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【摘要】在本文中，笔者结合起重机传动改造经济设计原则，从电控设备调速方式比较、电气设备经济行设计原则等方面对该命题进行了有益的分析与探索。
【关键词】 起重机；电气传动；经济性设计；改造
对于工程技术企业来说，起重机在生产过程中发挥着重要的作用，为了保证起重机性能的可靠性，需要定期更新改造起重机的电气传动系统。电气传动改造属于一项复杂性工作，需要实现经济性设计。在本文中，笔者即对起重机电气传动改造的经济性设计进行了分析，旨在指导起重机电气传动的改造。
一、起重机电控设备调速的不同方式
（一）转子串电阻控制方式
这种控制方式是在电动机转子回路中加入多段电阻器实现对电控设备的调速。其中，电阻器由启动加速电阻、反接制动电阻组成。对大车、小车速度和平移机构启停的控制，是通过凸轮控制器实现的。
这种控制方式具有可靠性高、成本低及系统过载能力强的优点，但是也存在着不可忽略的缺点，比如维护工作量大，启动电流大等。该种控制方式适用于恒定负载类或重载类起重机。
（二）涡流调速系统
涡流调速系统的工作原理：检测感动电动机转子电压为转速反馈信号的转封闭环系统，给定转速值后，在与实际值产生误差后，这一误差值可经速度调节器令可控硅整流装置对涡流制动器的制动转矩进行有效的调节。即便是在发生故障时，系统仍可快速提升或下放重物，不会对起重机的正常工作产生影响。该系统所需的设备简单，调速范围为10：1，多数起重机采用的是该系统。
涡流调速系统的过载能力强、可靠性高，但是维护工作量大、系统转动惯性大，且耗能也较大，所以选择时综合考虑其优缺点。
（三）定子调压系统
定子调压系统串联的设备包括可控硅调压设备、自耦变压器及饱和电抗器。应用于起重机上的系统，采用的是串电阻结合的方式。其中，可提供可变电压的电源，主要是对绕线式异步电动机定子，转子串段数电阻，通过调节转差率来保证电动机始终在稳定区内正常开展工作。如果串联电阻不变，则在绕线式异步电动机转子改变电机供电电压的情况下，电压与输出转矩呈正比，且输出特性练好，一般通过速度反馈的方式来对编码器或发电机进行测速。
这种系统的优点为调速范围法， 且线路简单，平滑性好，稳定性好，适用于大部分起重机的调速。但是缺点是，维护工作量大，耗能大，且对技术人员要求高。
（四）变频调速系统
变频调速系统的调速范围为20：1，且效率高、机械性能硬、平滑性有保障等，对机械及电机产生的冲击比较小，对具有调速要求的大部分行车均适用。但是这种调速系统的缺点为设备造价高、系统过载能力差，且对环境有较高要求，需要增加投资，从经济方面考虑不适用，而且对技术人员水平的要求较高。
通过对上述几种起重机控制类型的比较可以看出，不同类型的控制系统有其各自的优缺点，在进行技术改造时，应综合考虑其优缺点、经济性等，合理选择控制系统的方式。
二、起重机电气设备经济性设计原则
（一）电气传动设备的价格分析
一台16t起重机，国内国外价格差别比较大。通过对两种起重机传动设备的比较发现两种方案均无法满足精度、工艺上的要求，因此可选用国产的设备，可节省投资大约40%。比如某一台25t涡流调速起重机，在检修过程中，计划改造为变频调速起重机，预算需要150万元，但是最终核算为110万元。为了节省投资，最终选择了无触点控制方式，节省了投资40万元。所以为了确保设计的经济性，可能需要改变最初的方案。
（二）改造方案的设计原则
起重机电气传动改造方案的设计原则，包括三个方面的原则：
一是在对行车电气技术改造方案决策过程中，首选应当看考虑的为保持原有行车控制技术改造量最小的方案。由于生产工艺要求，需提高行车控制速度的改造，可按照控制精度的要求，科学制定技术改造方案。但是方案的制定，应当遵循安全性、可靠性，易于维护、投资合理的原则。
