起重提升
ECF500專用變頻器對吊車的改造方案
2016-05-13
一、前言
隨著工業(yè)生產(chǎn)對起重機(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：繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速、晶閘管定子調(diào)壓調(diào)速和串級調(diào)速等共同的缺點(diǎn)是繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(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，再加上大量繼電器、接觸器的使用，致使現(xiàn)場維護(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，為交流異步電動機(jī)驅(qū)動的起重機(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)簡單、工作可靠、維護(hù)方便的鼠籠異步電動機(jī)，并且高效、節(jié)能，其外圍控制線路簡單，維護(hù)工作量小，保護(hù)監(jiān)測功能完善，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，與市場上大量使用的傳統(tǒng)的繞線異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速系統(tǒng)相比，可帶來以下顯著經(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)動的電動機(jī)機(jī)械特性硬，具有精確定位的優(yōu)點(diǎn)，不會出現(xiàn)傳統(tǒng)起重機(jī)負(fù)載變化時電動機(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、制動平緩，運(yùn)行中加、減速時整機(jī)振動和沖擊明顯減小，安全性提高，并且延長了起重機(jī)機(jī)械部分的壽命。
（3）機(jī)械制動器在電動機(jī)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(jī)械制動器的制動片壽命大為延長，維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用下降。
（4）采用結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高的鼠籠異步電動機(jī)取代繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(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機(jī)損壞或不能起動的故障。
（5）交流接觸器大量減少，電動機(jī)主回路實(shí)現(xiàn)了無觸點(diǎn)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(jī)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(jī)操作靈活、現(xiàn)場適應(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)具有大的啟動轉(zhuǎn)矩，通常超過150%的額定轉(zhuǎn)矩，若考慮超載等因素，至少應(yīng)在起動加速過程中提供200%的額定轉(zhuǎn)矩。
（2）由于機(jī)械制動器的存在，為使變頻器輸出轉(zhuǎn)矩與機(jī)械制動器的制動轉(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信號與機(jī)械制動器動作信號的控制時序。
（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，電動機(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)場情況處理再生能量。
（4）起升機(jī)構(gòu)在抓吊重物離開或接觸地面瞬間負(fù)載變化劇烈，變頻器應(yīng)能對這種沖擊性負(fù)載進(jìn)行平滑控制。
三、奕創(chuàng)飛ECF500起重機(jī)專用變頻器簡介
1、主要功能及特點(diǎn)
奕創(chuàng)飛ECF500起重機(jī)專用變頻器是深圳奕創(chuàng)飛電氣有限公司針對起重行業(yè)專業(yè)設(shè)計(jì)的一款高性能矢量變頻器，用于各類起重機(jī)的起升、俯仰、變幅、大車、小車、回轉(zhuǎn)、抓斗等機(jī)構(gòu)的交流無級調(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、軟停止的功能降低了機(jī)械傳動沖擊，可明顯改善鋼結(jié)構(gòu)的承載性能，延長了起重機(jī)的使用壽命；
（3）抱閘邏輯控制與監(jiān)控，準(zhǔn)確的抱閘開啟和閉合控制時序，通過抱閘實(shí)時狀態(tài)反饋和起動預(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(hù)。
（6）支持MODBUS通訊協(xié)議，能實(shí)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(hù)變頻器實(shí)時監(jiān)測電機(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，變頻器發(fā)出故障報警并立即停止輸出，機(jī)械制動器動作，使起重機(jī)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(jī)械制動的停車；
方式3：機(jī)械制動的停車。
（8）預(yù)勵磁功能是在啟動之前自動地對電機(jī)實(shí)行直流勵磁，以保證電動機(jī)快速地提供起動轉(zhuǎn)矩，并通過調(diào)節(jié)勵磁的時間使電動機(jī)的起動與機(jī)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(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
奕創(chuàng)飛ECF500起重機(jī)專用變頻器內(nèi)部內(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)械制動邏輯的問題。在起重設(shè)備的應(yīng)用上，一般都會存在機(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，如果要作上升或者下降動作，變頻器的運(yùn)行和對機(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，奕創(chuàng)飛ECF500起重機(jī)專用變頻器專門開發(fā)參數(shù)來方便調(diào)整。使用ECF500變頻器多功能輸出端子就能夠很好的解決這個問題。
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信號，將輸出頻率水平檢測設(shè)為2Hz，當(dāng)起重機(jī)開始工作在提升或下放時機(jī)械制動必須在變頻器運(yùn)行在2Hz以上時才能打開。當(dāng)起重機(jī)工作在提升或下放時將要停止時機(jī)械制動必須在變頻器運(yùn)行速度在2Hz以下時才能關(guān)閉。
根據(jù)起重機(jī)負(fù)載特點(diǎn)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(yīng)用范圍
奕創(chuàng)飛ECF500起重機(jī)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(jī)（STS）、軌道式集裝箱龍門起重機(jī)(RMG)、輪胎式集裝箱龍門起重機(jī)（RTG）、門座式起重機(jī)、造船用龍門起重機(jī)、裝船機(jī)、卸船機(jī)、翻車機(jī)、堆取料機(jī)等各類港口機(jī)械，以及各類普通橋式、門式、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、小車、回轉(zhuǎn)、抓斗等機(jī)構(gòu)的交流無級調(diào)速。
四、結(jié)束語