Система частотного управления обеспечивает бесконтактное плавное регулирование скорости в широком диапазоне при экономном потреблении электрической энергии, получение малых (доводочных) скоростей, при которых повышается точность остановки. Полностью исключаются броски пускового тока, что положительно влияет на питающую сеть. Кроме того, преобразователь частоты позволяет поддерживать требуемый момент на валу электродвигателя во всем диапазоне скоростей.
Достаточно серьезным аргументом в пользу перехода на частотно-регулируемую схему является то, что все силовые контакторы заменяются одним блоком управления – преобразователем частоты. Также отпадает необходимость применения резисторов в цепи ротора электродвигателя с фазным ротором.
Следующий аргумент, это то, что переход на систему частотного управления сопровождается уменьшением трудоемкости технических обслуживаний, объема и продолжительности ремонта как электрической, так и механической частей крана и, соответственно, сокращением простоев оборудования, а также существенным снижением расхода сменно-запасных частей.
Прямой экономический эффект – это экономия электроэнергии. В одном из портов Украины был проведен замер потребляемой мощности механизмов крана при релейно-контакторной системе управления и после установки преобразователей частоты. Экономия энергии составила 40%. Предлагаем более подробно рассмотреть эту модернизацию, осуществленную в 2008 г.
Объект : портальный кран «Сокол», грузоподъемность 16 т в грейферном режиме на вылетах стрелы 8-32 м.
- На приводах механизмов замыкающей и поддерживающей лебедок релейно-контакторные системы управления двигателями с фазным ротором заменены системами частотного управления с преобразователем частоты типа ATV71 производства Schneider Electric и короткозамкнутыми двигателями.
- На приводе механизма поворота два преобразователя частоты типа ATV58, установленные в 2004 г. при частичной модернизации крана, заменены одним ПЧ типа ATV71.
Основные проблемы релейно-контакторных систем управления механизмов крана состояли в следующем:
- перегрузки ударными динамическими моментами звеньев кинематики в процессах разгона и торможения, повышающие износ механического оборудования;
- броски пусковых токов, неблагоприятно сказывающиеся на питающей электрической сети; – необходимость в электрических запасных частях, особенно для напряженно работающих реверсивных контакторов;
- потребление реактивной мощности, заставляющее следить за исправностью компенсирующих конденсаторов, установленных на приводах всех механизмов.
Данный портальный кран “Сокол”, является одним из первых кранов, приобретенных торговым портом, и его металлоконструкция практически исчерпала свой ресурс. Для возможности продления срока службы крана было принято решение модернизировать системы управления привода основных механизмов, состоящее в замене установленных релейно-контакторных систем управления на системы частотного управления, характеризующиеся плавным протеканием процессов разгона и торможения, при которых существенно снижены динамические нагрузки на металлоконструкцию и кинематические звенья механизмов.
В этом разделе следует сделать только список задач, которые было необходимо решить в процессе решения, и которые были успешно решены.
- Было ли необходимо улучшить коммуникации? Уменьшить расходы?
- Было ли необходимо решение для уменьшения времени производственного цикла?
- Каковы тенденции рынка, которые обусловили необходимость этой реализации…
При модернизации механизмов лебедок заменены установленные двигатели с фазным ротором на двигатели с короткозамкнутым ротором. Питание двигателей лебедок выполнено от преобразователей частоты ATV71 мощностью 160 кВт. На приводе поворота установлен преобразователь частоты ATV71 мощностью 75 кВт, который заменил два преобразователя частоты типа ATV58 мощностью по 55 кВт каждый. Преобразователи серии ATV71 удобны для применения на приводе крановых механизмов. Сюда следует отнести такие их несомненные достоинства:
- наличие русифицированного графического терминала (дисплея), который позволяет одновременно наблюдать до 7 параметров, индицировать состояния логических и аналоговых входов/выходов;
- простая по выполнению процедура автоподстройки, но тем не менее содержащая полезную информацию об основных параметрах двигателя ;
- удобная логика управления электромеханическим тормозом;
- фиксация времени работы двигателя, позволяющая отказаться от использования счетчика моточасов работы механизма и времени включенного состояния ПЧ, а также потребленной за время работы энергии; эта информация удобна для оперативного учета потребления энергии, расчета средней мощности загрузки привода и фактической продолжительности включения механизма.
Эффект от внедрения системы состоит в следующем:
- Снижено потребления энергии на 40 %;
- С помощью ПЧ ATV71 привода изменения вылета стрелы удалось обнаружить неуравновешенность стреловой системы и выдать информацию, позволившую рассчитать массу дополнительного груза для устранения неуравновешенности;
- Отпала необходимость в запасных частях к электрооборудованию;
- Не зафиксирован ни один случай выхода из строя двигателей;
- Наглядная диагностика позволяет легко находить и оперативно устранять неисправности.
- Устранена присущая переведенным на частотное управление приводам поворота проблема гашения раскачивания груза.
Таким образом, применение оборудования Schneider Electric позволило заказчику получить уникальное и эффективное решение.