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| 【案例】偉創(chuàng)AC80專用變頻器對吊車改造方案 |
| （時間:2011-11-25 9:01:16） |
一、前言
隨著工業(yè)生產(chǎn)對起重機調(diào)速性能要求的不斷提高，常用傳統(tǒng)的起重機調(diào)速方法如：繞線轉子異步電動機轉子串電阻調(diào)速、晶閘管定子調(diào)壓調(diào)速和串級調(diào)速等共同的缺點是繞線轉子異步電動機有集電環(huán)和電刷，它們要求定期維護，由集電環(huán)和電刷引起的故障較為常見，再加上大量繼電器、接觸器的使用，致使現(xiàn)場維護量較大，調(diào)速系統(tǒng)的故障率較高，而且調(diào)速系統(tǒng)的綜合技術指標較差，已不能滿足工業(yè)生產(chǎn)的特殊要求。
交流變頻調(diào)速技術在工業(yè)界的廣泛應用，為交流異步電動機驅動的起重機大范圍、高質(zhì)量地調(diào)速提供了全新的方案。它具有高性能的調(diào)速指標，可以使用結構簡單、工作可靠、維護方便的鼠籠異步電動機，并且高效、節(jié)能，其外圍控制線路簡單，維護工作量小，保護監(jiān)測功能完善，運行可靠性較傳統(tǒng)的交流調(diào)速系統(tǒng)有較大的提高。所以，采用交流變頻調(diào)速是起重機交流調(diào)速技術發(fā)展的主流。
交流變頻調(diào)速技術應用于起重機后，與市場上大量使用的傳統(tǒng)的繞線異步電動機轉子串電阻調(diào)速系統(tǒng)相比，可帶來以下顯著經(jīng)濟效益和安全可靠性：
（1）采用交流變頻調(diào)速技術的起重機由于變頻器驅動的電動機機械特性硬，具有精確定位的優(yōu)點，不會出現(xiàn)傳統(tǒng)起重機負載變化時電動機轉速也隨之變化的現(xiàn)象，可以提高裝卸作業(yè)的生產(chǎn)率。
（2）變頻起重機運行平穩(wěn)，啟動、制動平緩，運行中加、減速時整機振動和沖擊明顯減小，安全性提高，并且延長了起重機機械部分的壽命。
（3）機械制動器在電動機低速時動作，主鉤以及大、小車的制動由電氣制動完成，所以機械制動器的制動片壽命大為延長，維護保養(yǎng)費用下降。
（4）采用結構簡單、可靠性高的鼠籠異步電動機取代繞線轉子異步電動機，避免了因集電環(huán)、電刷磨損或腐蝕引起接觸不良而造成電動機損壞或不能起動的故障。
（5）交流接觸器大量減少，電動機主回路實現(xiàn)了無觸點化控制，避免了因接觸器觸頭頻繁動作而燒損以及由于接觸器觸頭燒損而引起的電動機損壞故障。
（6）交流變頻調(diào)速系統(tǒng)可以根據(jù)現(xiàn)場情況，靈活調(diào)整各檔速度和加、減速時間，使得變頻起重機操作靈活、現(xiàn)場適應性好。
（7）交流變頻調(diào)速系統(tǒng)屬高效率調(diào)速系統(tǒng)，運行效率高，發(fā)熱損耗小，因此比老式調(diào)速系統(tǒng)大量節(jié)電。
（8）變頻器具有完善的保護、監(jiān)測及自診斷功能，如再結合PLC控制，可大幅度提高變頻起重機電控系統(tǒng)的可靠性。
二、起重機運行的特點
（1）起重機應具有大的啟動轉矩，通常超過150%的額定轉矩，若考慮超載等因素，至少應在起動加速過程中提供200%的額定轉矩。
（2）由于機械制動器的存在，為使變頻器輸出轉矩與機械制動器的制動轉矩平滑切換，不產(chǎn)生溜鉤現(xiàn)象，必須充分研討變頻器啟動信號與機械制動器動作信號的控制時序。
（3）當起升機構向下運行或平移機構急減速時，電動機將處于再生發(fā)電狀態(tài)，其能量要向電源側回饋，必須根據(jù)現(xiàn)場情況處理再生能量。
（4）起升機構在抓吊重物離開或接觸地面瞬間負載變化劇烈，變頻器應能對這種沖擊性負載進行平滑控制。
三、偉創(chuàng)AC80起重機專用變頻器簡介
1、主要功能及特點
偉創(chuàng)AC80起重機專用變頻器是深圳偉創(chuàng)電氣有限公司針對起重行業(yè)專業(yè)設計的一款高性能矢量變頻器，用于各類起重機的起升、俯仰、變幅、大車、小車、回轉、抓斗等機構的交流無級調(diào)速。主要的功能及特點如下：
