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| 【案例】偉創(chuàng)AC80專(zhuān)用變頻器對(duì)吊車(chē)改造方案 |
| （時(shí)間:2011-11-25 9:01:16） |
一、前言
隨著工業(yè)生產(chǎn)對(duì)起重機(jī)調(diào)速性能要求的不斷提高，常用傳統(tǒng)的起重機(jī)調(diào)速方法如：繞線(xiàn)轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速、晶閘管定子調(diào)壓調(diào)速和串級(jí)調(diào)速等共同的缺點(diǎn)是繞線(xiàn)轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)有集電環(huán)和電刷，它們要求定期維護(hù)，由集電環(huán)和電刷引起的故障較為常見(jiàn)，再加上大量繼電器、接觸器的使用，致使現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)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(shù)指標(biāo)較差，已不能滿(mǎn)足工業(yè)生產(chǎn)的特殊要求。
交流變頻調(diào)速技術(shù)在工業(yè)界的廣泛應(yīng)用，為交流異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的起重機(jī)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(biāo)，可以使用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、維護(hù)方便的鼠籠異步電動(dòng)機(jī)，并且高效、節(jié)能，其外圍控制線(xiàn)路簡(jiǎn)單，維護(hù)工作量小，保護(hù)監(jiān)測(cè)功能完善，運(yùn)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(jī)交流調(diào)速技術(shù)發(fā)展的主流。
交流變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用于起重機(jī)后，與市場(chǎng)上大量使用的傳統(tǒng)的繞線(xiàn)異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速系統(tǒng)相比，可帶來(lái)以下顯著經(jīng)濟(jì)效益和安全可靠性：
（1）采用交流變頻調(diào)速技術(shù)的起重機(jī)由于變頻器驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性硬，具有精確定位的優(yōu)點(diǎn)，不會(huì)出現(xiàn)傳統(tǒng)起重機(jī)負(fù)載變化時(shí)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)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(jī)運(yùn)行平穩(wěn)，啟動(dòng)、制動(dòng)平緩，運(yùn)行中加、減速時(shí)整機(jī)振動(dòng)和沖擊明顯減小，安全性提高，并且延長(zhǎng)了起重機(jī)機(jī)械部分的壽命。
（3）機(jī)械制動(dòng)器在電動(dòng)機(jī)低速時(shí)動(dòng)作，主鉤以及大、小車(chē)的制動(dòng)由電氣制動(dòng)完成，所以機(jī)械制動(dòng)器的制動(dòng)片壽命大為延長(zhǎng)，維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用下降。
（4）采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高的鼠籠異步電動(dòng)機(jī)取代繞線(xiàn)轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)，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(dòng)機(jī)損壞或不能起動(dòng)的故障。
（5）交流接觸器大量減少，電動(dòng)機(jī)主回路實(shí)現(xiàn)了無(wú)觸點(diǎn)化控制，避免了因接觸器觸頭頻繁動(dòng)作而燒損以及由于接觸器觸頭燒損而引起的電動(dòng)機(jī)損壞故障。
