ABBACS800系列變頻器在橋式起重機(jī)中的應(yīng)用及相關(guān)問題研究

張彥廣

摘 要：在工廠的生產(chǎn)過程中，橋式起重機(jī)是一個(gè)使用頻率比較高的物料運(yùn)輸設(shè)備，但是傳統(tǒng)的橋式起重機(jī)由于電氣控制系統(tǒng)比較落后，所以在使用的過程中經(jīng)常會發(fā)生安全事故和設(shè)備損壞?？萍嫉陌l(fā)展帶來變頻控制技術(shù)的不斷優(yōu)化和改進(jìn)，文章對ABB ACS800系列變頻器在橋式起重機(jī)中的應(yīng)用進(jìn)行了分析，具體以一臺40T的橋式起重機(jī)的小車為例，并且研究了變頻器型號的選擇、調(diào)試以及其他問題。

關(guān)鍵詞：ABB ACS800變頻器；橋式起重機(jī)；應(yīng)用

一般來說，橋式起重機(jī)采用的是傳統(tǒng)形式的調(diào)速方法，是在電動機(jī)轉(zhuǎn)子回路串電阻的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的。如果橋式起重機(jī)使用這種方式，不僅會導(dǎo)致運(yùn)行不平穩(wěn)，機(jī)械沖撞嚴(yán)重，發(fā)生劇烈振動，還會引發(fā)機(jī)械開裂故障，而發(fā)生這種故障的主要原因是經(jīng)常進(jìn)行超負(fù)荷運(yùn)行或者是機(jī)械振動沖擊導(dǎo)致產(chǎn)生機(jī)械疲勞。一些工廠的起重機(jī)基本上都是在比較惡劣的環(huán)境下工作的，如灰塵大、溫度高、濕度高等。ABB ACS800變頻器能夠?qū)ο到y(tǒng)進(jìn)行很好的控制，具有穩(wěn)定、節(jié)能的特點(diǎn)，因此，文章對ABB ACS800系列變頻器在橋式起重機(jī)中的應(yīng)用進(jìn)行了重點(diǎn)分析。

1 ABB ACS800變頻器在橋式起重機(jī)小車中的應(yīng)用

1.1 小車電動機(jī)型號的選擇

在應(yīng)用變頻器調(diào)速時(shí)，由于受到變頻器輸出波形高次諧波以及電機(jī)轉(zhuǎn)速范圍不斷擴(kuò)大的影響，使其產(chǎn)生了與工頻電源不同的特點(diǎn)，其中主要體現(xiàn)在效率、電機(jī)溫度、噪音以及功率因數(shù)等。通過高開關(guān)頻率IGBT等電子器件、PWN調(diào)制以及矢量控制方法的使用，變頻器的輸出波形、功率因數(shù)以及諧波成分等都發(fā)生了很大的改變，進(jìn)而加強(qiáng)了變頻控制電機(jī)的低速區(qū)轉(zhuǎn)矩。另外，因?yàn)樽冾l控制軟件的使用，能夠使電機(jī)及時(shí)躲避共振點(diǎn)，從而防止出現(xiàn)共振現(xiàn)象的發(fā)生。目前我國研發(fā)的變頻專用電機(jī)的組成部分主要包括電機(jī)和獨(dú)立電扇，能夠有效處理在低速運(yùn)行情況下電機(jī)冷風(fēng)扇風(fēng)力不足而導(dǎo)致的電機(jī)過熱問題，所以，在進(jìn)行起重機(jī)小車電動機(jī)選擇時(shí)，可以使用功率為7.5kW、額定轉(zhuǎn)速為970rpm、額定電流為18A的變頻專用電機(jī)[1]。

1.2 小車變頻器型號以及參數(shù)的選擇

在進(jìn)行變頻器的選擇時(shí)，要對其實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性、安全性以及售后保障等進(jìn)行充分考慮，在比較了ABB、安川以及西門子等幾種類型的變頻器之后，最終選擇了ABB ACS800變頻器。對于ACS800變頻器來說，在交流調(diào)速裝置方面主要分為ACC、ACS兩種系列，兩者在硬件構(gòu)成和結(jié)構(gòu)上大致相同，最大的區(qū)別在軟件方面。ACC是針對起重機(jī)的提升機(jī)構(gòu)的運(yùn)行特點(diǎn)設(shè)計(jì)而成的，其中包含一組專門用來控制位能性負(fù)載的標(biāo)準(zhǔn)制動程序，能夠在打開制動器的同時(shí)承載重物，有效避免溜鉤問題的產(chǎn)生；而ACS主要是在風(fēng)機(jī)、平移機(jī)構(gòu)等具有摩擦性負(fù)載基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)而成的，在橋式起重機(jī)中主要用在平移機(jī)構(gòu)中。

作為ACS600的升級產(chǎn)品，新型的ACS800系列變頻器具有很多特點(diǎn)，如自定義編程、啟動向?qū)б约凹啥容^高的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。自定義編程就好比在ACS800變頻器內(nèi)部放置了一個(gè)小型的PLC，具有較好的適應(yīng)性；啟動向?qū)軌驅(qū)⒀b置的調(diào)試變的更加簡單，只要按照提示一步步進(jìn)行就可以。另外，ABB ACS800系列變頻器具有電機(jī)參數(shù)的自檢測和自適應(yīng)功能，擁有比較多的保護(hù)，如接地保護(hù)、缺相保護(hù)以及失壓保護(hù)等。因此，ABB ACS800系列變頻器在橋式起重機(jī)中能夠得到很好的應(yīng)用[2]。實(shí)際上，ABB變頻器主要采取的是直接轉(zhuǎn)矩控制方式，該控制方式是由實(shí)時(shí)計(jì)算的電動機(jī)轉(zhuǎn)矩以及轉(zhuǎn)速構(gòu)成，進(jìn)而形成了一個(gè)雙閉環(huán)系統(tǒng)，不管是動態(tài)精度還是靜態(tài)精度，都能夠控制在正負(fù)5%左右。而對于轉(zhuǎn)矩響應(yīng)來說，要比標(biāo)量控制方式快，時(shí)間大概小于5ms，而且還能有效解決由傳統(tǒng)調(diào)速系統(tǒng)帶來的轉(zhuǎn)矩不足等問題，從而充分滿足位能性負(fù)載的要求。

