施工升降機(jī)節(jié)能變頻調(diào)速控制技術(shù)

田海蘭，劉一揚(yáng)，閆少華

（1.鄭州財(cái)經(jīng)學(xué)院 機(jī)電工程系，河南 鄭州　450044；2.機(jī)械工業(yè)第六設(shè)計(jì)研究院有限公司 河南 鄭州　450007）

施工升降機(jī)節(jié)能變頻調(diào)速控制技術(shù)

田海蘭1，劉一揚(yáng)1，閆少華2

（1.鄭州財(cái)經(jīng)學(xué)院 機(jī)電工程系，河南 鄭州450044；2.機(jī)械工業(yè)第六設(shè)計(jì)研究院有限公司 河南 鄭州450007）

針對(duì)當(dāng)前施工升降機(jī)在減速和爬行階段的速度控制性能較差等缺點(diǎn)，介紹了變頻器在施工升降機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中可以實(shí)現(xiàn)提升機(jī)的恒加速和恒減速控制，能很好的防止施工升降機(jī)過卷和過放等事故發(fā)生，可以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的軟啟動(dòng)，去除了轉(zhuǎn)子串電阻造成的能耗，具有十分明顯的節(jié)能效果?？朔宿D(zhuǎn)子串電阻調(diào)速系統(tǒng)的復(fù)雜控制電路，破損率高等缺點(diǎn)，具有很好的應(yīng)用和推廣價(jià)值。

施工升降機(jī)；節(jié)能；變頻器；速度控制

目前施工升降機(jī)普遍使用交流繞線式電機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速控制系統(tǒng)。施工升降機(jī)在減速和爬行階段的速度控制性能較差，特別在負(fù)載變動(dòng)時(shí)很難實(shí)現(xiàn)恒減速控制，容易造成過放和過卷事故；施工升降機(jī)頻繁的啟動(dòng)和制動(dòng)工作過程會(huì)使轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速產(chǎn)生比較嚴(yán)重的能耗；轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速控制電路復(fù)雜，接觸器、電阻器、繞線電機(jī)電刷等容易損壞，影響生產(chǎn)效益。變頻器的調(diào)速控制可以實(shí)現(xiàn)升降機(jī)的恒加速和恒減速控制，能很好的防止施工升降機(jī)過卷和過放事故發(fā)生，還可以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的軟啟動(dòng)，取除了轉(zhuǎn)子串電阻造成的能耗，具有十分明顯的節(jié)能效果。變頻器調(diào)速控制電路簡(jiǎn)單，克服了接觸器、電阻器、繞線電機(jī)電刷等容易損壞的缺點(diǎn)，降低了故障和事故的發(fā)生，其靈活的調(diào)速控制便于實(shí)現(xiàn)施工升降機(jī)的多段速控制。因此，在施工升降機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中變頻器的應(yīng)用前景廣闊。

1　施工升降機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

圖1所示，施工升降機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)主要由變頻器行程控制、操作控制、能耗制動(dòng)和抱閘制動(dòng)等組成，變頻器主要對(duì)施工升降機(jī)的升降實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速等；行程控制主要對(duì)施工升降機(jī)的變速，停車和制動(dòng)等進(jìn)行精確的行程控制；操作控制主要完成施工升降機(jī)的提升啟動(dòng)、下降啟動(dòng)、故障復(fù)位及緊急制動(dòng)等操作控制；能耗制動(dòng)和抱閘制動(dòng)主要實(shí)現(xiàn)升降機(jī)停車控制。

圖1　施工升降機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)示意圖

1.1變頻調(diào)速

變頻調(diào)速是通過改變電動(dòng)機(jī)輸入電源的頻率來調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速的，因此調(diào)速范圍很寬，一般變頻器基本上都可以達(dá)到0～60 Hz，頻率調(diào)節(jié)精度一般為0.01 Hz，可以很好的滿足施工升降機(jī)的恒加速和恒減速無級(jí)調(diào)速的要求，所以，采用變頻器后，電機(jī)可以實(shí)現(xiàn)真正意義上的軟啟動(dòng)和平滑調(diào)速。在施工升降機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用中，變頻器主要進(jìn)行恒加速變頻調(diào)速啟動(dòng)，恒減速變頻調(diào)速停車及行程變頻調(diào)速運(yùn)行等變頻調(diào)速。變頻器調(diào)速有別于轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速，可以恒轉(zhuǎn)矩輸出，輸出功率隨轉(zhuǎn)速變化，降低了轉(zhuǎn)差率，提高了電路的功率因數(shù)，故具有良好的節(jié)電效果。另一方面，變頻器還可通過軟件，很方便地改變輸出轉(zhuǎn)矩（即調(diào)整轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償曲線）和加減速時(shí)間、目標(biāo)頻率、上下限頻率等。變頻器具有強(qiáng)大的兼容功能，并根據(jù)使用要求進(jìn)行功能組合、動(dòng)態(tài)調(diào)速和參數(shù)設(shè)置（修改），也可通過端子排控制，對(duì)行程進(jìn)行多段速度控制。圖2為變頻器恒加速和恒減速調(diào)速過程示意圖，可以看出其加速和減速過程的調(diào)節(jié)很靈活，這種調(diào)速方式對(duì)防止施工升降機(jī)的過卷，過放，脫軌等都是十分有益的。