（1）調(diào)速范圍寬，可實現(xiàn)有精確控制定位要求的作業(yè)；
（2）軟啟動、軟停止的功能降低了機械傳動沖擊，可明顯改善鋼結構的承載性能，延長了起重機的使用壽命；
（3）抱閘邏輯控制與監(jiān)控，準確的抱閘開啟和閉合控制時序，通過抱閘實時狀態(tài)反饋和起動預轉矩補償，確保控制的安全性和可靠性；
（4）輕負載升速，起重機空鉤或輕載時實現(xiàn)2倍速運行，提高裝卸效率。輕負載升速功能主要應用于起升高度較大的起重機，以縮短時間來提高裝卸效率；
（5）控制回路電源和主回路電源可以分別控制提高了用戶調(diào)試時的安全性，便于故障診斷與維護。
（6）支持MODBUS通訊協(xié)議，能實現(xiàn)多個變頻器和PLC之間的通訊連接。
（7）危險速度監(jiān)視、快速停車及超速保護變頻器實時監(jiān)測電機的運行速度，當電機速度大于設定的最高允許速度或速度偏差值時，變頻器發(fā)出故障報警并立即停止輸出，機械制動器動作，使起重機處于安全狀態(tài)。
快速停車功能給用戶提供以下三種方式供選擇：
方式1：電氣制動的停車；
方式2：電氣制動加機械制動的停車；
方式3：機械制動的停車。
（8）預勵磁功能是在啟動之前自動地對電機實行直流勵磁，以保證電動機快速地提供起動轉矩，并通過調(diào)節(jié)勵磁的時間使電動機的起動與機械制動器的釋放時間相配合，避免出現(xiàn)“溜鉤現(xiàn)象。
（9）起重機操作模式――方便、靈活
根據(jù)起重機不同的操作模式，為用戶提供以下操作模式選擇：操縱桿模式、遙控模式、電動電位器模式、分級操縱桿給定模式、分級遙控給定模式、通訊給定模式等。
2、制動功能說明
偉創(chuàng)AC80起重機專用變頻器內(nèi)部內(nèi)置了機械抱閘邏輯順序控制功能，只要設定參數(shù)就可以解決機械制動邏輯的問題。在起重設備的應用上，一般都會存在機械抱閘機構，這主要是考慮到安全方面的因素。提升機構在機械抱閘機構抱住之前和松開之后的瞬間，極易發(fā)生重物由停止狀態(tài)下滑的現(xiàn)象（稱為溜鉤），防止溜鉤是橋式起重機控制系統(tǒng)設計中的安全控制環(huán)節(jié)。當?shù)蹉^起吊重物停止在半空中時，如果要作上升或者下降動作，變頻器的運行和對機械抱閘機構的控制，這兩者之間的配合就顯得非常重要；配合不好，有可能出現(xiàn)變頻器報警（過載或者過流），也有可能出現(xiàn)重物溜鉤的現(xiàn)象。針對這種現(xiàn)象，偉創(chuàng)AC80起重機專用變頻器專門開發(fā)參數(shù)來方便調(diào)整。使用AC80變頻器多功能輸出端子就能夠很好的解決這個問題。
先設定變頻器輸出端子Y1或Y2為變頻器輸出頻率水平檢測信號，將輸出頻率水平檢測設為2Hz，當起重機開始工作在提升或下放時機械制動必須在變頻器運行在2Hz以上時才能打開。當起重機工作在提升或下放時將要停止時機械制動必須在變頻器運行速度在2Hz以下時才能關閉。
根據(jù)起重機負載特點來說，在下放物體時候是發(fā)電狀態(tài)，為了在下放物體的時候變頻器不產(chǎn)生過壓，必須將能量釋放掉，這樣就要求變頻器帶制動單元，通過制動電阻將能量消耗掉。
3、應用范圍
偉創(chuàng)AC80起重機專用矢量變頻器，具有優(yōu)異的力矩控制性能，廣泛適用于岸邊集裝箱起重機（STS）、軌道式集裝箱龍門起重機(RMG)、輪胎式集裝箱龍門起重機（RTG）、門座式起重機、造船用龍門起重機、裝船機、卸船機、翻車機、堆取料機等各類港口機械，以及各類普通橋式、門式、塔式起重機和提梁機、架橋機等起重機械的起升、變幅、大車、小車、回轉、抓斗等機構的交流無級調(diào)速。
四、結束語
通過使用偉創(chuàng)變頻器，解決了舊的調(diào)速系統(tǒng)所存在的故障率高、線路復雜、不能平滑調(diào)速、維護量大等弊病，同時也簡化了設計工作，使電氣控制性能上了一個新臺階。其可靠性和先進性是舊的調(diào)速系統(tǒng)所無法比擬的，并以其優(yōu)越的性能價格比受到了用戶的歡迎。
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