英捷思變頻器應用于電動抓木機的改造案例 

我公司為省內一家大型機械設備公司的變頻電動抓木機項目提供控制系統方案，現將該項目成效分享一下。

1. 一、概述

抓木機是用來抓取物料的機器，通常是由液壓挖掘機演變而成的。抓木機與普通挖掘機的最大區別在于前端工作裝置的不同，也就是工作用途不同：普通挖掘機的大小臂一般較短，前端是挖斗，其主要作用是進行挖掘、裝載作業；抓木機的大小臂俗稱“抓料臂”，一般較長，形狀構造與普通挖掘機也不同，其前端是抓木器，其主要作用是進行木材、木料、蘆葦、稻草及各種條狀物料的裝卸及搬運作業。

由于抓木機應用領域日漸廣泛，對抓木機動力源的研究便具有了廣泛的社會價值和經濟價值。傳統的抓木機由發動機提供動力，消耗大量的燃油，不僅對環境造成污染，而且使用成本大大增加，同時發動機也是抓木機的故障源之一，影響工作進度?；趥鹘y抓木機的以上缺陷以及人們對于環境和資源的愈加重視，電動抓木機應運而生。

電動抓木機是使用電動機代替傳統的發動機作為動力源，從電網中獲取電能轉化為機械能，在降低使用成本的同時減少了廢物排放，因而對環境友好。而且電動抓木機的故障率大大降低，因此在工作效率和工作完成進度上也優于傳統的抓木機。因此，電動抓木機具有了光明的應用前景和巨大的經濟和社會價值，所以研究電動抓木機的電控系統也具有重大的現實意義。  

傳統的抓木機主要由發動機、液壓系統、工作裝置、行走裝置和控制系統組成。液壓系統由液壓泵、控制閥、液壓缸、液壓馬達、管路、油路組成；控制系統包括監控盤、發動機控制系統、泵控制系統、各類傳感器、電磁閥等；工作裝置是直接完成抓取任務的裝置，包括大臂、小臂、抓木器三部分，主要動作有大臂起落、小臂伸縮和抓木器旋轉開合，可根據不同的作業要求配裝不同的工作裝置；回轉和行走裝置是抓木機的機體，轉臺上有動力裝置和傳動裝置；液壓系統通過液壓泵將發動機的動力傳遞給液壓馬達和液壓缸等執行元件，推動裝置工作，完成各種作業。

電動抓木機的主要改進在于將傳統抓木機中的發動機換為電動機，因而對電動抓木機的研究可借鑒傳統抓木機。其次，作為控制系統必須滿足快速性，準確性，穩定性才可以用于實際的工作中，而對于大型施工機械——抓木機的電控系統，其首要的在于系統的穩定性，即要首先保證施工的安全性。因此設計時首先要保證系統工作時的穩定性，尤其在苛刻工作條件下，比如作業時的過載保護，過熱保護以及變負荷等情況下的工作等，在設計過程中時刻要注意在完成特定任務的同時保證系統的可用性。

1. 二、抓木機變頻控制

對于小型電動抓木機，電動機可以采用直接起動方式或者星三角起動方式。但對于大中型電動抓木機而言，由于電機功率較大，采用變頻器控制電機的方案無疑是最佳選擇。首先，變頻器對電動機起到軟起動的作用，降低電機起動電流，減少對電網的沖擊，也可以緩解機械方面的沖擊；其次，變頻器實現了對電機的無級調速，可以根據實際抓取物料的重量調節電機轉速，避免無謂的電能消耗。

本項目中，電動機功率110KW，考慮到抓木機的工作瞬時功率要求較大以及作業期間的可靠穩定性，決定選用功率為 132KW的英捷思變頻器。實踐證明，在抓木機組裝完成后，從出廠前的檢驗直到交付給用戶現場進行實際作業狀況來看，英捷思變頻器完全滿足該型抓木機的要求，快速靈活、動力強勁。

三、經濟效益分析

 3.1  直接經濟效益

使用電動抓木機具有優于傳統抓木機的幾點優勢：

其一，傳統抓木機使用柴油機作為動力源，將柴油的化學能轉化為機器的做功的機械能，不僅消耗大量的燃油，而且排出廢氣，污染環境，危害人體。而電動抓木機使用電能替代傳統的燃油，不僅對環境人體友好，而且在當前資源緊俏的情況下解決了資源使用的問題。

因而，電動機同柴油機相比具有巨大的優越性，不僅省下大筆的燃油費，同時電能是清潔能源，對環境友好，符合現代社會發展理念。

其二，傳統抓木機使用柴油機，對燃油具有嚴格的質量限制。而且抓木機常工作在極為惡劣的場合，柴油機成為傳統抓木機最大的故障源，而電動抓木機使用電動機，使故障率大為降低，節省大筆維修費用。

其三，傳統抓木機油箱容量有限，在一定的工作時長之外要加滿油箱，而電動抓木機免除了定時加油的階段，提高了連續工作的時長，對于在工期內完成作業任務具有重要意義。

 3.2  間接經濟效益和社會效益

電動抓木機的推廣使用可以增加新的“綠色”行業的就業機會，推動充電網絡和電池制造業的發展，也可能會在電力部門帶來新的就業崗位。同時，電動抓木機的廣泛使用可以優化能源消耗結構，利用電網對電動抓木機進行充電，增加了電力在施工能源領域中的應用，減少了對石油資源的依賴，優化了施工能源構成。還有，使用電動抓木機能夠減少廢物排放，為直接操作員以及相應的施工者提供更加健康綠色的工作環境，即在優化環境及保護人體健康等方面均具有積極的意義。

四、展望未來

在資源和環境問題日益突出的現代社會，尋找新能源，解決能源和環境危機是社會發展的主題，而考慮到電能的清潔性和可再生性，使用電動機的抓木機無疑在未來社會比柴油機作為動力源的傳統抓木機更有其優越性。我們有理由相信，在未來的社會發展中，可以預計變頻器在電動抓木機上的應用會越來越廣泛，變頻抓木機也一定會以高效、節能、經濟、環保的姿態更好地為我們服務。

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