變頻器在自動(dòng)化控制起重設(shè)備中的應(yīng)用探討

【摘要】現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，起重設(shè)備運(yùn)作大多是實(shí)施自動(dòng)化控制，這需要相應(yīng)的變頻器來(lái)實(shí)現(xiàn)。本文從變頻器相關(guān)背景出發(fā)，分析了變頻器在起重設(shè)備應(yīng)用中應(yīng)注意的問(wèn)題，并分析了變頻器的具體安裝與調(diào)試流程。

【關(guān)鍵詞】變頻器；自動(dòng)化控制；起重設(shè)備

1.前言

起重設(shè)備是一種工礦企業(yè)普遍使用的工業(yè)設(shè)備，一般是采用交流電動(dòng)機(jī)方式進(jìn)行啟動(dòng)與調(diào)速，當(dāng)前，變頻器被廣泛應(yīng)用于起重設(shè)備的自動(dòng)化控制流程中，變頻調(diào)速技術(shù)不斷更新發(fā)展，傳統(tǒng)調(diào)速領(lǐng)域中的直流電動(dòng)機(jī)已經(jīng)被交流電動(dòng)機(jī)所取代[1]。同時(shí)，變頻器與PLC以及網(wǎng)絡(luò)通訊等控制技術(shù)的有效結(jié)合，也進(jìn)一步提升了起重設(shè)備的自動(dòng)化控制性能。

2.變頻器在起重設(shè)備中的應(yīng)用意義分析

首先，引入變頻器調(diào)速能夠方便與PLC等控制系統(tǒng)結(jié)合起來(lái)，從而可以進(jìn)行無(wú)觸點(diǎn)的控制模式。起重設(shè)備中的拖動(dòng)系統(tǒng)包含了大小車(chē)行走以及卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)升降控制等，這些系統(tǒng)的控制在傳統(tǒng)控制模式中依賴(lài)于繼電器--接觸器來(lái)實(shí)現(xiàn)。在現(xiàn)代技術(shù)背景下，這些已經(jīng)可以利用變頻器以及具備編程的控制器（PLC）等先進(jìn)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)[2]。通過(guò)引入變頻器技術(shù)，可以加快起重設(shè)備遠(yuǎn)程控制與無(wú)人控制模式的進(jìn)程實(shí)現(xiàn)，尤其是，在變頻器中融入了現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)以后，PLC以及計(jì)算機(jī)可直接控制通信網(wǎng)絡(luò)的多臺(tái)變頻器，同時(shí)根據(jù)預(yù)定工作流程以及控制策略，實(shí)現(xiàn)起重設(shè)備的集中監(jiān)測(cè)與分散控制。

其次，可以有利于提高調(diào)速控制質(zhì)量，引入變頻器技術(shù)應(yīng)用之后，可以提高起重設(shè)備的調(diào)速質(zhì)量。當(dāng)有速度傳感器控制時(shí)，調(diào)速范圍為1：1000的比例，如果是無(wú)速度傳感器，則調(diào)速范圍是1：100，同時(shí)應(yīng)注意將動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩響應(yīng)時(shí)間控制在5ms以?xún)?nèi)，在控制精度上，當(dāng)有速度傳感器時(shí)應(yīng)當(dāng)將精度控制為0.005%，而無(wú)速度傳感器時(shí)，應(yīng)當(dāng)控制在0.5%以?xún)?nèi)。

最后，引入變頻器技術(shù)之后，可以有效的保護(hù)系統(tǒng)，及時(shí)檢測(cè)出控制系統(tǒng)中的過(guò)壓、欠壓以及過(guò)流等問(wèn)題，并且自動(dòng)采取相關(guān)解決措施。在傳動(dòng)鏈結(jié)構(gòu)上可以簡(jiǎn)化裝置，略去對(duì)起重設(shè)備中的不必要裝置，從而使得設(shè)備在設(shè)計(jì)上更加標(biāo)準(zhǔn)化。此外，采用變頻器系統(tǒng)利用外接電阻，節(jié)約電能的消耗，同時(shí)，在放下重物時(shí)，可以將重物所釋放的位能及時(shí)反饋給電源。

