變頻器在起重機(jī)系統(tǒng)中的運(yùn)用

1、 變頻器在起重機(jī)系統(tǒng)中的運(yùn)用 一、概述 隨著我國建筑業(yè)的不斷進(jìn)展，建筑施工機(jī)械化水平的不斷提高，對塔機(jī)的制造質(zhì)量和整機(jī)技術(shù)水平的要求也越來越高。塔機(jī)的各個傳動機(jī)構(gòu)所采納的方式、掌握系統(tǒng)的技術(shù)水平、用戶的可操作性和可維護(hù)性基本上就體現(xiàn)了整個塔機(jī)的技術(shù)水平和檔次。而在這幾個機(jī)構(gòu)中，最為重要也是最具有技術(shù)代表性的是起升機(jī)構(gòu)，它掌握功率最大、調(diào)速范圍最寬、出故障后的修理難度也最大。而且該系統(tǒng)在變速過程所產(chǎn)生的機(jī)械沖擊的大小將直接影響塔機(jī)結(jié)構(gòu)件的疲憊損傷程度。為了改進(jìn)其性能，國內(nèi)各主機(jī)生產(chǎn)商在起升機(jī)構(gòu)的調(diào)速掌握技術(shù)上已花了很多工夫，得到了長足的進(jìn)步。從整體上看，絕大多數(shù)采納的是傳統(tǒng)的單電機(jī)傳動，以帶渦流

2、制動器的繞線式電機(jī)和多極電機(jī)調(diào)速的方案為主。這些傳統(tǒng)的調(diào)速方案，要想達(dá)到較寬的調(diào)速范圍，其途徑不外乎設(shè)計(jì)制造大功率、寬調(diào)速范圍的非標(biāo)電機(jī)，如：采納帶渦流制動器的多極繞線式電機(jī)或制作大極差的多速電機(jī)等。由于塔機(jī)起升機(jī)構(gòu)所需要的較高調(diào)速要求不但給電機(jī)生產(chǎn)廠商帶來了較多的質(zhì)量掌握難題，而且也增加了掌握回路和電機(jī)的制造成本，降低了系統(tǒng)牢靠性。更有甚者，隨著用戶對塔機(jī)的起吊力量要求越來越大，傳統(tǒng)掌握方式已經(jīng)越來越感覺到力不從心，不論是上述技術(shù)的可實(shí)現(xiàn)性，其制造成本以及使用性能等方面也存在一些問題。所以，我們不得不尋求更抱負(fù)的新的調(diào)速掌握技術(shù)。鑒于以上的緣由，國內(nèi)外的專業(yè)生產(chǎn)商在塔機(jī)的起升調(diào)速方式上進(jìn)行了

3、較多的新技術(shù)應(yīng)用嘗試，比如：采納多極電機(jī)的調(diào)壓調(diào)速，引進(jìn)變頻調(diào)速等。漸漸地，隨著變頻技術(shù)的不斷進(jìn)展，不斷地被人們熟悉，它以肯定的優(yōu)勢超越了其他的任何調(diào)速方案，其優(yōu)點(diǎn)數(shù)不勝數(shù)，如：零速抱閘，對制動器無磨損；任意低的就位速度，可用于精確吊裝；速度的平滑過渡，對機(jī)構(gòu)和結(jié)構(gòu)件無沖擊，提高了塔機(jī)的運(yùn)行平安性；極低的起動電流，減輕了用戶電網(wǎng)擴(kuò)容的負(fù)擔(dān)；幾乎任意寬的調(diào)速范圍，提高了塔機(jī)的工作效率；節(jié)能的調(diào)速方式，削減了系統(tǒng)運(yùn)行能耗；單速的鼠籠電動機(jī)保證了機(jī)構(gòu)的運(yùn)行牢靠性厖。正是由于這些明顯的特點(diǎn)和優(yōu)勢，國外的塔機(jī)制造商所推出的新一代塔機(jī)的起升機(jī)構(gòu)也大多采納變頻調(diào)速方案，如POTAIN，LIEBHERR等世界

4、聞名公司。同時我們認(rèn)為，隨著變頻器價格的不斷降低，牢靠性不斷提高，變頻技術(shù)肯定能在塔機(jī)上得到廣泛應(yīng)用，這將對產(chǎn)品的平安運(yùn)行和削減運(yùn)行能耗都有重要的意義。為了普及變頻技術(shù)，加深對變頻調(diào)速方案的了解，本文將對變頻技術(shù)在塔機(jī)起升機(jī)構(gòu)上的應(yīng)用作一探討。二、常規(guī)變頻起升機(jī)構(gòu)1結(jié)構(gòu)介紹變頻調(diào)速技術(shù)在塔機(jī)各傳動機(jī)構(gòu)的應(yīng)用在我國已經(jīng)有近10年的時間，雖然取得了一些勝利的應(yīng)用閱歷，并且也有不少的變頻起升機(jī)構(gòu)現(xiàn)在正在工地正常運(yùn)行，但與其他行業(yè)相比，變頻調(diào)速技術(shù)在塔機(jī)上的應(yīng)用還遠(yuǎn)遠(yuǎn)未達(dá)到應(yīng)有的程度，其中有成本的緣由，也有技術(shù)的緣由。國內(nèi)和國外目前所采納的典型方案，從技術(shù)上來講，大同小異，不同點(diǎn)在于：（1）變頻器的品

