變頻器在起重機行業中的應用

寇增余

遼寧軒速傳動技術有限公司 遼寧大連 116000

1 變頻器概述

變頻器在實際的使用過程中，實現了對變頻技術及微電子技術的應用，完成了對交流電動機中電力設備的有效控制，優化了電機中的電源頻率。在具體應用時，變頻器主要是用于電壓及電源頻率的調節和輸出，使用IGBT來完成開斷。同時，要想保證整個設備的節能效果，應做好調速工作，根據電機的實際使用，對電源中的電壓進行調整。變頻器在實際的使用過程中，展現出了較強的使用性功能，展現出來的保護性租用包括過壓保護、過載保護、過流保護等。在科學技術的推動下，變頻器技術不斷更新，使用范圍不斷擴展，自身的應用技能水平也隨之而提高，在各個領域中均取得了良好的應用。變頻器包括兩種類型：第一種為電流型，在實際的應用過程中，是指將直流轉化為交流的過程。第二種為電壓型，在實際應用過程中是指將電壓源轉變為交流的過程[1]。

2 變頻器在塔式起重機當中的應用

2.1 變頻器在起升系統上的應用

塔式起重機的起升機構是4大機構中對電控要求最高的系統之一，它既要求重物在起吊過程當中保持相當的平穩性，也要求速度響應的及時性，更要求系統的高度安全性。在這個系統中糅合了重量限制器、力矩限制器、高度限制器，還有風速儀等安全裝置，這些裝置都與重物起降的速度有密切的聯系。對于速度響應的及時性與重物起降的平穩性我們可以通過變頻器的加減速時間、各段速度頻率的合理匹配等參數設置來加以解決[2]。安全對于塔機來說是重中之重，而對于起升系統的安全性設計，我認為應該從3大方面進行考慮。首先，在起升機構拖動重物啟動的瞬間，要求在起升機構抱閘裝置打開前變頻器應輸出一定的反向預轉矩，否則會出現開閘溜鉤現象造成安全事故。此外還應設置制動抱閘閉合頻率。這一設置主要是為了防止重物在空中暫停時出現閉閘溜鉤現象。其次，對于大噸位的起升系統，其速度控制最好使用閉環控制，即使用編碼器。這樣系統會時刻檢測起升速度，對于低速啟動和高速運行都有一個安全的判斷，以免出現實際速度與設定速度之間的差值過大，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、風速儀等）所發出的信號一定要在變速邏輯中加以體現[3]。

2.2 變頻器在回轉系統上的應用

目前市場上大多數塔式起重機的回轉系統采用的是雙電機控制。由于電機所驅動的回轉機構大臂長度多在60m以上，且均為剛性結構，在大臂帶動重物回轉的過程中既要求回轉臂能快速停車，更要求定位準確、平穩，這就對回轉系統的電控設計提出了更高的要求。對于這種大慣量系統，我們可以選用帶渦流制動線圈的電機作為回轉機構的動力系統，使渦流線圈參與到回轉系統的穩定性與平穩性控制當中[4]。因此我們可以選擇集成了渦流控制的麥格米特MV600L變頻器作為回轉電機的驅動系統。變頻器、回轉電機、渦流線圈與渦流模塊之間的工作原理如圖1所示。

2.3 變頻器變幅系統上的應用

塔式起重機中的變幅機構就是改變所吊重物幅長的裝置。對于建筑工地上常見的水平臂塔式起重機，它是通過大臂橫梁上載重小車的往返運動來調整吊鉤覆蓋的幅度范圍，從而達到變幅的目的。對于變幅系統的速度控制，目前一般有兩種控制方式。一種就是選用雙速或三速電機。這種控制方圖3變幅機構主電路圖式比較簡單，但接線稍顯復雜，并且換擋速度不連續，對機械沖擊比較大，操作起來頓挫感強烈。因此大多數塔機的變幅系統選擇變頻器控制載重小車的行走速度。由于載重小車只做水平移動，因此我們只需要使用變頻器的V/F控制模式即可。對于變頻器的DI信號則來自PLC，因此在PLC控制邏輯中需要考慮變幅機構的換速邏輯，防止載重小車以過高的速度沖向臂尖或塔身，造成意外。載重小車的剎車信號也由變頻器Y1端子發出[5]。

圖1 渦流模塊工作原理圖

3 結語

我國是一個基建大國，而塔式起重機幾乎是最常見的也是最重要的基建設備之一。從塔機的技術發展層面來看，塔機產品不斷推陳出新，而且新產品在生產效能、操作簡單、保養便捷和運行可靠等方面均有很大提高，特別是變頻器在塔機上得到了廣泛的推廣和應用，這使得塔機的操作性能得到極大改善。