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矢量變頻器在塔吊系統上的應用

欄目: 解決方案

發表時間: 2017年11月2日

引言

隨著建筑塔式起重機越來越普遍,從普通的多層建筑到大型的鐵路工程、橋梁功能以及水利工程都有廣泛的應用,傳統的工頻啟動沖擊大、效率低和能耗高等缺陷越來越不符合現代化的要求,變頻調速已經是大勢所趨,基于高性能矢量變頻器的控制方案,可以啟動、制動十分平穩,系統控制更為簡單,實踐證明,高性能矢量方案具有啟動平穩、高效、節能等優點,具有很好的市場推廣價值。

一、概述

塔式起重機是建筑工地上應用十分廣泛的一種起重機械,傳統的控制方式多采用交流繞線式電機串電阻的方法啟動和調速,有如下劣勢:
1.由于長期重載運行,頻繁正、反轉,沖擊電流很大;
2.故障率高,電機的滑環、碳刷及接觸器經常損壞,接觸器的觸頭燒毀、碳刷冒火、電機及電阻燒毀現象時有發生;
3.線路復雜,回轉機構的軸承經常需要更換;
4.效率低,由于主卷揚機結構大多由兩個電機工作在一個軸上,高速電機處于工作狀態,則低速電機處于制動狀態,始終處于一個工作、一個制動的矛盾中;
5.安全系數低,在由快速向慢速轉換時機械沖擊大,經常發生打齒現象,曾經會出現貨物已經定位,工人已經扶住韁繩,再由快速向慢速切換時,發生打齒現象,慢速電機制動失靈,非常危險,偶爾也會出現折軸的現象,故障率較高,對生產影響大;
6.維修量及維護費用也很高,由于異步電機有著無可倫比的優點;結構簡單堅固、價格便宜、易于維護,因此采用變頻器拖動三相異步電機的控制方式取代傳統調速方式,可以從根本上解決天車故障率高的問題,而且技術先進、節能顯著,是塔式起重機理想的傳動控制裝置。美世樂電源憑借多年積累的起重行業應用經驗,基于高性能變頻器,提出了一套性價比較高,適合市場要求的控制方案。

二、塔吊的工作原理

大車運行機構
用于拖動整臺起重機順著工地做橫向運動,由電動機、制動器、減速裝置和車輪組成。
小車運行機構
用于拖動吊鉤及重物順著橋架做縱向運動,也由電動機、制動器、減速裝置和車輪組成。
提升機構
用于拖動重物做上升或下降的起升運動,由電機、減速裝置、卷筒和制動器組成,大型起動機(超過10T)有兩個起升機構;“主鉤”和“副鉤”不能同時起吊貨物。
回轉機構
拖動橋臂以軸為中心做旋轉運動,由于防止跑偏,通常由雙電機、減速機構、制動器組成。

三、系統控制方案及配置

在QTZ起重機中,起重量為8T,提升機構采用Y200L-4型異步電機,功率30kW,轉速1500rpm;小車采用Y112M-4型異步電機,功率4kW,轉速1500rpm;回轉機構采用Y112M-4型異步電機,功率4kW轉速1500rpm;控制系統,PLC主要功能是接收控制臺的指令,并檢測各種傳感器的信號,執行預先設定好的程序步驟;變頻器的主要功能是接收PLC指令,按照程序命令調整電機的速度
1. 起升機構方案及配置
起升機構我們推薦采用高性能矢量變頻器,功率為45kW,高性能矢量算法強勁的低頻輸出力矩能夠保證低頻啟動不溜鉤。接線圖如下:


起升機構參數調試
設置電機參數
F2.0.00=*** 電機額定功率
F2.0.01=*** 電機額定電壓
F2.0.02=*** 電機額定電流
F2.0.03=*** 電機額定頻率
F2.0.04=*** 電機額定轉速
電機參數完成之后,F2.2.53=1啟動電機參數靜態自學習,學習完成之后,設置如下參數:

2.回轉機構方案及配置
回轉部分采用高性能矢量變頻器,4kW,高精確的穩速精度和快速響應能保證回轉軟起軟停,并最大限度保護機械部分。接線圖如下:

回轉部分參數調試
如起升部分電機參數輸入自學習后,輸入應用參數

3. 變幅機構(小車部分)方案及配置
變幅部分采用4kW高性能矢量變頻器,其系統接線圖如下:

變幅部分參數調試

4. 各部分運行邏輯圖
在塔吊應用方案中,變頻器與電機、制動器各部分控制邏輯非常重要,配合變頻器的啟動性能,合適的邏輯控制將能大幅度提高效率,減小故障。目前我司方案邏輯控制圖如下:

四、總結及系統優勢

該方案在現場使用中,取得了效率高、故障率低等非常好的效果,得到客戶的一致認可??偨Y方案優勢如下:
1.高性能矢量變頻器具有超強啟動力矩,保證低頻松閘和抱閘不溜鉤,并配合優異的邏輯時序,使得系統簡單,可靠。
2.高性能矢量變頻器具有寬電壓輸入,能滿足惡劣的電源環境要求。
3.起重機專業邏輯設計,集多年起重行業設計經驗,設計出了專家級、廣泛應用的起重機構的控制和安全邏輯,包括時序配合、防溜鉤等功能,為配套和改造客戶提供完美的解決方案。
4.超強的系統保護功能,高性能矢量變頻器具有多種保護功能和幾十種警告能力,確保系統安全穩定運行。
5.能夠與機械剎車及安全回路配合使用,在改造系統中,能夠與原來的系統安全回路兼容,同時和各自類型機械剎車完美配合,最大限度保障了整個系統的安全。
6.顯示相關參數和鍵盤拷貝,通過設置,可以屏蔽不相關參數,顯示相關參數,和鍵盤復制和拷貝功能,使調試更加方便快捷。



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