2018-04-20
塔式起重機是建筑工地上應用得十分廣泛的一種起重機械，傳統(tǒng)的控制方式多采用交流饒線式電機串電阻的方法啟動和調速。
由于長期重載運行，頻繁正、反轉，沖擊電流很大，再加上有些場合工作環(huán)境差，電機的滑環(huán)、炭刷及接觸器經(jīng)常損壞，接觸器的觸頭燒毀、炭刷冒火、電機及電阻燒毀現(xiàn)象時有發(fā)生，線路復雜，回轉機構的軸承經(jīng)常需要更換，由于主卷揚機構大多是由兩個電機工作在一個軸上，高速電機處于工作狀態(tài)、則低速電機處于制動狀態(tài)，始終處于一個工作、一個制動的矛盾中，在由快速向慢速轉換時機械沖擊大，經(jīng)常發(fā)生打齒現(xiàn)象，曾經(jīng)出現(xiàn)過貨物已經(jīng)定位，工人已經(jīng)扶住纜繩，再由快速向慢速切換時，發(fā)生打齒現(xiàn)象，慢速電機制動失靈，非常危險。偶爾也會出現(xiàn)折軸的現(xiàn)象，故障率較高，對生產(chǎn)影響很大，維修量及維護費用也很高。
由于異步電機有著無可倫比的優(yōu)點：結構簡單堅固、價格便宜、易于維護，因此采用變頻器拖動三相異步電機的控制方式取代傳統(tǒng)調速方式，可以從根本上解決天車故障率高的問題，而且技術先進、節(jié)能顯著，是塔式起重機理想的傳動控制裝置。
一、起重機的基本構件
1.大車運行機構：用于拖動整臺起重機順著工地做“橫向”運動，由電動機、制動器、減速裝置和車輪組成。
2.小車運行機構：用于拖動吊鉤及重物順著橋架做“縱向”運動，也由電動機、制動器、減速裝置和車輪組成。
3.提升機構：用于拖動重物做上升或下降的起升運動，由電機、減速裝置、卷筒和制動器組成。大型起重機（超過10噸）有兩個起升機構：“主鉤”和“副鉤”，通?！爸縻^”和“副鉤”不能同時起吊貨物。
4.回轉機構：拖動橋臂以軸為中心做旋轉運動，由于防止跑偏，通常由雙電機、減速機構、制動器組成。
二、變頻控制的硬件結構：
在QTZ起重機中，起重量為8噸，提升機構采用Y200L-4型異步電機，功率30KW，轉速1500rpm；小車采用Y112M-4型異步電機，功率4KW，轉速1500rpm；回轉機構采用Y112M-4型異步電機，功率4KW轉速1500rpm，控制系統(tǒng)中，PLC主要功能是接受控制臺的指令，并檢測各種傳感器的信號，執(zhí)行預先設定好的程序步驟；變頻器的主要功能是接受PLC指令，按照程序命令調整電機的速度。
三、變頻器的選型與設置：
由于采用PLC為邏輯控制部件，所以變頻器和PLC通訊時采用開關量而不用模擬量，SJ300系列使用無速度傳感器矢量控制，具有離線、在線自整定功能，可以對任意三相異步電機進行矢量控制。選型時應該根據(jù)負載情況選大一檔，根據(jù)情況選用SJ300-370HFE、SJ300-055HFE，485通訊接口標準配置，便于滿足將來進行聯(lián)網(wǎng)升級的需要。在要求不高的塔吊中，可以不加速度反饋卡為了保證運行精度及運行可靠性，電機速度運行應該采用速度閉環(huán)控制，電機轉速的檢測由和電機同軸的旋轉編碼器完成，旋轉編碼器采用歐姆龍，要求1024脈沖、5V電壓。為使變頻器工作在最佳運行狀態(tài)，應該對拖動電機做一下自整定設定，變頻器遍可以自動識別并儲存電機相關的內(nèi)部參數(shù)，使變頻器能對該臺電機進行最佳控制。
四、變頻改造時注意問題：
