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變頻器在起重機系統中的運用方法?

放大字體  縮小字體 發布日期:2021-06-20  瀏覽次數:0
一、概述    隨著我國建筑業的不斷發展,建筑施工機械化水平的不斷提高,對塔機的制造質量和整機技術水平的要求也越來越高。塔機的各個傳動機構所采用的方式、控制系統的技術水平、用戶的可操作性和可維護性基本上就體現了整個塔機的技術水平和檔次。而在這幾個機構中,最為重要也是最具有技術代表性的是起升機構,它控制功率最大、調速范圍最寬、出故障后的維修難度也最大。而且該系統在變速過程所產生的機械沖擊的大小將直接影響塔機結構件的疲勞損傷程度?!   榱烁倪M其性能,國內各主機生產商在起升機構的調速控制技術上已花了許多工夫,得到了長足的進步。從整體上看,絕大多數采用的是傳統的單電機傳動,以帶渦流制動器的繞線式電機和多極電機調速的方案為主。這些傳統的調速方案,要想達到較寬的調速范圍,其途徑不外乎設計制造大功率、寬調速范圍的非標電機,如:采用帶渦流制動器的多極繞線式電機或制作大極差的多速電機等。由于塔機起升機構所需要的較高調速要求不但給電機生產廠商帶來了較多的質量控制難題,而且也增加了控制回路和電機的制造成本,降低了系統可靠性。更有甚者,隨著用戶對塔機的起吊能力要求越來越大,傳統控制方式已經越來越感覺到力不從心,不論是上述技術的可實現性,其制造成本以及使用性能等方面也存在一些問題。所以,我們不得不尋求更理想的新的調速控制技術?!   ¤b于以上的原因,國內外的專業生產商在塔機的起升調速方式上進行了較多的新技術應用嘗試,比如:采用多極電機的調壓調速,引進變頻調速等。逐漸地,隨著變頻技術的不斷發展,不斷地被人們認識,它以絕對的優勢超越了其他的任何調速方案,其優點數不勝數,如:零速抱閘,對制動器無磨損;任意低的就位速度,可用于精確吊裝;速度的平滑過渡,對機構和結構件無沖擊,提高了塔機的運行安全性;極低的起動電流,減輕了用戶電網擴容的負擔;幾乎任意寬的調速范圍,提高了塔機的工作效率;節能的調速方式,減少了系統運行能耗;單速的鼠籠電動機保證了機構的運行可靠性厖。正是因為這些明顯的特點和優勢,國外的塔機制造商所推出的新一代塔機的起升機構也大多采用變頻調速方案,如POTAIN,LIEBHERR等世界著名公司。同時我們認為,隨著變頻器價格的不斷降低,可靠性不斷提高,變頻技術一定能在塔機上得到廣泛應用,這將對產品的安全運行和減少運行能耗都有重要的意義。為了普及變頻技術,加深對變頻調速方案的了解,本文將對變頻技術在塔機起升機構上的應用作一探討?!   《?、常規變頻起升機構    1.結構介紹    變頻調速技術在塔機各傳動機構的應用在我國已經有近10年的時間,雖然取得了一些成功的應用經驗,并且也有不少的變頻起升機構現在正在工地正常運行,但與其他行業相比,變頻調速技術在塔機上的應用還遠遠未達到應有的程度,其中有成本的原因,也有技術的原因?!   鴥群蛧饽壳八捎玫牡湫头桨?,從技術上來講,大同小異,不同點在于:   ?。?)變頻器的品牌不同,其采用的控制回路不同;   ?。?)系統是開環(不帶PG)或者是閉環(帶PG)   ?。?)機械結構的形式的不一樣:L型布置、п型布置或一字型布置等;   ?。?)減速機的類型不一樣,如:圓柱齒輪減速機或行星減速機;是定速比或可變速比等?!   【蛡鲃涌刂萍夹g而言,以上所述差異并未涉及控制方式的改變,均為采用一臺變頻器控制一臺電動機進行調速的典型模式,也可稱其為常規變頻起升機構。