2 變頻系統(tǒng)的控制特點(diǎn)

在橋式起重機(jī)小車中采用ABB ACS800變頻器時(shí)，其外圍電路如圖1所示。在電源接觸器吸合之后，ACS800通電，如果沒有特殊情況，控制面板液晶顯示屏上面會顯示電機(jī)的真實(shí)運(yùn)行狀況，主要包括電機(jī)的頻率、輸出電壓、電流以及運(yùn)行轉(zhuǎn)速等；如果存在異常情況，就會顯示出英文的故障代碼，而且還包括帶括號的四位代碼數(shù)字，可根據(jù)故障代碼查找固件手冊上的解決方法[3]。外部中間繼電器接點(diǎn)能夠?qū)Ω鱾€(gè)數(shù)字輸入端的狀態(tài)進(jìn)行很好的控制，當(dāng)正24V的電壓通過中間繼電器流入接入數(shù)字端時(shí)，就會完成以下操作：（1）小車向左運(yùn)行。數(shù)字端子在X22：1號輸入，這時(shí)小車狀態(tài)為向左一檔，速度是變頻器一檔的速度規(guī)定值。（2）小車向右運(yùn)行。數(shù)字端子在X22：2號輸入，這時(shí)小車狀態(tài)為向右一檔，速度是變頻器一檔的速度規(guī)定值。（3）小車在二檔情況下運(yùn)行。數(shù)字端子在X22：4號輸入，其速度是變頻器二檔的速度規(guī)定值。（4）小車在三檔情況下運(yùn)行。數(shù)字端子在X22：5號輸入，其速度是變頻器三檔的速度規(guī)定值。（5）小車在四檔情況下運(yùn)行。數(shù)字端子在X22：6號輸入，速度是變頻器四檔的速度規(guī)定值。（6）小車處于急停狀態(tài)。數(shù)字端子在X22：8號端子輸入，使信號系統(tǒng)停止。（7）故障復(fù)位。數(shù)字端子在X22：3號輸入，一旦發(fā)生故障，及時(shí)復(fù)位駕駛室的復(fù)位按鈕。

3 變頻器的現(xiàn)場調(diào)試

在進(jìn)行變頻器的現(xiàn)場調(diào)試之前，要做好準(zhǔn)備工作，其中主要包括：對外部接線、電動機(jī)定子接線、變頻器制動單元以及制動電阻接線進(jìn)行嚴(yán)格的檢查；保證電動機(jī)對地絕緣電阻在2MΩ之上；確保所有數(shù)字輸入端處于正確狀態(tài)。在做好準(zhǔn)備工作之后，要由專業(yè)人員進(jìn)行變頻器的現(xiàn)場調(diào)試，在通電之前，要對說明書進(jìn)行認(rèn)真的閱讀，根據(jù)說明書上的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行參數(shù)的調(diào)整[4]。檢查所有的接線是否正確、堅(jiān)固，保證不會出現(xiàn)短路的情況，尤其是變頻器的輸出和輸入主電路不能接反，變頻器的外殼蓋好后才允許通電，變頻器通電啟動后面板的頻率顯示應(yīng)為0.00Hz，在冷卻風(fēng)扇和面板顯示一切正常時(shí)，可以調(diào)節(jié)頻率至5Hz。認(rèn)真觀察電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)方向，檢測電機(jī)的運(yùn)行是否正常，確保一切正常之后，可以繼續(xù)運(yùn)行。待設(shè)備調(diào)試運(yùn)行正常之后，要做好變頻器設(shè)定參數(shù)，也就是設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行參數(shù)的記錄，從而給后期檢測、維護(hù)提供相應(yīng)的依據(jù)。

4 結(jié)束語

綜上所述，通過在橋式起重機(jī)中應(yīng)用ABB ACS800變頻器，取得了非常好的效果，如果在調(diào)速范圍比較大、低速運(yùn)行的情況下，能夠?qū)崿F(xiàn)長時(shí)間的重載工作。另外，對于起重機(jī)的機(jī)械制動來說，停車變得更加穩(wěn)定，從而增加了起重機(jī)制動器的使用時(shí)間。

參考文獻(xiàn)

[1]田偉.變頻器在橋吊橋式起重機(jī)中的應(yīng)用[J].露天采礦技術(shù)，2011，05：86-88.

[2]陳炳鋒.變頻器在橋式起重機(jī)中的應(yīng)用及其諧波抑制[J].中國設(shè)備工程，2014，07：41-42.

[3]鮑袖明.ABBACS800變頻器在起重機(jī)平移機(jī)構(gòu)中的應(yīng)用[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2012，21：37-38.

[4]肖俊，鄭一方.ACS800變頻器在起重機(jī)上的應(yīng)用[J].中國設(shè)備工程，2014，11：55-56.