得失集丨输煤桥抓制动系统能量回馈改造创新实践

一、背景介绍

在公司输煤系统中，7台桥式抓斗起重机(#1、#2煤场4台，一期煤泥系统1台，二期煤泥系统2台)是输煤核心设备。长期以来，其变频器制动系统采用传统电阻耗能模式，存在两大突出问题：

1.能源浪费严重：桥抓在减速过程中，电机进入再生制动状态，机械能转化为电能回馈至变频器直流母线。传统模式下，这部分电能通过制动电阻转化为热能直接耗散。

2.设备安全风险高：再生电能导致直流母线电压骤升，最高可达700-800V(正常运行电压为540V)，长期高电压冲击使变频器内部电容、IGBT模块等元件老化加速，故障频次逐年增加，直接影响输煤系统稳定性。

面对这一现状，班组结合日常运维经验，提出“将耗散能量转化为可利用电能”的改造思路，自主设计了能量回馈装置替代方案，旨在通过技术创新破解能源浪费与设备安全的双重难题。

二、基本情况

(一)创新点：小改动实现大突破

本改造方案聚焦“低成本、易实施、高可靠”三大目标，核心创新点体现在三个方面：

1.技术路径创新：摒弃传统电阻耗能模式，采用正弦波能量回馈装置，将直流母线的再生电能逆变为与电网同频同相的交流电，直接回馈至厂用电网。装置通过DC+、DC-端子与变频器直流侧连接，输出端与变频器输入线并联，无需改变原有电网结构，实现“即插即用”式改造。

2.参数优化创新：针对桥抓运行特点，精准设置关键参数——将装置动作电压设定为645V(高于正常工作电压但低于故障阈值)，过电压保护阀值设为800V，确保在有效回收电能的同时，避免电压超限损伤设备。控制模式采用“自动跟随”，无需人工干预即可适配不同工况下的能量回馈需求。

3.实施方式创新：采用“单台试点、批量推广”的渐进式改造策略，先以#21煤泥桥抓为试验对象，验证方案可行性后再全面铺开。改造过程中，通过“拍照记录线号+对照接线”的方法，确保接线准确性，单台设备改造仅需3天(拆除1天、安装1天、调试1天)，不影响整体输煤系统运行。

(二)实施步骤：从方案到落地的全流程实践

1.前期准备阶段。

技术调研：输煤区域设备主人查阅变频器手册，对比不同品牌能量回馈装置的适配性，最终选定与现有变频器兼容的正弦波装置。

方案设计：绘制详细改造前后桥抓提升、开闭、大车的原理图，明确装置安装位置、电缆走向及参数设置标准。

试点验证：选取#21煤泥桥抓开展首台改造，重点测试装置在提升、开闭、大车三个机构的运行稳定性，通过2个月试运行收集能量回馈数据，优化参数设置。

2.全面实施阶段。

设备拆除：按“逐一改造，先停役、后拆线”原则，拆除桥抓的制动单元及电阻，拆除前通过拍照记录电缆线号，确保后续接线无误。

装置安装：将正弦波能量回馈装置垂直固定(误差≤1.5mm/m)，完成DC+、DC-端子与变频器直流侧连接，输出端与变频器输入线并联，故障信号线接入原有保护回路。

参数配置：通过装置控制面板设置动作电压(645V)、保护阀值(800V)等参数，采用厂家默认值作为基础，结合不同桥抓负载特点微调响应速度。

调试投运：每台设备安装完成后，先进行空载试验(验证电压匹配性)，再带载试运行(测试能量回馈效果)，由点检员现场确认无误后正式投运。

(三)安全保障措施

1.作业规范：严格执行工作票制度，填写安全风险预控卡，作业前完成安全技术交底，明确“禁止误碰运行设备”“工具绝缘包裹”等专项要求。

2.质量控制：所有接线端子必须压接接线鼻，采用专用工具压制；二次线走线整齐，避免与高压线缆交叉；调试时全程监测母线电压，防止过电压冲击。

(四)预期效益：小投入带来大回报

1.经济效益显著。直接节电收益：根据#21桥抓试点数据，单台桥抓日均回馈电能158度，7台设备全年可回馈电量达158度/天×7台×365天≈40.2万度。设备维护成本降低：改造后直流母线电压稳定在645V以下，变频器元件老化速度减缓，预计每年减少故障3—4次，节省维修费用约8万元(单台变频器成本约2.6万)。

2.安全与管理效益。提升系统可靠性：消除过电压导致的变频器故障风险，减少因设备故障造成的输煤中断，保障机组燃煤供应稳定。激发创新活力：通过一线员工自主设计、实施技改，形成了“发现问题-解决问题-创造价值”的良性循环，为其他设备优化提供了可复制的经验。

3.推广价值。该方案无需改变原有设备主体结构，改造过程简单易行，特别适用于工业领域中存在频繁启停、制动的起重设备。目前，#21桥抓改造后已稳定运行两个多月，提升机构回馈电量达10864.5度，验证了方案的可行性与经济性，具备在同类企业推广应用的价值。

三、工作启示

输煤桥抓制动系统能量回馈改造，是员工立足岗位、自主创新的生动实践。通过将“废热”转化为“电能”的小改动，不仅解决了传统制动模式的能源浪费与安全隐患问题，更以“小投入、大效益”的特点，诠释了“小发明、小革新”在降本增效中的大作用。未来，团队将持续跟踪改造效果，进一步优化参数设置，让节能效益最大化，为企业高质量发展贡献一线智慧。(范文美、李云贵)