福清核电站永茂建机STT系列塔机回转电气控制部分抗风适应性改造

福清核电站永茂建机STT系列塔机回转电气控制部分抗风适应性改造

刘畅

（中国核工业二四建设有限公司）

摘要：福清核电站1-4#机组在建设过程中使用塔机达到20余台，其中永茂建机公司STT系列平头塔机达到13台之多，属于群塔作业现场。由于福清核电站建设地点靠近海边，每年5级风以上天气在200天左右，STT系列塔机回转控制部分经常由于风大，在回转过程中发生回转转不动、电气控制部分突然断电等现象，对施工安全生产造成影响。本文主要论述永茂STT系列塔机的代表机型STT293型塔机在福清核电站的气象条件下，风载风压对塔机的影响并对风载进行计算，根据计算结果对回转电气控制部分进行适当的选型及适应性改造，提高其抗风性能，更好地服务于核电站土建及安装施工生产。

关键词：核电站STT系列塔机风载计算回转电气控制部分抗风性改造

1.引言

塔机是核电站建设过程中必不可少的建筑施工机械设备，塔机的合理正常使用可以大幅提高核电站的建设速度。在福清核电站1#～4#机组建设过程中，永茂建机的STT系列塔机经常由于风力影响，发生无法回转、电气控制部分突然断电等现象，设备人员在处理此类现象的过程中也积累了丰富的经验和应对策略，通过采取抗风措施及电气控制部分的改造，使用塔机能够更好地为核电站的土建及安装施工生产服务，取得良好的经济效益和社会效益。

2.福清核电站STT293型塔机回转电气控制部分故障的排除

通过联系厂家描述现场故障情况及诊断后，尝试使用更大功率的变频器排除故障，我们首先采用变频器型号为G7系列：安川CIMR-G7B4022型，最大功率为22kw，接线端子、控制电路、控制参数输入与CIMR-G7B4015型基本一样。更换后运行效果良好，在以上天气风力情况下没有再出现此类故障。但是，我们面临了另一个问题，安川电机公司经过升级换代，已经停产，升级为性能更强的H1000系列，这对于福清核电现场后续STT系列塔机的变频器改装提出了必然性和趋势。

3.安川H1000系列变频器与安川G7系列变频器的比较

安川变频器H1000与G7系列同为安川电机重载高性能变频器，只不过H1000系列为更新换代产品，其对比优点为：

1.电机保护从以前的由电子热敏器件保护提升为电子热保护。

2.过载保护也从原来的150%60秒，200%0.5秒提升至150%60秒，200%3秒，使您的变频器更安全。

3.H1000相较于G7系列不仅在性能上有了质的飞跃，并且同级别相对原来的G7体积也要略小一些，这样就有利于安装在一些控制柜里而不用担心空间问题。

4.G7只有简单的自学习功能，而H1000内置多种自学习方式，无论是驱动感应电机或是同步电机，都能充分发挥CIMR-G7B驱动性能而且还包括客户的机械自学习。

综上所述安川变频器H1000是一款全新的重负载型高性能变频器，不仅从性能、输出、便利、环保、安全、体积、外部设备配备上都比以往的G7产品有所提高，特别在后期维护保养，配件更换方面，由于G7系列已停产，更有G7系列无法比拟的优势。

4.安川H1000系列变频器的抗风适应性选型

4.1变频器的选型原则

1.变频器的输出功率和电流选择必须等于或大于被驱动异步电机的功率和电流。

2.一台变频器驱动多台电机时，变频器容量应比多台电机容量之和大，并且只能选择V/F控制模式，不能用矢量控制模式。

3.其他环境影响因素因与原G7系列适应性一致，这里不再一一比较。

4.2原回转电气控制系统的变频器匹配计算

由《STT293型塔机安装使用说明书》可知，原系统回转电机额定功率为7.5KW，电机转速为1500转，则由式得电机额定电流：

Ii=P/√3UNcosφη

=7.5/1.732×0.38×0.8×0.95

=15A

回转电气控制系统为变频器驱动两台电机，则需应匹配变频器的额定输出电流为：

Io≥2Ii/0.8=37.5A

经查安川G7系列说明书可知，CIMR-G7B4015型输出电流为34A小于应匹配变频器额定输出电流，由于变频器的过载能力没有电机过载能力强，如受阵风等情况风压影响容易出现过载情况，此原装变频器选型只能满足于正常天气情况的运行。

4.3正确匹配的变频器型号选择

根据上述计算，则正确匹配的经济的变频器应满足以下条件：

1.基本沿用安川重载变频器系列以匹配厂家设定及环境因素；

2.变频器额定输出电流应大于等于37.5A；

3.变频器最大适用电机容量应大于15kw。

则根据条件选择安川H1000系列的CIMR4A0045型变频器，主要性能参数：最大适用电机容量22kw，额定输出电流45A，且能选择采用v/f控制模式或矢量控制模式。

鉴于现场环境多变及稳定、可靠性的考虑，根据变频器选型一般原则放大一级进行选择，最终确定安川H1000系列CIMR4A0060型变频器，其主要性能参数：最大适用电机容量30kw，额定输出电流60A，且能选择采用v/f控制模式或矢量控制模式。

5.对控制线路的改造

当大臂遇风阻大惯量快速减速或太短的减速时间时回转电机将处于发电状态时，变频器母线电压会过压，如长期或频繁超过这个最大值将会损坏变频器。由于选用变频器基本为安川电机公司同系列两代产品，厂家对于升级换代的传承性考虑，接线及参数基本一致，基于变频器容量增大，选择增加制动单元及制动电阻来进行能量消耗，防止母线电压过高。选择与变频器功率匹配的制动单元功率为30kw（CDBR-4030B），制动电阻则为34Ω（BZR-34/5-X）。

6.结论（难点、效益、推广性）

6.1对塔机回转控制系统力矩计算及对变频器进行选型较难；

6.2变频器价格较高，每高一级的变频器每台要多投入近2000元，所以精确地匹配选型很重要，既能解决现场问题又能为企业节省大量资金。

6.3对沿海核电站塔机选型及部分回转变频电气控制系统改造提供了参考，能更好保证塔机操作使用的稳定性、可靠性、安全性。

参考文献：

[1]建筑施工手册第四版；中国建筑工业出版社

[2]建筑施工计算手册；中国建筑工业出版社

[3]GBT3811-2008起重机设计规范，中国标准出版社

[4]GBT13752-1992塔式起重机设计规范，中国标准出版社

[5]STT293塔式起重机安装使用说明书，抚顺永茂建筑机械有限公司

[6]安川变频器H1000快速使用指南，安川电机株式会社

[7]安川变频器VarispeedG7使用说明书，安川电机株式会社