助爬器電氣設(shè)計淺析

楊曉艷　張祖全

摘 要：現(xiàn)兆瓦級風力發(fā)電機組一般機艙高度在60米以上，由于結(jié)構(gòu)所限，維護工作需要通過爬梯攀爬至機艙，既費時又費力，不利于維護工作的有效實施。目前可以廣泛使用一種風電專用助爬器，它是一種安裝在塔架爬梯上的助力裝置，由驅(qū)動機構(gòu)、吊繩、控制箱等幾大部分構(gòu)成。助爬器的使用能購減輕維護人員攀爬風機時胳膊和腿部的壓力，減少攀爬風機的時間，降低由于疲勞導(dǎo)致危險事故的風險，節(jié)省維護人員的體力，提高工作效率。

關(guān)鍵詞：助爬器;電氣設(shè)計

1 引言

本文旨在說明助爬器控制系統(tǒng)的原理、參數(shù)、選型計算及工作過程等，是在初步設(shè)計方案確定后的進一步詳細設(shè)計，指導(dǎo)圖紙設(shè)計和器件選型及控制程序編制。

2 設(shè)計構(gòu)想

●為了提高產(chǎn)品的競爭力，產(chǎn)品設(shè)計高起點、嚴要求：

●系統(tǒng)高可靠性：系統(tǒng)的硬件和軟件均采用技術(shù)成熟的產(chǎn)品。

●系統(tǒng)運行管理方便：簡化操作程序，操作方便。

●安裝維護：結(jié)構(gòu)合理，安裝簡單方便，免維護設(shè)計。

●兼容性：無需改變風機爬梯的結(jié)構(gòu)

●經(jīng)濟性：選用高性價比產(chǎn)品

3 主要參數(shù)

●運行環(huán)境溫度：-30℃～+45℃

●極限環(huán)境溫度：-45℃～+50℃

●海拔高度：≤2000m

●環(huán)境條件：鹽霧、沙塵、振動、濕度不大于70%

●最大提升速度：≤37m/min

●最大返行速度：≤60m/min

●提升力：25kg至 55kg連續(xù)可調(diào)

●額定電壓：單相220VAC

●額定功率：750W

4 助爬器結(jié)構(gòu)組成

助爬器由驅(qū)動部分、轉(zhuǎn)向部分、吊繩部分、控制部分、支撐部分組成。

驅(qū)動部分由一臺減速電機、驅(qū)動滑輪構(gòu)成，通過底部支架固定在爬梯的底部。轉(zhuǎn)向部分由一個固定在爬梯頂部的轉(zhuǎn)向滑輪構(gòu)成。吊繩部分由一根環(huán)繞驅(qū)動滑輪和轉(zhuǎn)向滑輪的鋼絲繩構(gòu)成。驅(qū)動部分、轉(zhuǎn)向部分通過支撐部分固定在爬梯上。控制箱內(nèi)的變頻器保證馬達提供給驅(qū)動繩輪一個合適的速度和轉(zhuǎn)矩?？刂葡渑c電機連線采用插接形式連接。（詳見下圖）

5 助爬器電氣控制設(shè)計

助爬器控制系統(tǒng)由變頻器、接觸器、熔斷器、加熱器（低溫型）、溫控器（低溫型）、電位器、按鈕、指示燈等電氣設(shè)備組成?？刂葡到y(tǒng)原理圖見下圖。

●控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)采用先進的變頻矢量控制技術(shù)，能全程提供平穩(wěn)、恒定的輸出力矩。控制策略為頻率控制轉(zhuǎn)矩限幅，即控制變頻器的輸出頻率，從而達到調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速和吊繩提升速度的目的。同時進行轉(zhuǎn)矩限幅，限定輸出轉(zhuǎn)矩，安全保護。

●保護系統(tǒng)

電氣保護?？刂葡鋬?nèi)設(shè)有熔斷器，有效保護箱內(nèi)電氣元件;電機的過載堵轉(zhuǎn)、過流、缺相等則通過變頻器的保護功能實現(xiàn)。

工作安全保護。從助爬器工作角度考慮，保護功能主要體現(xiàn)在轉(zhuǎn)矩限制和速度限制。轉(zhuǎn)矩限制的目的是限定助爬器的提升力，使提升力始終小于人的體重，以免發(fā)生危險。速度限制的目的是防止出現(xiàn)過高頻率或過低頻率對設(shè)備和人身造成傷害。轉(zhuǎn)矩限制和速度限制均靠調(diào)整變頻器參數(shù)實現(xiàn)。

●制動系統(tǒng)

助爬器的運行模式為人動機動，人停機停。當需要停止時，只要人不再上爬，助爬器的提升力（一般為體重的70%）不能將人拉動，3S后變頻器停止輸出，電機停止運行。所以，助爬器無機械制動裝置，也無電氣制動配置，制動方式為自由停車。

助爬器電氣原理圖

參考文獻

[1]GB/T 12350-2009.小功率電動機安全要求

[2]EN 60204-1.機械安全-機械電氣設(shè)備第一部分

[3]IEC61000.電磁兼容性

[4]IEC 60034-7.旋轉(zhuǎn)電機結(jié)構(gòu)和安裝型式的分類