（6）交流變頻調(diào)速系統(tǒng)可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，靈活調(diào)整各檔速度和加、減速時(shí)間，使得變頻起重機(jī)操作靈活、現(xiàn)場(chǎng)適應(yīng)性好。
（7）交流變頻調(diào)速系統(tǒng)屬高效率調(diào)速系統(tǒng)，運(yùn)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(hù)、監(jiān)測(cè)及自診斷功能，如再結(jié)合PLC控制，可大幅度提高變頻起重機(jī)電控系統(tǒng)的可靠性。
二、起重機(jī)運(yùn)行的特點(diǎn)
（1）起重機(jī)應(yīng)具有大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，通常超過(guò)150%的額定轉(zhuǎn)矩，若考慮超載等因素，至少應(yīng)在起動(dòng)加速過(guò)程中提供200%的額定轉(zhuǎn)矩。
（2）由于機(jī)械制動(dòng)器的存在，為使變頻器輸出轉(zhuǎn)矩與機(jī)械制動(dòng)器的制動(dòng)轉(zhuǎn)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(dòng)信號(hào)與機(jī)械制動(dòng)器動(dòng)作信號(hào)的控制時(shí)序。
（3）當(dāng)起升機(jī)構(gòu)向下運(yùn)行或平移機(jī)構(gòu)急減速時(shí)，電動(dòng)機(jī)將處于再生發(fā)電狀態(tài)，其能量要向電源側(cè)回饋，必須根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況處理再生能量。
（4）起升機(jī)構(gòu)在抓吊重物離開(kāi)或接觸地面瞬間負(fù)載變化劇烈，變頻器應(yīng)能對(duì)這種沖擊性負(fù)載進(jìn)行平滑控制。
三、偉創(chuàng)AC80起重機(jī)專(zhuān)用變頻器簡(jiǎn)介
1、主要功能及特點(diǎn)
偉創(chuàng)AC80起重機(jī)專(zhuān)用變頻器是深圳偉創(chuàng)電氣有限公司針對(duì)起重行業(yè)專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)的一款高性能矢量變頻器，用于各類(lèi)起重機(jī)的起升、俯仰、變幅、大車(chē)、小車(chē)、回轉(zhuǎn)、抓斗等機(jī)構(gòu)的交流無(wú)級(jí)調(diào)速。主要的功能及特點(diǎn)如下：
（1）調(diào)速范圍寬，可實(shí)現(xiàn)有精確控制定位要求的作業(yè)；
（2）軟啟動(dòng)、軟停止的功能降低了機(jī)械傳動(dòng)沖擊，可明顯改善鋼結(jié)構(gòu)的承載性能，延長(zhǎng)了起重機(jī)的使用壽命；
（3）抱閘邏輯控制與監(jiān)控，準(zhǔn)確的抱閘開(kāi)啟和閉合控制時(shí)序，通過(guò)抱閘實(shí)時(shí)狀態(tài)反饋和起動(dòng)預(yù)轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償，確保控制的安全性和可靠性；
（4）輕負(fù)載升速，起重機(jī)空鉤或輕載時(shí)實(shí)現(xiàn)2倍速運(yùn)行，提高裝卸效率。輕負(fù)載升速功能主要應(yīng)用于起升高度較大的起重機(jī)，以縮短時(shí)間來(lái)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(hù)調(diào)試時(shí)的安全性，便于故障診斷與維護(hù)。
（6）支持MODBUS通訊協(xié)議，能實(shí)現(xiàn)多個(gè)變頻器和PLC之間的通訊連接。
（7）危險(xiǎn)速度監(jiān)視、快速停車(chē)及超速保護(hù)變頻器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電機(jī)的運(yùn)行速度，當(dāng)電機(jī)速度大于設(shè)定的最高允許速度或速度偏差值時(shí)，變頻器發(fā)出故障報(bào)警并立即停止輸出，機(jī)械制動(dòng)器動(dòng)作，使起重機(jī)處于安全狀態(tài)。
快速停車(chē)功能給用戶(hù)提供以下三種方式供選擇：
方式1：電氣制動(dòng)的停車(chē)；
方式2：電氣制動(dòng)加機(jī)械制動(dòng)的停車(chē)；
方式3：機(jī)械制動(dòng)的停車(chē)。
