分析起重機(jī)中變頻器的應(yīng)用

孫建強(qiáng)

摘要：隨著驅(qū)動(dòng)技術(shù)的快速發(fā)展，各式各樣的變頻器如今已經(jīng)應(yīng)用到了各行各業(yè)。起重機(jī)作為基建領(lǐng)域最常見的工程設(shè)備，為我國的基礎(chǔ)建設(shè)立下了汗馬功勞。本文就針對起重機(jī)中變頻器的應(yīng)用進(jìn)行了簡要分析。

關(guān)鍵詞：起重機(jī);變頻器;應(yīng)用

1起重專用變頻器調(diào)速系統(tǒng)特點(diǎn)

起重機(jī)的變頻調(diào)速系統(tǒng)采用變頻調(diào)速技術(shù)和可編程控制（PLC）技術(shù)，真正實(shí)現(xiàn)了變頻器在位勢能負(fù)載上的應(yīng)用，取代了傳統(tǒng)的電機(jī)轉(zhuǎn)子調(diào)阻調(diào)速系統(tǒng)。該系統(tǒng)電控線路由變頻器和PLC及電源進(jìn)線開關(guān)、線路接觸器、輔助開關(guān)、輔助繼電器等外圍電氣器件組成。PLC（可編程邏輯控制器）根據(jù)系統(tǒng)設(shè)定和檢測參數(shù)控制起重機(jī)的啟動(dòng)、制動(dòng)、停止、可逆運(yùn)轉(zhuǎn)及調(diào)速運(yùn)行，使起重機(jī)實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)操作，提高運(yùn)行效率，改善超負(fù)荷作業(yè)，消除啟動(dòng)和制動(dòng)時(shí)的沖擊，減少電氣維護(hù)工作量，降低電能消耗，提高了功率因數(shù)，同時(shí)系統(tǒng)還可以實(shí)現(xiàn)過電流、過電壓、欠電壓和輸入缺相保護(hù)，以及實(shí)現(xiàn)變頻器超溫、超載、超速、制動(dòng)單元過熱、I/O故障保護(hù)，并能實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)故障保護(hù)等。

2變頻器的電氣控制原理、選型和調(diào)試

現(xiàn)以36噸集裝箱門吊變頻系統(tǒng)的起升機(jī)構(gòu)為例，對變頻調(diào)速控制系統(tǒng)進(jìn)行論述。

2.1系統(tǒng)構(gòu)成

系統(tǒng)構(gòu)成如下圖所示。

圖中：M——變頻電機(jī)DZ——制動(dòng)器

FJ——風(fēng)機(jī)VVVF——變頻器

PLC——可編程邏輯控制器

PG——編碼器

ACL——三相交流動(dòng)力電源

MCCB——斷路器MC——接觸器

RB——電阻器

2.2電氣控制原理

1）動(dòng)力回路

a三相交流電（380V/50HZ）——滑觸線或吊車電纜卷筒引入——電源柜的斷路器等MCCB——ACL——變頻器VVVF——起升變頻電機(jī)

b三相交流電（380V/50HZ）——滑觸線或吊車電纜卷筒引入——電源柜的斷路器等MCCB——ACL——起升柜接觸器——起升制動(dòng)器及風(fēng)機(jī)

2）控制回路

a聯(lián)動(dòng)臺(tái)——PLC——VVVF——控制電機(jī)、制動(dòng)器及風(fēng)機(jī)的動(dòng)作

b人機(jī)界面——PLC——VVVF——控制電機(jī)、制動(dòng)器及風(fēng)機(jī)的動(dòng)作

cPG（編碼器反饋信號(hào)）——PG卡——PLC——VVVF——控制電機(jī)動(dòng)作

d重量檢測機(jī)構(gòu)（如超載限制器）——PLC——VVVF——控制電機(jī)動(dòng)作

e風(fēng)速儀——PLC——VVVF——控制電機(jī)動(dòng)作

f限位開關(guān)——PLC——VVVF——控制電機(jī)動(dòng)作

起升機(jī)構(gòu)采用閉環(huán)矢量控制，旋轉(zhuǎn)編碼器裝在電機(jī)軸端上，將轉(zhuǎn)速等信號(hào)經(jīng)PG卡輸入PLC。PLC按邏輯程序?qū)⒃O(shè)定信號(hào)與反饋信號(hào)進(jìn)行比較運(yùn)算后輸出指令來控制電機(jī)的頻率、勵(lì)磁電流及相位等，使變頻器的輸出無限接近比較精確的設(shè)定值，最高可達(dá)到0.05%，形成了輸入——反饋——比較——輸出——反饋——輸入的閉環(huán)系統(tǒng)。矢量控制就是仿照直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速特點(diǎn)，使三相異步交流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速也能夠控制兩個(gè)垂直的直流磁場。其中，轉(zhuǎn)速的反饋?zhàn)饔檬鞘棺冾l器所驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速能嚴(yán)格地按照變頻器設(shè)定轉(zhuǎn)速值保持相對一致。因此，電動(dòng)機(jī)具有較硬的機(jī)械特性和很高的動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力。

2.3起重機(jī)變頻調(diào)速控制系統(tǒng)主要部件選型

1）電機(jī)的選型

用變頻器拖動(dòng)的電機(jī)啟動(dòng)、制動(dòng)力矩如下表所示。

起升電機(jī)功率計(jì)算公式為：PN=Q.ν/1000η=36000*9.8*9.9/60/1000/0.85=68KW

選用了新大力變頻電機(jī)YZP315S2-8M75KW。

2）變頻器選型

變頻器選型要求為：a低頻轉(zhuǎn)矩響應(yīng)特性好（零轉(zhuǎn)矩功能）;b能夠四象限運(yùn)行;c抱閘時(shí)序的軟件支持。變頻器選用了安川CIMR-HB4A0216。

3）可編程邏輯控制器PLC選型

PLC應(yīng)具有邏輯鎖定、上限、超重保護(hù)、異常自診斷、代碼顯示、遙控器界面、起升控制、空鉤高速轉(zhuǎn)換、負(fù)載均衡等功能。PLC選用三菱FX2N-128MR。

2.4調(diào)試

1）安全事項(xiàng)

調(diào)試前必須注意以下事項(xiàng)：a上電前，認(rèn)真檢查變頻柜的電源輸入端R、S、T與輸出端U、V、W接線的正確性，否則會(huì)損壞變頻器。

b中間直流回路電壓在斷電后5分鐘才會(huì)降到安全電位，所以在斷電后5分鐘內(nèi)嚴(yán)禁接觸變頻器，以防觸電。

c變頻器與電機(jī)必須可靠接地，防止由于漏電流而引起觸電。

3結(jié)語

綜上所述，本文重點(diǎn)介紹了起重機(jī)專用變頻器的系統(tǒng)特點(diǎn)、變頻器的電氣控制原理及選型、安裝、調(diào)試，以期為鐵路貨場的吊車司機(jī)及維修電工了解這方面的知識(shí)提供幫助，使其能更好地操作或維護(hù)起重機(jī)這種特種設(shè)備，能夠安全使用吊車，快速排除故障，延長吊車使用壽命，提高裝卸效率，保障貨運(yùn)安全，為鐵路貨運(yùn)做貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]蔡玉春.變頻器技術(shù)在橋式起重機(jī)中的應(yīng)用改造[J].浙江冶金，2014（01）：40-42.

[2]蔡紅生.變頻器技術(shù)在港口門式起重機(jī)上的應(yīng)用與探討[J].建設(shè)科技，2015（24）：128-129.

（作者單位：營口港務(wù)集團(tuán)有限公司機(jī)械分公司）