起重機(jī)調(diào)速系統(tǒng)變頻調(diào)速技術(shù)分析

殷翔

（江蘇省特種設(shè)備安全監(jiān)督檢驗(yàn)研究院鎮(zhèn)江分院，江蘇 鎮(zhèn)江 212000）

起重機(jī)調(diào)速系統(tǒng)變頻調(diào)速技術(shù)分析

殷翔

（江蘇省特種設(shè)備安全監(jiān)督檢驗(yàn)研究院鎮(zhèn)江分院，江蘇 鎮(zhèn)江 212000）

起重機(jī)是工程施工中的重要設(shè)備，主要完成對(duì)相關(guān)重物的提升工作，為工程的順利完成提供基礎(chǔ)。但是，起重機(jī)在實(shí)際的應(yīng)用中，受到傳統(tǒng)調(diào)速系統(tǒng)的影響，導(dǎo)致起重機(jī)的功能性和能源消耗量較大，使工程的成本增加。為了突出起重機(jī)的功能性和安全性，應(yīng)結(jié)合起重機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的基本情況，合理的對(duì)變頻調(diào)速技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，達(dá)到提高工作效率、實(shí)現(xiàn)大范圍調(diào)速、提升工程實(shí)施的效率、降低成本等的目的，推動(dòng)工程項(xiàng)目的順利完成。

起重機(jī)；調(diào)速系統(tǒng)；變頻調(diào)速技術(shù)；變頻器

電氣化設(shè)備的應(yīng)用研究深入為起重機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)優(yōu)化奠定了基礎(chǔ)。較比傳統(tǒng)的直流調(diào)速系統(tǒng)，變頻技術(shù)的應(yīng)用，切實(shí)有效的對(duì)調(diào)速系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，提高調(diào)速系統(tǒng)的功能性，進(jìn)而提升起重機(jī)的效率和工作的可靠性，且結(jié)合相關(guān)保護(hù)和監(jiān)測(cè)工作，可以使得起重機(jī)的維護(hù)成本和使用成本降低，為工程的順利完成提供基礎(chǔ)?；诖?，本文對(duì)變頻調(diào)速技術(shù)展開分析和研究，并對(duì)其在具體的起重機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的中運(yùn)用進(jìn)行闡述，具體內(nèi)容如下。

1 變頻調(diào)速技術(shù)分析

1.1 變頻調(diào)速技術(shù)的原理

變頻調(diào)速技術(shù)在具體的運(yùn)用中是根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)速和工作電源輸入頻率之間的關(guān)系，借由對(duì)電機(jī)的工作電源輸入頻率的控制，完成對(duì)電機(jī)的相關(guān)調(diào)速工作，可以完成對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制，從而有效提升電機(jī)適應(yīng)范圍和應(yīng)用質(zhì)量，進(jìn)而滿足相關(guān)任務(wù)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速的需求。變頻調(diào)速技術(shù)原理如下公式（1）所示：

n=60f(1-s)/p （1）

式中：n代表電機(jī)的轉(zhuǎn)速；f代表工作電源的輸入頻率；s代表電機(jī)轉(zhuǎn)差率；p代表電機(jī)的磁極對(duì)數(shù)。

借助變頻調(diào)速技術(shù)可以有效的實(shí)現(xiàn)的對(duì)電機(jī)的節(jié)能控制，通常情況下選擇變頻調(diào)速技術(shù)可以有效的節(jié)約能源10%～50%，效果顯著。另外?；谧冾l調(diào)速技術(shù)的軟啟動(dòng)和軟停功能，有效的減弱電網(wǎng)對(duì)電機(jī)的影響，達(dá)到提升設(shè)備服務(wù)年限的效果。

1.2 變頻調(diào)速系統(tǒng)的特點(diǎn)

