантий на оборудование, монтаж и наладка должны производится специализированными организациями или фирменными центрами. Требуется достаточно долгий период времени с остановкой работ. Работы достаточно сложны и дороги. |
Монтаж и наладка могут быть произведены силами грамотных электромонтажников своего предприятия в достаточно короткий срок (2-3 дня на один механизм). |
Обслуживание и эксплуатация |
Обслуживание должно осуществляться квалифицированным персоналом, прошедшим обучение по частотному электроприводу. Ремонт производится специализированными организациями. Крановщикам необходимо проити обучение для работы на новом приводе ввиду существенных отличий в управлении. |
Для обслуживания достаточно персонала с базовым уровнем знаний. Переобучение крановщиков не требуется. |
Условия окружающей среды |
Оборудование требовательно к условиям окружающей среды. Необходимо применять систему кондиционирования и фильтрации воздуха. Частотный электропривод является сильным источником помех для окружающего оборудования что требует установки дополнительных сетевых фильтров. |
Оборудование в стандартном исполнении имееет промышленный температурный диапазон, может работать в условиях высокой запыленности. Система кондиционирования и фильтрации воздуха не требуется. Оборудование не чувствительно к сетевым помехам и само не является источником помех. |
Итог:
Частотный электропривод несомненно обладает преимуществами перед другими типами электропривода асинхронных электродвигателей по энергоэффективности, точности и глубине регулирования скорости. Однако в абсолютном большинстве случаев возможности данного типа привода на грузоподъемных кранах избыточны и не используются в полной мере. А затраты на приобретение оборудования, обучение персонала, обслуживание и ремонт могут растянуть срок его окупаемости на 8-10 лет. Поэтому для модернизации действующих грузоподъемных кранов можно рекомендовать применение дроссельного регулируемого электропривода. Он обладает всеми необходимыми возможностями современного электропривода и имеет достаточные для данного применения характеристики регулирования и поддержания скорости во всем диапазоне рабочих наргрузок. Отличается неприхотливостью к параметрам окружающей среды и питающего напряжения. Обслуживание дроссельного регулируемого электропривода вполне по силам электротехническому персоналу с базовым уровнем знаний, а монтаж и наладка производятся в достаточно короткий срок. Необходимо отметить что стоимость оборудования и сопутствующих затрат для дроссельного регулируемого электропривода существенно ниже аналогичных затрат для частотного электропривода. |