3.變頻器在起重設(shè)備運(yùn)用中應(yīng)注意的問(wèn)題分析

3.1要注意控制起重設(shè)備的調(diào)速方式

起重設(shè)備對(duì)于調(diào)速要求是必須做到在較大控制范圍內(nèi)可以實(shí)行調(diào)速，特別是在在低速度階段，為了滿(mǎn)足設(shè)備的爬行以及準(zhǔn)確停車(chē)需要，要求設(shè)備具備較高的轉(zhuǎn)速變化能力。如果要確保起重設(shè)備按照預(yù)定的速度圖運(yùn)行，就需要具備相應(yīng)的速度轉(zhuǎn)變性能。同時(shí)，負(fù)載處在設(shè)備啟動(dòng)時(shí)受到很大的沖擊，對(duì)于設(shè)備的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩要求也相應(yīng)較高。而起重設(shè)備下放重物時(shí)，存在相應(yīng)的能量回饋現(xiàn)象。因此，在選用變頻器時(shí)，需要注意選用性能較高的矢量控制型，同時(shí)要加裝上電源再生專(zhuān)用回饋單元，也可以一句實(shí)際情況，采用制動(dòng)式電阻、電抗器以及濾波器等，以解決重物在下方過(guò)程中的能量回饋現(xiàn)象，消除回饋現(xiàn)象對(duì)電源的不利影響。

3.2要控制好重物滑鉤現(xiàn)象

在起重設(shè)備中應(yīng)用變頻系統(tǒng)時(shí)，工作重點(diǎn)在于保持電動(dòng)機(jī)在回饋狀態(tài)時(shí)的系統(tǒng)穩(wěn)定性，特別是要注意加強(qiáng)對(duì)卷?yè)P(yáng)起升機(jī)構(gòu)中的溜鉤預(yù)防控制。溜鉤指的是，當(dāng)電磁制動(dòng)器處于抱住之前與松開(kāi)之后的狀態(tài)時(shí)，非常容易導(dǎo)致重物發(fā)生下滑現(xiàn)象。所以，在電磁制動(dòng)器從通電至斷電過(guò)程中的時(shí)間應(yīng)當(dāng)注意控制在0.6s左右，避免變頻器的過(guò)早輸出。此外，應(yīng)當(dāng)盡量避免電磁制電器在抱閘情況下進(jìn)行操作，以避免設(shè)備因跳閘出現(xiàn)錯(cuò)誤操作。

4.變頻器在起重設(shè)備中的安裝調(diào)試流程

4.1變頻器的安裝

安裝時(shí)，應(yīng)當(dāng)指派專(zhuān)業(yè)安裝人員嚴(yán)格依據(jù)設(shè)計(jì)要求來(lái)進(jìn)行，變頻器的布線(xiàn)接線(xiàn)以及接地等作業(yè)都應(yīng)當(dāng)符合想要的我標(biāo)準(zhǔn)。接線(xiàn)作業(yè)上要做到準(zhǔn)確并且要牢固可靠，電源在入線(xiàn)時(shí)應(yīng)當(dāng)接在相應(yīng)的主電源系統(tǒng)上。對(duì)于弱信號(hào)接收的端子，在配線(xiàn)時(shí)應(yīng)當(dāng)注意在長(zhǎng)度上盡可能控制在小于20m的范圍內(nèi)，并且盡量采用屏蔽線(xiàn)[3]。當(dāng)功率低于3.7kW時(shí)，應(yīng)當(dāng)將變頻器和電動(dòng)機(jī)間連線(xiàn)長(zhǎng)度控制在50m范圍以?xún)?nèi)，容量更大時(shí)，應(yīng)控制在小于100m范圍以?xún)?nèi)。如果線(xiàn)路過(guò)長(zhǎng)時(shí)，應(yīng)當(dāng)注意連接OFL濾波器，以壓接端子進(jìn)行端子與導(dǎo)線(xiàn)之間的連接。