1.回轉系統(tǒng)：主要特點：多采用分別拖動方式（即有兩臺電機拖動），調速范圍一般為6：1范圍內(nèi)；改造方案：采用變頻專用電機，兩臺電機共用一臺變頻器，采用偉創(chuàng)變頻器系列，可以采用矢量控制，使控制精度更精確。
2.小車拖動系統(tǒng)：主要特點：只用一臺變頻器，由于行程較短，故調速范圍較小，一般范圍在4：1。拖動方案：采用變頻專用電機，變頻器型號選擇偉創(chuàng)變頻器系列。
3.制動方法采用直流制動、再生制動和機械制動相結合的方法：
A、首先通過變頻調速系統(tǒng)的再生制動和直流制動把運動中的回轉或小車的轉速迅速而準確地降為“0”，待電磁制動器將軸抱住后再取消運行信號；
B、小車使用的變頻器，由于再生制動僅出現(xiàn)在降速過程中，再生電能通過制動電阻消耗掉即可。但對于回轉機構使用的變頻器，由于所需要的制動電阻容量較大，非但體積大，產(chǎn)生的熱量也很大，建議常備用。
C、防止溜鉤：在電磁制動器抱住之前和松開之后，極容易發(fā)生重物自由落體下滑現(xiàn)象，防止溜鉤現(xiàn)象應該注意的主要問題是：
（1）電磁離合器在通電到松開（或從斷電到抱住）大約需要時間0.6秒左右（根據(jù)型號大小而定）
（2）重物停住的控制過程（利用頻率到達信號，當工作頻率下降到設定頻率后輸出制動電磁鐵斷電信號）
（3）重物升降的控制過程
（4）使用變頻器“0速”150%轉矩功能
五、PLC系統(tǒng)結構：
在塔吊控制系統(tǒng)中，有大量的邏輯命令需要處理，這部分工作由PLC來完成，只有對眾多的邏輯信號進行正確的處理，才能控制變頻器拖動電機完成整個塔吊的整個工序。
六、本拖動系統(tǒng)的特點：
1.高可靠性（使用鼠籠機取代繞線式電機，消除電刷和滑環(huán)等薄弱環(huán)節(jié)）
2.高穩(wěn)定性，在數(shù)字設定情況下，頻率穩(wěn)定性為最大頻率的+-0.01%（-10OC~50OC），負載變化時，各擋速度基本不變。
3.高制動力矩，快速制動時，通過制動單元和再生電阻可達到0.01MS完成制動。
4.控制靈活，本系統(tǒng)可以根據(jù)現(xiàn)場情況很方便地調整各檔速度和加、減速的時間，使天車操作更靈活，反映更快；原系統(tǒng)由十分復雜的接觸器和繼電器系統(tǒng)進行的，故障率高，采用變頻后，控制系統(tǒng)可以大大簡化。
5.效率高：變頻調速屬于高效調速系統(tǒng)，運行效率高，發(fā)熱損耗少，無功損耗少，故節(jié)電率較高。
6.運行平穩(wěn)、精度高：變頻器可以實現(xiàn)軟起、軟停，非常平穩(wěn)，無沖擊，停車抱閘時沒有任何溜鉤現(xiàn)象，完全解決了天車的精確定位問題；
7.制動電磁鐵的壽命大為延長（原系統(tǒng)基本是在運動狀態(tài)下進行抱閘，而變頻調速可以在停住后抱閘，閘皮磨損將大為改善）；操作手柄不再受損（原操作手柄因受力較大屬于易損件，采用變頻器后，受力很?。?/p>
變頻器在QTZ80塔吊上成功應用，為其它起重機引入該系統(tǒng)提供了很好的借鑒作用，特別是在抓斗式起重機中，由于開抓動作、合抓動作、上升動作、下降動作等一系列動作要求比較嚴格，故PLC的作用更加突出，根據(jù)實測，在當前電價水平下，5噸塔吊每天運行8小時，每個月運行30天，大約12~18個月后，節(jié)約的電費便可以沖抵設備投資成本。
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