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矢量变频器在塔吊系统上的应用

栏目: 解决方案

发表时间: 2017年11月2日

引言

随着建筑塔式起重机越来越普遍,从普通的多层建筑到大型的铁路工程、桥梁功能以及水利工程都有广泛的应用,传统的工频启动冲击大、效率低和能耗高等缺陷越来越不符合现代化的要求,变频调速已经是大势所趋,基于高性能矢量变频器的控制方案,可以启动、制动十分平稳,系统控制更为简单,实践证明,高性能矢量方案具有启动平稳、高效、节能等优点,具有很好的市场推广价值。

一、概述

塔式起重机是建筑工地上应用十分广泛的一种起重机械,传统的控制方式多采用交流绕线式电机串电阻的方法启动和调速,有如下劣势:
1.由于长期重载运行,频繁正、反转,冲击电流很大;
2.故障率高,电机的滑环、碳刷及接触器经常损坏,接触器的触头烧毁、碳刷冒火、电机及电阻烧毁现象时有发生;
3.线路复杂,回转机构的轴承经常需要更换;
4.效率低,由于主卷扬机结构大多由两个电机工作在一个轴上,高速电机处于工作状态,则低速电机处于制动状态,始终处于一个工作、一个制动的矛盾中;
5.安全系数低,在由快速向慢速转换时机械冲击大,经常发生打齿现象,曾经会出现货物已经定位,工人已经扶住缰绳,再由快速向慢速切换时,发生打齿现象,慢速电机制动失灵,非常危险,偶尔也会出现折轴的现象,故障率较高,对生产影响大;
6.维修量及维护费用也很高,由于异步电机有着无可伦比的优点;结构简单坚固、价格便宜、易于维护,因此采用变频器拖动三相异步电机的控制方式取代传统调速方式,可以从根本上解决天车故障率高的问题,而且技术先进、节能显著,是塔式起重机理想的传动控制装置。美世乐电源凭借多年积累的起重行业应用经验,基于高性能变频器,提出了一套性价比较高,适合市场要求的控制方案。

二、塔吊的工作原理

大车运行机构
用于拖动整台起重机顺着工地做横向运动,由电动机、制动器、减速装置和车轮组成。
小车运行机构
用于拖动吊钩及重物顺着桥架做纵向运动,也由电动机、制动器、减速装置和车轮组成。
提升机构
用于拖动重物做上升或下降的起升运动,由电机、减速装置、卷筒和制动器组成,大型起动机(超过10T)有两个起升机构;“主钩”和“副钩”不能同时起吊货物。
回转机构
拖动桥臂以轴为中心做旋转运动,由于防止跑偏,通常由双电机、减速机构、制动器组成。

三、系统控制方案及配置

在QTZ起重机中,起重量为8T,提升机构采用Y200L-4型异步电机,功率30kW,转速1500rpm;小车采用Y112M-4型异步电机,功率4kW,转速1500rpm;回转机构采用Y112M-4型异步电机,功率4kW转速1500rpm;控制系统,PLC主要功能是接收控制台的指令,并检测各种传感器的信号,执行预先设定好的程序步骤;变频器的主要功能是接收PLC指令,按照程序命令调整电机的速度
1. 起升机构方案及配置
起升机构我们推荐采用高性能矢量变频器,功率为45kW,高性能矢量算法强劲的低频输出力矩能够保证低频启动不溜钩。接线图如下:


起升机构参数调试
设置电机参数
F2.0.00=*** 电机额定功率
F2.0.01=*** 电机额定电压
F2.0.02=*** 电机额定电流
F2.0.03=*** 电机额定频率
F2.0.04=*** 电机额定转速
电机参数完成之后,F2.2.53=1启动电机参数静态自学习,学习完成之后,设置如下参数:

2.回转机构方案及配置
回转部分采用高性能矢量变频器,4kW,高精确的稳速精度和快速响应能保证回转软起软停,并最大限度保护机械部分。接线图如下:

回转部分参数调试
如起升部分电机参数输入自学习后,输入应用参数

3. 变幅机构(小车部分)方案及配置
变幅部分采用4kW高性能矢量变频器,其系统接线图如下:

变幅部分参数调试

4. 各部分运行逻辑图
在塔吊应用方案中,变频器与电机、制动器各部分控制逻辑非常重要,配合变频器的启动性能,合适的逻辑控制将能大幅度提高效率,减小故障。目前我司方案逻辑控制图如下:

四、总结及系统优势

该方案在现场使用中,取得了效率高、故障率低等非常好的效果,得到客户的一致认可。总结方案优势如下:
1.高性能矢量变频器具有超强启动力矩,保证低频松闸和抱闸不溜钩,并配合优异的逻辑时序,使得系统简单,可靠。
2.高性能矢量变频器具有宽电压输入,能满足恶劣的电源环境要求。
3.起重机专业逻辑设计,集多年起重行业设计经验,设计出了专家级、广泛应用的起重机构的控制和安全逻辑,包括时序配合、防溜钩等功能,为配套和改造客户提供完美的解决方案。
4.超强的系统保护功能,高性能矢量变频器具有多种保护功能和几十种警告能力,确保系统安全稳定运行。
5.能够与机械刹车及安全回路配合使用,在改造系统中,能够与原来的系统安全回路兼容,同时和各自类型机械刹车完美配合,最大限度保障了整个系统的安全。
6.显示相关参数和键盘拷贝,通过设置,可以屏蔽不相关参数,显示相关参数,和键盘复制和拷贝功能,使调试更加方便快捷。