在所有的這些常規變頻機構中,LIEBHERR公司在EC-H型塔機上裝配的變頻起升機構的特點最為突出,它采用250V電動機和與之匹配的變頻器,配置可變速比的減速機,L型布置。該方案具備較好的起升速度特性,其缺點是系統成本高,而且部件通用性差?!   ?.常規變頻起升機構的設計要點   ?。?)電動機極數和功率的校核    當起升機構的基本參數(如:最大起重量、最高工作速度等)給定后,就要對電動機的極數和功率進行確定和計算,其設計要點是:    a)電動機輸出轉速應小于3000轉/分(由減速機輸入級的工作轉速限制);    b)系統最高工作頻率應小于100Hz(頻率越高,電動機的損耗功率就越大,將破壞恒功率特性,起吊能力大幅度降低而無實際應用價值);    c)電動機額定轉矩用于校核最大起重量(考慮總傳動比、效率、倍率等);    d)電動機的額定功率用于校核高速時的起重量(考慮總傳動比、效率、倍率等,如果頻率接近100Hz,應考慮有效功率降低10~15%)?!   ≡谶x擇電機功率時,根據以上的條件就能基本確定減速機的減速比與電動機功率和極數?!   。?)電控系統的設計    a)變頻器的選取    當系統的電動機確定后,就可著手進行控制系統的設計。首先是變頻器的選型?,F在市場上的國內外變頻器品牌不少,控制水平和可靠性差別較大,技術上大體可分為V/F控制、矢量控制和DTC直接轉矩控制三種。用于塔機的起升機構,建議最好選用具有矢量控制功能或者是具有DTC直接轉矩控制功能的變頻器,這樣的變頻器品牌較多,設計者可根據自己的熟悉程度、技術支持力度、其他行業廠的使用情況等因素來選擇?!   ∮捎谧冾l器品牌的不同,相同功率下變頻器的過載能力和額定電流值也不完全一致。所以,選擇變頻器容量時,不單要看額定功率的大小,還要校核額定工作電流是否大于或者等于電動機的額定電流,一般的經驗是選擇變頻器的功率大于電動機功率10~30%左右?!   )能耗電阻的選取    作為起重用變頻系統,其設計的重點在于電動機處于回饋制動狀態下的系統可靠性,因為這種系統出故障往往都發生在重物下降時的工況,如溜鉤、超速、過壓等。也就是說重物下降工況時變頻系統的性能好壞將直接影響整個起升機構能否安全運行。這就要求設計人員清楚地了解變頻傳動系統的回饋工作過程,才能做到心中有數?!   〈蟛糠肿冾l器的產品說明中,對如何選擇能耗電阻的電阻值和功率并沒有非常清楚的描述,而且往往按其推薦的標準配置并不能完全滿足起重工況的要求,同時有關這方面論述的文章也不多見,所以在變頻起重控制系統的設計中,電阻參數選擇顯得有些混亂。本文將對電機工作在回饋制動狀態時系統的工作機理進行定性的分析,讀者可以通過這些分析進一步得到有關電阻參數的計算方法?!   、匐娮柚档倪x取    基本可以按變頻器樣本給出的參數確定,基本原則是,考慮直流回路的電壓(重物下降工況時將超過600VDC)情況下,電阻上的電流不超過變頻器的額定電流?!   、陔娮韫β实倪x取    要準確地選擇電阻的功率是非常重要的,若選擇太大,會增加系統成本,太小就會造成運行的不可靠。但要合理準確地選擇能耗電阻的功率是一個較煩瑣的事,影響該參數的因素較多,如:電機功率大小、減速機反向效率、下降運行時間長短、負加速度的大小、減速運行時間以及傳動部件的轉動慣量等都會影響到電阻功率的選取。所以,我們得首先從分析系統在下降工況的工作過程,從而得到電阻功率的確定方法。

特別提示:本信息由相關企業自行提供,真實性未證實,僅供參考。請謹慎采用,風險自負。


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