（8）預(yù)勵(lì)磁功能是在啟動(dòng)之前自動(dòng)地對(duì)電機(jī)實(shí)行直流勵(lì)磁，以保證電動(dòng)機(jī)快速地提供起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，并通過(guò)調(diào)節(jié)勵(lì)磁的時(shí)間使電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)與機(jī)械制動(dòng)器的釋放時(shí)間相配合，避免出現(xiàn)“溜鉤現(xiàn)象。
（9）起重機(jī)操作模式――方便、靈活
根據(jù)起重機(jī)不同的操作模式，為用戶(hù)提供以下操作模式選擇：操縱桿模式、遙控模式、電動(dòng)電位器模式、分級(jí)操縱桿給定模式、分級(jí)遙控給定模式、通訊給定模式等。
2、制動(dòng)功能說(shuō)明
偉創(chuàng)AC80起重機(jī)專(zhuān)用變頻器內(nèi)部?jī)?nèi)置了機(jī)械抱閘邏輯順序控制功能，只要設(shè)定參數(shù)就可以解決機(jī)械制動(dòng)邏輯的問(wèn)題。在起重設(shè)備的應(yīng)用上，一般都會(huì)存在機(jī)械抱閘機(jī)構(gòu)，這主要是考慮到安全方面的因素。提升機(jī)構(gòu)在機(jī)械抱閘機(jī)構(gòu)抱住之前和松開(kāi)之后的瞬間，極易發(fā)生重物由停止?fàn)顟B(tài)下滑的現(xiàn)象（稱(chēng)為溜鉤），防止溜鉤是橋式起重機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的安全控制環(huán)節(jié)。當(dāng)?shù)蹉^起吊重物停止在半空中時(shí)，如果要作上升或者下降動(dòng)作，變頻器的運(yùn)行和對(duì)機(jī)械抱閘機(jī)構(gòu)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(bào)警（過(guò)載或者過(guò)流），也有可能出現(xiàn)重物溜鉤的現(xiàn)象。針對(duì)這種現(xiàn)象，偉創(chuàng)AC80起重機(jī)專(zhuān)用變頻器專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)參數(shù)來(lái)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(gè)問(wèn)題。
先設(shè)定變頻器輸出端子Y1或Y2為變頻器輸出頻率水平檢測(cè)信號(hào)，將輸出頻率水平檢測(cè)設(shè)為2Hz，當(dāng)起重機(jī)開(kāi)始工作在提升或下放時(shí)機(jī)械制動(dòng)必須在變頻器運(yùn)行在2Hz以上時(shí)才能打開(kāi)。當(dāng)起重機(jī)工作在提升或下放時(shí)將要停止時(shí)機(jī)械制動(dòng)必須在變頻器運(yùn)行速度在2Hz以下時(shí)才能關(guān)閉。
根據(jù)起重機(jī)負(fù)載特點(diǎn)來(lái)說(shuō)，在下放物體時(shí)候是發(fā)電狀態(tài)，為了在下放物體的時(shí)候變頻器不產(chǎn)生過(guò)壓，必須將能量釋放掉，這樣就要求變頻器帶制動(dòng)單元，通過(guò)制動(dòng)電阻將能量消耗掉。
3、應(yīng)用范圍
偉創(chuàng)AC80起重機(jī)專(zhuān)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(jī)（STS）、軌道式集裝箱龍門(mén)起重機(jī)(RMG)、輪胎式集裝箱龍門(mén)起重機(jī)（RTG）、門(mén)座式起重機(jī)、造船用龍門(mén)起重機(jī)、裝船機(jī)、卸船機(jī)、翻車(chē)機(jī)、堆取料機(jī)等各類(lèi)港口機(jī)械，以及各類(lèi)普通橋式、門(mén)式、塔式起重機(jī)和提梁機(jī)、架橋機(jī)等起重機(jī)械的起升、變幅、大車(chē)、小車(chē)、回轉(zhuǎn)、抓斗等機(jī)構(gòu)的交流無(wú)級(jí)調(diào)速。
四、結(jié)束語(yǔ)
通過(guò)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(xiàn)路復(fù)雜、不能平滑調(diào)速、維護(hù)量大等弊病，同時(shí)也簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)工作，使電氣控制性能上了一個(gè)新臺(tái)階。其可靠性和先進(jìn)性是舊的調(diào)速系統(tǒng)所無(wú)法比擬的，并以其優(yōu)越的性能價(jià)格比受到了用戶(hù)的歡迎。
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