變頻器在起重機(jī)行業(yè)中的應(yīng)用

寇增余

遼寧軒速傳動(dòng)技術(shù)有限公司 遼寧大連 116000

1 變頻器概述

變頻器在實(shí)際的使用過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)了對(duì)變頻技術(shù)及微電子技術(shù)的應(yīng)用，完成了對(duì)交流電動(dòng)機(jī)中電力設(shè)備的有效控制，優(yōu)化了電機(jī)中的電源頻率。在具體應(yīng)用時(shí)，變頻器主要是用于電壓及電源頻率的調(diào)節(jié)和輸出，使用IGBT來(lái)完成開(kāi)斷。同時(shí)，要想保證整個(gè)設(shè)備的節(jié)能效果，應(yīng)做好調(diào)速工作，根據(jù)電機(jī)的實(shí)際使用，對(duì)電源中的電壓進(jìn)行調(diào)整。變頻器在實(shí)際的使用過(guò)程中，展現(xiàn)出了較強(qiáng)的使用性功能，展現(xiàn)出來(lái)的保護(hù)性租用包括過(guò)壓保護(hù)、過(guò)載保護(hù)、過(guò)流保護(hù)等。在科學(xué)技術(shù)的推動(dòng)下，變頻器技術(shù)不斷更新，使用范圍不斷擴(kuò)展，自身的應(yīng)用技能水平也隨之而提高，在各個(gè)領(lǐng)域中均取得了良好的應(yīng)用。變頻器包括兩種類(lèi)型：第一種為電流型，在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中，是指將直流轉(zhuǎn)化為交流的過(guò)程。第二種為電壓型，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中是指將電壓源轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣鞯倪^(guò)程[1]。

2 變頻器在塔式起重機(jī)當(dāng)中的應(yīng)用

2.1 變頻器在起升系統(tǒng)上的應(yīng)用

塔式起重機(jī)的起升機(jī)構(gòu)是4大機(jī)構(gòu)中對(duì)電控要求最高的系統(tǒng)之一，它既要求重物在起吊過(guò)程當(dāng)中保持相當(dāng)?shù)钠椒€(wěn)性，也要求速度響應(yīng)的及時(shí)性，更要求系統(tǒng)的高度安全性。在這個(gè)系統(tǒng)中糅合了重量限制器、力矩限制器、高度限制器，還有風(fēng)速儀等安全裝置，這些裝置都與重物起降的速度有密切的聯(lián)系。對(duì)于速度響應(yīng)的及時(shí)性與重物起降的平穩(wěn)性我們可以通過(guò)變頻器的加減速時(shí)間、各段速度頻率的合理匹配等參數(shù)設(shè)置來(lái)加以解決[2]。安全對(duì)于塔機(jī)來(lái)說(shuō)是重中之重，而對(duì)于起升系統(tǒng)的安全性設(shè)計(jì)，我認(rèn)為應(yīng)該從3大方面進(jìn)行考慮。首先，在起升機(jī)構(gòu)拖動(dòng)重物啟動(dòng)的瞬間，要求在起升機(jī)構(gòu)抱閘裝置打開(kāi)前變頻器應(yīng)輸出一定的反向預(yù)轉(zhuǎn)矩，否則會(huì)出現(xiàn)開(kāi)閘溜鉤現(xiàn)象造成安全事故。此外還應(yīng)設(shè)置制動(dòng)抱閘閉合頻率。這一設(shè)置主要是為了防止重物在空中暫停時(shí)出現(xiàn)閉閘溜鉤現(xiàn)象。其次，對(duì)于大噸位的起升系統(tǒng)，其速度控制最好使用閉環(huán)控制，即使用編碼器。這樣系統(tǒng)會(huì)時(shí)刻檢測(cè)起升速度，對(duì)于低速啟動(dòng)和高速運(yùn)行都有一個(gè)安全的判斷，以免出現(xiàn)實(shí)際速度與設(shè)定速度之間的差值過(guò)大，從而提高起升安全性。另外，各種安全限位裝置（比如前面提到的重量限制器、力矩限制器、高度限制器、風(fēng)速儀等）所發(fā)出的信號(hào)一定要在變速邏輯中加以體現(xiàn)[3]。