二是对于调压器、涡流调速及转子串电阻调速类行车电气传动的技术改造，应首先考虑的是保持原有电气传统系统的改在方案。
三是行车电气传统设备属于报废或者淘汰改造的，应首先考虑保持原有系统的改造、全变频传动技术改造或全数字调压调速改造方案。
（三）传动设备基本设计规定
（1）对点此控制类行车电气传动设备的技术改造，如果传动电动机的性能状态良好，改造方式可选择全无触点控制技术改造或全数字调压调速、无触点和无编码技术改造方案。
（2）对于涡流调速类行车电气传动的技术高在，如果设备存在一定的缺陷，对缺陷部位进行技术改造时，可优先考虑保持原有技术改造，或者采用无触点、无编码器及全数字调压调速技术改造方案。在改造过程中，应严格按照技术方案进行改造，保证技术改造的规范性和科学性，及改造后设备的性能。
（3）如果行车的全部电气传动设备均需要改造时，而且行车还不具有安装空调设备的条件时，这是可保持原有传动系统或者全数字调压调速、无触点和无编码器技术改造方案。而如果有安装空调的条件时，可采用变频电气传动技术改造或全数字调压调速、无触点和无编码器技术改造方案。
（4）对调压调速类行车的电气传动进行技术改造时，如果行车的一般以上电气传动设备均具备良好的性能状态，则可采取的技术改造方案为，保持原有控制系统或改善原有的技术系统，如果为模拟控制系统，则技术改造方案可采用全数字化的技术改造方案。
总而言之，起重机电气传动改造需要兼顾经济性与技术性，技术性达不到要求，则起重机的性能无法保障，而经济性无法保证，会增加改造的投资，得不偿失。因此，起重机电气传动的改造，是在技术性可靠的前提下，尽可能减少改造投资。
三、结束语
在生产过程中，起重机属于特种设备的一种，综合治理与起重机电气设计的改造，必须遵循“安全第一，预防为主”的原则。不同类型的起重机电气传动技术改造，应制定不同的技术改造方案，在确保起重机设备性能可靠的基础上，尽可能提高设备运行的效率及利用率。在本文中，笔者结合实际情况，分析介绍了起重机电气传动改造的经济性实际原则，在技术改造中，应贯彻落实，降低技术改造成本，提高起重机的生产效率。
【关键词】 起重机；电气传动；经济性设计；改造
对于工程技术企业来说，起重机在生产过程中发挥着重要的作用，为了保证起重机性能的可靠性，需要定期更新改造起重机的电气传动系统。电气传动改造属于一项复杂性工作，需要实现经济性设计。在本文中，笔者即对起重机电气传动改造的经济性设计进行了分析，旨在指导起重机电气传动的改造。
一、起重机电控设备调速的不同方式
（一）转子串电阻控制方式
这种控制方式是在电动机转子回路中加入多段电阻器实现对电控设备的调速。其中，电阻器由启动加速电阻、反接制动电阻组成。对大车、小车速度和平移机构启停的控制，是通过凸轮控制器实现的。
这种控制方式具有可靠性高、成本低及系统过载能力强的优点，但是也存在着不可忽略的缺点，比如维护工作量大，启动电流大等。该种控制方式适用于恒定负载类或重载类起重机。
（二）涡流调速系统
涡流调速系统的工作原理：检测感动电动机转子电压为转速反馈信号的转封闭环系统，给定转速值后，在与实际值产生误差后，这一误差值可经速度调节器令可控硅整流装置对涡流制动器的制动转矩进行有效的调节。即便是在发生故障时，系统仍可快速提升或下放重物，不会对起重机的正常工作产生影响。该系统所需的设备简单，调速范围为10：1，多数起重机采用的是该系统。
涡流调速系统的过载能力强、可靠性高，但是维护工作量大、系统转动惯性大，且耗能也较大，所以选择时综合考虑其优缺点。
（三）定子调压系统
定子调压系统串联的设备包括可控硅调压设备、自耦变压器及饱和电抗器。应用于起重机上的系统，采用的是串电阻结合的方式。其中，可提供可变电压的电源，主要是对绕线式异步电动机定子，转子串段数电阻，通过调节转差率来保证电动机始终在稳定区内正常开展工作。如果串联电阻不变，则在绕线式异步电动机转子改变电机供电电压的情况下，电压与输出转矩呈正比，且输出特性练好，一般通过速度反馈的方式来对编码器或发电机进行测速。