結(jié)合起重機(jī)設(shè)備的情況，對(duì)變頻調(diào)速系統(tǒng)的特點(diǎn)進(jìn)行闡述，具體內(nèi)容如下。

（1）改善起重機(jī)結(jié)構(gòu)的受力情況，借由變頻調(diào)速器的基本功能，可以有效完成對(duì)起重機(jī)的軟啟動(dòng)和軟關(guān)閉，減少啟動(dòng)和停機(jī)過程所產(chǎn)生沖擊對(duì)起重機(jī)的結(jié)構(gòu)造成不利影響。（2）調(diào)速范圍廣，變頻器主要采用模塊化設(shè)計(jì)方式，且結(jié)合PLC控制，可以完成對(duì)相關(guān)檔速度的選擇，達(dá)到無級(jí)變速的效果。（3）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，變頻的外觀結(jié)構(gòu)和內(nèi)部設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單直接，選擇適宜的維護(hù)方式，可以有效延長(zhǎng)變頻器的服務(wù)年限，并減少維護(hù)成本。（4）提升起重機(jī)效率，具體的變頻器的應(yīng)用中，可以減少速度切換的輔助時(shí)間，在減少起重機(jī)操作人員工作強(qiáng)度的基礎(chǔ)上，可以有效提升起重機(jī)的效率。另外，借助變頻調(diào)速系統(tǒng)，可有效減少制動(dòng)輪和剎車片之間的磨損，提高其服務(wù)年限。（5）安全性高，借助變頻器可以完成對(duì)負(fù)載下滑的避免，促使起重機(jī)具備領(lǐng)速轉(zhuǎn)矩是，保障起重機(jī)的安全。另外，變頻調(diào)速系統(tǒng)的應(yīng)用，能夠?yàn)槠鹬貦C(jī)提供超載報(bào)警，進(jìn)而有效避免安全隱患發(fā)生。（6）節(jié)能效果，在提高功率和效率的基礎(chǔ)上，能夠達(dá)到節(jié)能的目的，且效果顯著。

2 起重機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中的變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用

為了實(shí)現(xiàn)對(duì)起重機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)的構(gòu)建，需要科學(xué)的對(duì)變頻調(diào)速技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，故此，詳細(xì)的對(duì)變頻調(diào)速技術(shù)的具體的應(yīng)用情況進(jìn)行分析。

2.1 變頻器的選擇

變頻器是變頻調(diào)速技術(shù)功能的重要體現(xiàn)，在具體起重機(jī)變頻器選擇時(shí)，需要根據(jù)起重機(jī)的基本類型和具體的技術(shù)需求，完成對(duì)起重機(jī)的選擇變頻器的選型。為了滿足起重機(jī)的基本需求，電機(jī)需要具備較高的輸出能力。而是變頻器需要具備無級(jí)調(diào)速功能，且在電機(jī)低速運(yùn)行時(shí)，可以完成較大的額定轉(zhuǎn)速輸出，并具備良好的過流抑制功能，調(diào)速范圍適宜等特點(diǎn)。以某一工程項(xiàng)目中的550/50/10t橋式起重機(jī)為例，為了迎合起重機(jī)的基本需求，可以選擇ACS800系列的變速器。

2.2 起升系統(tǒng)的控制方式選擇

針對(duì)起重機(jī)的基本情況，需要合理的對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行選擇。為了適應(yīng)起重機(jī)的基本需求，選擇矢量控制方式對(duì)其進(jìn)行控制。主要是由變頻器對(duì)一臺(tái)起升變頻電機(jī)，再借助變頻器專用的質(zhì)量測(cè)控儀和PLC綜合作用于變頻器，從而完成對(duì)變頻器的控制。其中所有觸點(diǎn)保護(hù)觸點(diǎn)均選擇PLC輸入點(diǎn)，且做出相關(guān)保護(hù)工作。

2.3 PLC變頻調(diào)速控制系統(tǒng)

以橋式起重機(jī)為例，對(duì)PLC變頻調(diào)速控制系統(tǒng)進(jìn)行分析和解讀，從而完成對(duì)大車、小車和主鉤等進(jìn)行調(diào)速控制。為了完成電動(dòng)機(jī)同步運(yùn)行，具體的基于PLC變頻器控制系統(tǒng)中，主要由一個(gè)變頻器完成對(duì)起重機(jī)電機(jī)的控制。橋式起重機(jī)可以選擇PLC變頻調(diào)速系統(tǒng)，借由PLC完成對(duì)工作輸入電源頻率進(jìn)行定檔，在由變頻器根據(jù)PLC設(shè)置檔位情況，實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的相關(guān)操作工作。PLC還可以完成對(duì)系統(tǒng)整體的停止、啟動(dòng)和檔位切換等內(nèi)容。

系統(tǒng)在具體的設(shè)計(jì)中，通過駕駛室和地面遙控操作完成對(duì)兩個(gè)相互獨(dú)立的系統(tǒng)操作，具體的控制需求信號(hào)輸出后，由信號(hào)放大電路對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的放大任務(wù)，將這些經(jīng)過放大處理的控制需求信號(hào)輸入到PLC控制模塊中，由PLC控制模塊對(duì)其進(jìn)行分析，且根據(jù)起重機(jī)的基本工作需求，做出相關(guān)調(diào)速控制。另外，具體的起重機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中，變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用中，可以按照具體的操作需求，完成對(duì)操作需求的輸入，實(shí)現(xiàn)對(duì)PLC的編程，繼而完成對(duì)變頻器的控制。