2.2 變頻器在回轉(zhuǎn)系統(tǒng)上的應(yīng)用

目前市場(chǎng)上大多數(shù)塔式起重機(jī)的回轉(zhuǎn)系統(tǒng)采用的是雙電機(jī)控制。由于電機(jī)所驅(qū)動(dòng)的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)大臂長(zhǎng)度多在60m以上，且均為剛性結(jié)構(gòu)，在大臂帶動(dòng)重物回轉(zhuǎn)的過(guò)程中既要求回轉(zhuǎn)臂能快速停車(chē)，更要求定位準(zhǔn)確、平穩(wěn)，這就對(duì)回轉(zhuǎn)系統(tǒng)的電控設(shè)計(jì)提出了更高的要求。對(duì)于這種大慣量系統(tǒng)，我們可以選用帶渦流制動(dòng)線(xiàn)圈的電機(jī)作為回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的動(dòng)力系統(tǒng)，使渦流線(xiàn)圈參與到回轉(zhuǎn)系統(tǒng)的穩(wěn)定性與平穩(wěn)性控制當(dāng)中[4]。因此我們可以選擇集成了渦流控制的麥格米特MV600L變頻器作為回轉(zhuǎn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。變頻器、回轉(zhuǎn)電機(jī)、渦流線(xiàn)圈與渦流模塊之間的工作原理如圖1所示。

2.3 變頻器變幅系統(tǒng)上的應(yīng)用

塔式起重機(jī)中的變幅機(jī)構(gòu)就是改變所吊重物幅長(zhǎng)的裝置。對(duì)于建筑工地上常見(jiàn)的水平臂塔式起重機(jī)，它是通過(guò)大臂橫梁上載重小車(chē)的往返運(yùn)動(dòng)來(lái)調(diào)整吊鉤覆蓋的幅度范圍，從而達(dá)到變幅的目的。對(duì)于變幅系統(tǒng)的速度控制，目前一般有兩種控制方式。一種就是選用雙速或三速電機(jī)。這種控制方圖3變幅機(jī)構(gòu)主電路圖式比較簡(jiǎn)單，但接線(xiàn)稍顯復(fù)雜，并且換擋速度不連續(xù)，對(duì)機(jī)械沖擊比較大，操作起來(lái)頓挫感強(qiáng)烈。因此大多數(shù)塔機(jī)的變幅系統(tǒng)選擇變頻器控制載重小車(chē)的行走速度。由于載重小車(chē)只做水平移動(dòng)，因此我們只需要使用變頻器的V/F控制模式即可。對(duì)于變頻器的DI信號(hào)則來(lái)自PLC，因此在PLC控制邏輯中需要考慮變幅機(jī)構(gòu)的換速邏輯，防止載重小車(chē)以過(guò)高的速度沖向臂尖或塔身，造成意外。載重小車(chē)的剎車(chē)信號(hào)也由變頻器Y1端子發(fā)出[5]。

圖1 渦流模塊工作原理圖

3 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)是一個(gè)基建大國(guó)，而塔式起重機(jī)幾乎是最常見(jiàn)的也是最重要的基建設(shè)備之一。從塔機(jī)的技術(shù)發(fā)展層面來(lái)看，塔機(jī)產(chǎn)品不斷推陳出新，而且新產(chǎn)品在生產(chǎn)效能、操作簡(jiǎn)單、保養(yǎng)便捷和運(yùn)行可靠等方面均有很大提高，特別是變頻器在塔機(jī)上得到了廣泛的推廣和應(yīng)用，這使得塔機(jī)的操作性能得到極大改善。