變頻器在起重機行業(yè)中的應(yīng)用

寇增余

遼寧軒速傳動技術(shù)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(xiàn)了對變頻技術(shù)及微電子技術(shù)的應(yīng)用，完成了對交流電動機中電力設(shè)備的有效控制，優(yōu)化了電機中的電源頻率。在具體應(yīng)用時，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來完成開斷。同時，要想保證整個設(shè)備的節(jié)能效果，應(yīng)做好調(diào)速工作，根據(jù)電機的實際使用，對電源中的電壓進行調(diào)整。變頻器在實際的使用過程中，展現(xiàn)出了較強的使用性功能，展現(xiàn)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(xué)技術(shù)的推動下，變頻器技術(shù)不斷更新，使用范圍不斷擴展，自身的應(yīng)用技能水平也隨之而提高，在各個領(lǐng)域中均取得了良好的應(yīng)用。變頻器包括兩種類型：第一種為電流型，在實際的應(yīng)用過程中，是指將直流轉(zhuǎn)化為交流的過程。第二種為電壓型，在實際應(yīng)用過程中是指將電壓源轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣鞯倪^程[1]。

2 變頻器在塔式起重機當(dāng)中的應(yīng)用

2.1 變頻器在起升系統(tǒng)上的應(yīng)用

塔式起重機的起升機構(gòu)是4大機構(gòu)中對電控要求最高的系統(tǒng)之一，它既要求重物在起吊過程當(dāng)中保持相當(dāng)?shù)钠椒€(wěn)性，也要求速度響應(yīng)的及時性，更要求系統(tǒng)的高度安全性。在這個系統(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。對于速度響應(yīng)的及時性與重物起降的平穩(wěn)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(shù)設(shè)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(tǒng)的安全性設(shè)計，我認為應(yīng)該從3大方面進行考慮。首先，在起升機構(gòu)拖動重物啟動的瞬間，要求在起升機構(gòu)抱閘裝置打開前變頻器應(yīng)輸出一定的反向預(yù)轉(zhuǎn)矩，否則會出現(xiàn)開閘溜鉤現(xiàn)象造成安全事故。此外還應(yīng)設(shè)置制動抱閘閉合頻率。這一設(shè)置主要是為了防止重物在空中暫停時出現(xiàn)閉閘溜鉤現(xiàn)象。其次，對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(xiàn)實際速度與設(shè)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(fēng)速儀等）所發(fā)出的信號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

目前市場上大多數(shù)塔式起重機的回轉(zhuǎn)系統(tǒng)采用的是雙電機控制。由于電機所驅(qū)動的回轉(zhuǎn)機構(gòu)大臂長度多在60m以上，且均為剛性結(jié)構(gòu)，在大臂帶動重物回轉(zhuǎn)的過程中既要求回轉(zhuǎn)臂能快速停車，更要求定位準(zhǔn)確、平穩(wěn)，這就對回轉(zhuǎn)系統(tǒng)的電控設(shè)計提出了更高的要求。對于這種大慣量系統(tǒng)，我們可以選用帶渦流制動線圈的電機作為回轉(zhuǎn)機構(gòu)的動力系統(tǒng)，使渦流線圈參與到回轉(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)電機的驅(qū)動系統(tǒng)。變頻器、回轉(zhuǎn)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(tǒng)上的應(yīng)用

塔式起重機中的變幅機構(gòu)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(diào)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(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。這種控制方圖3變幅機構(gòu)主電路圖式比較簡單，但接線稍顯復(fù)雜，并且換擋速度不連續(xù)，對機械沖擊比較大，操作起來頓挫感強烈。因此大多數(shù)塔機的變幅系統(tǒng)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(gòu)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(fā)出[5]。

圖1 渦流模塊工作原理圖

3 結(jié)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(shè)備之一。從塔機的技術(shù)發(fā)展層面來看，塔機產(chǎn)品不斷推陳出新，而且新產(chǎn)品在生產(chǎn)效能、操作簡單、保養(yǎng)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(yīng)用，這使得塔機的操作性能得到極大改善。