5、牌不同，其采納的掌握回路不同；（2）系統(tǒng)是開環(huán)（不帶PG）或者是閉環(huán)（帶PG）（3）機(jī)械結(jié)構(gòu)的形式的不一樣：L型布置、型布置或一字型布置等；（4）減速機(jī)的類型不一樣，如：圓柱齒輪減速機(jī)或行星減速機(jī)；是定速比或可變速比等。就傳動掌握技術(shù)而言，以上所述差異并未涉及掌握方式的轉(zhuǎn)變，均為采納一臺變頻器掌握一臺電動機(jī)進(jìn)行調(diào)速的典型模式，也可稱其為常規(guī)變頻起升機(jī)構(gòu)。在全部的這些常規(guī)變頻機(jī)構(gòu)中，LIEBHERR公司在EC-H型塔機(jī)上裝配的變頻起升機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)最為突出，它采納250V電動機(jī)和與之匹配的變頻器，配置可變速比的減速機(jī)，L型布置。該方案具備較好的起升速度特性，其缺點(diǎn)是系統(tǒng)成本高，而且部件通用性差。2常

6、規(guī)變頻起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)（1）電動機(jī)極數(shù)和功率的校核當(dāng)起升機(jī)構(gòu)的基本參數(shù)（如：最大起重量、最高工作速度等）給定后，就要對電動機(jī)的極數(shù)和功率進(jìn)行確定和計(jì)算，其設(shè)計(jì)要點(diǎn)是：a）電動機(jī)輸出轉(zhuǎn)速應(yīng)小于3000轉(zhuǎn)/分（由減速機(jī)輸入級的工作轉(zhuǎn)速限制）；b）系統(tǒng)最高工作頻率應(yīng)小于100Hz（頻率越高，電動機(jī)的損耗功率就越大，將破壞恒功率特性，起吊力量大幅度降低而無實(shí)際應(yīng)用價值）；c）電動機(jī)額定轉(zhuǎn)矩用于校核最大起重量（考慮總傳動比、效率、倍率等）；d）電動機(jī)的額定功率用于校核高速時的起重量（考慮總傳動比、效率、倍率等，假如頻率接近100Hz，應(yīng)考慮有效功率降低1015%）。在選擇電機(jī)功率時，依據(jù)以上的條件就能

7、基本確定減速機(jī)的減速比與電動機(jī)功率和極數(shù)。（2）電控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)a）變頻器的選取當(dāng)系統(tǒng)的電動機(jī)確定后，就可著手進(jìn)行掌握系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。首先是變頻器的選型?，F(xiàn)在市場上的國內(nèi)外變頻器品牌不少，掌握水平和牢靠性差別較大，技術(shù)上大體可分為V/F掌握、矢量掌握和DTC直接轉(zhuǎn)矩掌握三種。用于塔機(jī)的起升機(jī)構(gòu)，建議最好選用具有矢量掌握功能或者是具有DTC直接轉(zhuǎn)矩掌握功能的變頻器，這樣的變頻器品牌較多，設(shè)計(jì)者可依據(jù)自己的熟識程度、技術(shù)支持力度、其他行業(yè)廠的使用狀況等因素來選擇。由于變頻器品牌的不同，相同功率下變頻器的過載力量和額定電流值也不完全全都。所以，選擇變頻器容量時，不單要看額定功率的大小，還要校核額定工作電流

8、是否大于或者等于電動機(jī)的額定電流，一般的閱歷是選擇變頻器的功率大于電動機(jī)功率1030%左右。b）能耗電阻的選取作為起重用變頻系統(tǒng)，其設(shè)計(jì)的重點(diǎn)在于電動機(jī)處于回饋制動狀態(tài)下的系統(tǒng)牢靠性，由于這種系統(tǒng)出故障往往都發(fā)生在重物下降時的工況，如溜鉤、超速、過壓等。也就是說重物下降工況時變頻系統(tǒng)的性能好壞將直接影響整個起升機(jī)構(gòu)能否平安運(yùn)行。這就要求設(shè)計(jì)人員清晰地了解變頻傳動系統(tǒng)的回饋工作過程，才能做到心中有數(shù)。大部分變頻器的產(chǎn)品說明中，對如何選擇能耗電阻的電阻值和功率并沒有特別清晰的描述，而且往往按其推舉的標(biāo)準(zhǔn)配置并不能完全滿意起重工況的要求，同時有關(guān)這方面論述的文章也不多見，所以在變頻起重掌握系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，電阻參數(shù)選擇顯得有些混亂。本文將對電機(jī)工作在回饋制動狀態(tài)時系統(tǒng)的工作機(jī)理進(jìn)行定性的分析，讀者可以通過這些分析進(jìn)一步得到有關(guān)電阻參數(shù)的計(jì)算方法。電阻值的選取基本可以按變頻器樣本給出的參數(shù)確定，基本原則是，考慮直流回路的電壓（重物下降工況時將超過600VDC）狀況下，電阻上的電流不超過變頻器的額定電流。電阻功率的選取要精確地選擇電阻的功率是特別重要的，若選擇太大，會增加系統(tǒng)成本，太小就會造成運(yùn)行的不行靠。但要合理精確地選擇能耗電阻的