2.4 變頻器的調(diào)試

對(duì)變頻器和控制部分選擇完成后，需要結(jié)合起重機(jī)的基本需求，合理的展開變頻器的調(diào)試工作。具體的調(diào)試分為初始上電調(diào)試、空載調(diào)試和負(fù)載調(diào)試幾部分。調(diào)試工作是保障起重機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中的變頻調(diào)速技術(shù)有效應(yīng)用的基礎(chǔ)，具體的調(diào)試內(nèi)容如下。

（1）初始上電調(diào)試，先對(duì)起重機(jī)的T、S、R端進(jìn)行檢查，確保無誤后，完成對(duì)系統(tǒng)電源的檢查，避免電源出現(xiàn)問題對(duì)變頻調(diào)速系統(tǒng)造成不利影響。完成后，負(fù)載連接W、V、U這三個(gè)端子，對(duì)變頻器母線和控制單元的正負(fù)極情況進(jìn)行檢查，避免二者的正負(fù)極出現(xiàn)相悖的情況，再對(duì)系統(tǒng)的接地部分進(jìn)行檢查。此外，合理對(duì)系統(tǒng)的整體接線情況進(jìn)行檢查，保障系統(tǒng)線路的有效性。（2）空載調(diào)試，初始上電調(diào)試完成后，確保系統(tǒng)的基本連線等內(nèi)容無誤，需要合理的對(duì)變頻的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行確定，再展開空載調(diào)試。具體的空載調(diào)試，需要先對(duì)起升機(jī)構(gòu)的運(yùn)行速度進(jìn)設(shè)置，在對(duì)變頻器進(jìn)行開啟，使之空載運(yùn)行。并根據(jù)具體的空載調(diào)試需求，合理的對(duì)變頻器的不同檔位進(jìn)行試運(yùn)行，且完成對(duì)變頻調(diào)速系統(tǒng)的空載運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行分析，如果出現(xiàn)異常情況，需要及時(shí)進(jìn)行停機(jī)修復(fù)，并找到具體的問題，進(jìn)行處理。（3）負(fù)載調(diào)試，在空載狀態(tài)下，變頻調(diào)速系統(tǒng)可以滿足起重機(jī)的基本需求，則繼續(xù)展開負(fù)載調(diào)試。負(fù)載狀態(tài)下，觀察操作盤上的靜態(tài)電流情況，避免超出額定值。再對(duì)零速到全速這一過程進(jìn)行分析，使起重機(jī)處于滿載的狀態(tài)，觀察相關(guān)參數(shù)和變頻器是否處于穩(wěn)定狀態(tài)。

3 起重機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中變頻調(diào)速技術(shù)運(yùn)用中值得注意的問題

在具體的變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用中，需要對(duì)具體的一些問題進(jìn)行控制和抑制，促使起重機(jī)的功能性能夠保障，減少安全隱患和質(zhì)量隱患的發(fā)生。

（1）接地線的控制，變頻調(diào)速系統(tǒng)在的具體的應(yīng)用，可能會(huì)產(chǎn)生諧波，且諧波的頻率和變頻器的頻率的有著直接的聯(lián)系，二者之間呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)的聯(lián)系。諧波的產(chǎn)生會(huì)對(duì)其他設(shè)備造成干擾和影響，嚴(yán)重影響起重機(jī)的運(yùn)行質(zhì)量。針對(duì)起重機(jī)調(diào)速系統(tǒng)調(diào)速技術(shù)的有效應(yīng)用，需要合理的對(duì)接地線進(jìn)行設(shè)置，并合理的對(duì)外殼進(jìn)行布置，達(dá)到對(duì)諧波過濾和遏制的效果。（2）合理接線，變頻器電路結(jié)構(gòu)可能會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)畸變的發(fā)生，對(duì)起重機(jī)運(yùn)行和變頻器的功能具有不良作用?？梢赃x擇增加電動(dòng)機(jī)頻率和電流值方式，并合理的對(duì)線路進(jìn)行設(shè)計(jì)，達(dá)到的遏制畸變的發(fā)生。（3）處置靜電干擾，靜電干擾對(duì)變頻器性能的影響明顯，具體變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用，需要處理好工作環(huán)境，選擇有效接地，并做好控制器的屏蔽工作，促使變頻器的有效應(yīng)用。

4 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)起重機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)的基本情況，分析起重機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中的變頻調(diào)速技術(shù)，對(duì)該技術(shù)具體的應(yīng)用情況進(jìn)行闡述，再分析應(yīng)用中值得注意的問題，積極推動(dòng)起重機(jī)功能性和安全性的發(fā)揮，為相關(guān)工程的順利完成提供基礎(chǔ)。

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1671-0711（2017）05（下）-0119-02