其次，要注意不正確進(jìn)行接地設(shè)置以及不合理的布線(xiàn)，都會(huì)影響到變頻器的正常使用。因此，如果出現(xiàn)多臺(tái)變頻器處于同一個(gè)柜內(nèi)之時(shí)，應(yīng)當(dāng)橫向并排對(duì)變頻器進(jìn)行安裝。如果必須要進(jìn)行上下安裝使，則必須設(shè)置好分隔板。同時(shí)應(yīng)當(dāng)充分考慮產(chǎn)品安裝的尺寸要求以及柜內(nèi)的通風(fēng)散熱情況，以確保變頻器工作時(shí)，周?chē)鷾囟瓤梢员３衷谝?guī)定值范圍內(nèi)。如果在同一柜內(nèi)需要安裝其他元件之時(shí)，必須考慮變頻器的散熱將對(duì)這些配件的影響，從而將變頻器盡量安裝于柜子上部。

4.2對(duì)變頻器在起重設(shè)備中應(yīng)用調(diào)試流程分析

變頻器通電以后時(shí)要蓋好蓋板。變頻器的運(yùn)行方式比較多，第一次通電時(shí)，應(yīng)當(dāng)采取板面的運(yùn)行方式。通電后需要檢查冷卻風(fēng)扇的狀態(tài)以及板面顯示是否正常。如果在運(yùn)行過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)電機(jī)的轉(zhuǎn)向存在問(wèn)題，應(yīng)當(dāng)對(duì)變頻器輸出端口的接線(xiàn)進(jìn)行調(diào)換。當(dāng)變頻器運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)過(guò)載故障時(shí)，應(yīng)當(dāng)首先檢查機(jī)械的負(fù)載正常與否。如果機(jī)械的負(fù)載正常，可以對(duì)轉(zhuǎn)矩進(jìn)行適當(dāng)提升。若是電子繼電器調(diào)整過(guò)載失效時(shí)，可以將電子繼電器取消掉，取消之后，制動(dòng)電阻還可以對(duì)過(guò)載進(jìn)行保護(hù)，同時(shí)轉(zhuǎn)矩也可以保護(hù)電機(jī)正常運(yùn)行。

4.3對(duì)變頻器的維修與保養(yǎng)工作

從實(shí)際使用經(jīng)驗(yàn)可以看出，變頻器的使用年限超過(guò)6至7年以后，變頻器的故障會(huì)明顯增加。國(guó)內(nèi)針對(duì)這種問(wèn)題，通常是直接更換掉整板以及相關(guān)組件。如果變頻器的型號(hào)比較老時(shí)，很可能出現(xiàn)缺少合適配件的情況，因此變頻器也就只能報(bào)廢掉。所以在購(gòu)買(mǎi)變頻器時(shí)，應(yīng)當(dāng)注意采用原型號(hào)升級(jí)產(chǎn)品。這樣的話(huà)，對(duì)于變頻器的參數(shù)調(diào)整、以及接線(xiàn)維修都比較方便。一般情況下變頻器最合理的使用壽命約為7年左右，因此要重視變頻器的附屬原件日常維護(hù)工作，在機(jī)械維修保養(yǎng)方面，則是要進(jìn)行緊固件、鋼絲繩以及抱閘、潤(rùn)滑等方面的維護(hù)。電器方面則是要注意維修保養(yǎng)接線(xiàn)端子、發(fā)號(hào)開(kāi)關(guān)以及線(xiàn)槽密封等。除了平時(shí)的維修與調(diào)整以外，還需要每年對(duì)設(shè)備進(jìn)行一次徹底檢修，以盡可能的延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。

5.結(jié)語(yǔ)

綜上所述，變頻器有利于起重設(shè)備的正常有效運(yùn)行。但是在運(yùn)用過(guò)程中還存在著許多需要注意與改進(jìn)的地方，同時(shí)，變頻器的使用壽命比較短。因此，這需要變頻器相關(guān)技術(shù)人員，不斷的對(duì)變頻器進(jìn)行研究創(chuàng)新，以提升變頻器在起重設(shè)備中的運(yùn)用效率。

參考文獻(xiàn)

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