这种系统的优点为调速范围法， 且线路简单，平滑性好，稳定性好，适用于大部分起重机的调速。但是缺点是，维护工作量大，耗能大，且对技术人员要求高。
（四）变频调速系统
变频调速系统的调速范围为20：1，且效率高、机械性能硬、平滑性有保障等，对机械及电机产生的冲击比较小，对具有调速要求的大部分行车均适用。但是这种调速系统的缺点为设备造价高、系统过载能力差，且对环境有较高要求，需要增加投资，从经济方面考虑不适用，而且对技术人员水平的要求较高。
通过对上述几种起重机控制类型的比较可以看出，不同类型的控制系统有其各自的优缺点，在进行技术改造时，应综合考虑其优缺点、经济性等，合理选择控制系统的方式。
二、起重机电气设备经济性设计原则
（一）电气传动设备的价格分析
一台16t起重机，国内国外价格差别比较大。通过对两种起重机传动设备的比较发现两种方案均无法满足精度、工艺上的要求，因此可选用国产的设备，可节省投资大约40%。比如某一台25t涡流调速起重机，在检修过程中，计划改造为变频调速起重机，预算需要150万元，但是最终核算为110万元。为了节省投资，最终选择了无触点控制方式，节省了投资40万元。所以为了确保设计的经济性，可能需要改变最初的方案。
（二）改造方案的设计原则
起重机电气传动改造方案的设计原则，包括三个方面的原则：
一是在对行车电气技术改造方案决策过程中，首选应当看考虑的为保持原有行车控制技术改造量最小的方案。由于生产工艺要求，需提高行车控制速度的改造，可按照控制精度的要求，科学制定技术改造方案。但是方案的制定，应当遵循安全性、可靠性，易于维护、投资合理的原则。
二是对于调压器、涡流调速及转子串电阻调速类行车电气传动的技术改造，应首先考虑的是保持原有电气传统系统的改在方案。
三是行车电气传统设备属于报废或者淘汰改造的，应首先考虑保持原有系统的改造、全变频传动技术改造或全数字调压调速改造方案。
（三）传动设备基本设计规定
（1）对点此控制类行车电气传动设备的技术改造，如果传动电动机的性能状态良好，改造方式可选择全无触点控制技术改造或全数字调压调速、无触点和无编码技术改造方案。
（2）对于涡流调速类行车电气传动的技术高在，如果设备存在一定的缺陷，对缺陷部位进行技术改造时，可优先考虑保持原有技术改造，或者采用无触点、无编码器及全数字调压调速技术改造方案。在改造过程中，应严格按照技术方案进行改造，保证技术改造的规范性和科学性，及改造后设备的性能。
（3）如果行车的全部电气传动设备均需要改造时，而且行车还不具有安装空调设备的条件时，这是可保持原有传动系统或者全数字调压调速、无触点和无编码器技术改造方案。而如果有安装空调的条件时，可采用变频电气传动技术改造或全数字调压调速、无触点和无编码器技术改造方案。
（4）对调压调速类行车的电气传动进行技术改造时，如果行车的一般以上电气传动设备均具备良好的性能状态，则可采取的技术改造方案为，保持原有控制系统或改善原有的技术系统，如果为模拟控制系统，则技术改造方案可采用全数字化的技术改造方案。
总而言之，起重机电气传动改造需要兼顾经济性与技术性，技术性达不到要求，则起重机的性能无法保障，而经济性无法保证，会增加改造的投资，得不偿失。因此，起重机电气传动的改造，是在技术性可靠的前提下，尽可能减少改造投资。
三、结束语
在生产过程中，起重机属于特种设备的一种，综合治理与起重机电气设计的改造，必须遵循“安全第一，预防为主”的原则。不同类型的起重机电气传动技术改造，应制定不同的技术改造方案，在确保起重机设备性能可靠的基础上，尽可能提高设备运行的效率及利用率。在本文中，笔者结合实际情况，分析介绍了起重机电气传动改造的经济性实际原则，在技术改造中，应贯彻落实，降低技术改造成本，提高起重机的生产效率。