圖2　恒加速和恒減速調(diào)速過程示意圖

1.2行程控制

行程控制分為2個(gè)過程，一個(gè)為正向提升行程，另一個(gè)為反向下降行程，行程控制主要將施工升降機(jī)的升降過程劃分成不同的行程區(qū)間，根據(jù)每一行程區(qū)間的實(shí)際情況，可以用不同的變頻調(diào)速控制施工升降機(jī)的升降速度，行程控制不僅控制施工升降機(jī)整個(gè)升降行程過程的變頻調(diào)速，而且控制施工升降機(jī)的停車和制動(dòng)過程。行程控制可以很好的防止施工升降機(jī)過卷，過放，脫軌等事故發(fā)生。行程控制是根據(jù)施工升降機(jī)的升降位置（行程區(qū)間）實(shí)施控制，行程控制器將行程位置轉(zhuǎn)換成開關(guān)信號(hào)，如圖3所示，通過變頻器的控制端子進(jìn)行多段速變頻控制，停車控制和制動(dòng)控制等。

圖3　行程控制過程示意圖

1.3制動(dòng)控制

施工升降機(jī)的安全使用必須要有良好的制動(dòng)和制動(dòng)控制系統(tǒng)，制動(dòng)一般采取能耗制動(dòng)和抱閘制動(dòng)相結(jié)合。抱閘制動(dòng)是對(duì)施工升降機(jī)實(shí)施抱死制動(dòng)，可以防止滑車等事故，使用抱閘制動(dòng)一般在停車時(shí)使用，當(dāng)運(yùn)行到停車位時(shí)，行程控制器對(duì)變頻器發(fā)出停車信號(hào)，同時(shí)，對(duì)抱閘制動(dòng)器發(fā)出抱閘控制信號(hào)實(shí)施抱閘制動(dòng)，當(dāng)發(fā)生脫軌等事故時(shí)，操作控制實(shí)行緊急抱閘制動(dòng)。能耗制動(dòng)是一種軟制動(dòng)形式，主要利用施工升降機(jī)的慣性在減速或下降行程所產(chǎn)生的再生能量進(jìn)行制動(dòng)，變頻器使用能耗單元實(shí)現(xiàn)能耗制動(dòng)，可以很好的防止機(jī)械沖擊和快速下滑。

1.4操作控制

操作控制主要執(zhí)行提升啟動(dòng)、下降啟動(dòng)和緊急抱閘制動(dòng)等控制，“提升啟動(dòng)”操作控制變頻器正轉(zhuǎn)運(yùn)行，提升過程由行程控制器的提升行程控制完成?！跋陆祮?dòng)”操作控制變頻器反轉(zhuǎn)，下降過程由行程控制器的下降行程控制完成。“緊急制動(dòng)”操作主要控制異常時(shí)的變頻器停止和抱閘制動(dòng)。

2　初始化調(diào)試與設(shè)置

當(dāng)施工升降機(jī)初始安裝后，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況對(duì)施工升降機(jī)的各行程區(qū)間的運(yùn)行進(jìn)行調(diào)試和設(shè)置，調(diào)試和設(shè)置主要包括變頻器的運(yùn)行設(shè)置和行程控制器的行程區(qū)間設(shè)置等。

2.1變頻器設(shè)置

變頻器的設(shè)置可分兩部分進(jìn)行，第一是參考變頻器的使用手冊(cè)，對(duì)變頻器基本常規(guī)要求進(jìn)行設(shè)置；第二是依據(jù)實(shí)際工況，對(duì)變頻器運(yùn)行要求進(jìn)行設(shè)置，主要設(shè)定變頻器的控制功能，各段速運(yùn)行頻率，加減速過程等等。

2.2行程控制設(shè)置

行程控制設(shè)置主要根據(jù)要求設(shè)置各行程區(qū)間的范圍，并依據(jù)各行程區(qū)間的運(yùn)行要求設(shè)置行程控制器的控制功能等。

3　結(jié)　論

變頻器在施工升降機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用能夠很好的解決調(diào)速和啟動(dòng)等問題，克服了轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速系統(tǒng)的控制電路復(fù)雜、破損率高等缺點(diǎn)，系統(tǒng)性能可靠穩(wěn)定，生產(chǎn)效率明顯提高，節(jié)能效果顯著，具有較高的應(yīng)用和推廣價(jià)值。

［1］張同莊，曹以龍，謝桂林.交流提升機(jī)低頻拖動(dòng)的智能控制［J］.中國礦業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1999（2）：74-77.

［2］王建華，吳道.電工學(xué)實(shí)驗(yàn)［M］.3版.北京：高等教育出版社，2003.

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［4］吳忠智，吳加林.變頻器應(yīng)用手冊(cè)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.

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［6］提升機(jī)節(jié)能控制技術(shù)的研究［D］.天津：河北工業(yè)大學(xué)，2011.

The speed control and controlling technology of construction elevator

TIAN Hai-lan1，LIU Yi-yang1，YAN Shao-hua2
（1.Mechanical&Electrical Department，Zhengzhou Institute of Finance and Economics，Zhengzhou 450044，China；2.SIPPR Engineering Group Co.，Ltd，Zhengzhou 450007，China）

With review of deficiency in deceleration and crawling velocity of construction hoist，this paper introduces converter that can implemente constant acceleration and constant deceleration in speed control system of construction hoist，accident of overwinding and overfalling may be effective prevented，soft start up of motor can be used，energy consumption can be removed of series resistance，these effect demonstrated energy conservation effect extremelyobvious.Some disadvantage，for example，high damage rate and complicated circuit，etc have been overcomed with good application and promotion value.

construction hoist；energy conservation；converter；frequency speed change control

TN081

A

1674－6236（2016）06-0188-02

2015-04-27稿件編號(hào)：201504291

田海蘭（1978—），女，河南杞縣人，碩士，講師。研究方向：機(jī)械CAD/CAE技術(shù)、機(jī)械產(chǎn)品動(dòng)力學(xué)仿真，智能控制系統(tǒng)。