試論變頻器在門座式起重機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

劉青川

摘 要：伴隨當(dāng)代控制技術(shù)、電力電子技術(shù)、通信技術(shù)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，變頻器技術(shù)日漸成熟，新產(chǎn)品以及新應(yīng)用屢見不鮮。近幾年來，伴隨變頻器的日漸普及，變頻器在港口設(shè)備方面獲得了普遍的運(yùn)用。門座式起重機(jī)也進(jìn)一步采取了變頻控制技術(shù)，掌握門機(jī)工況，科學(xué)的計(jì)算，變頻控制系統(tǒng)的選擇與門機(jī)運(yùn)行的可靠性以及安全性息息相關(guān)，現(xiàn)在我將對門座式起重機(jī)控制系統(tǒng)中變頻器的運(yùn)用策略進(jìn)行深入分析，以供參考。

關(guān)鍵詞：變頻器;門座式起重機(jī)控制系統(tǒng);應(yīng)用策略

1 變頻器在門座式起重機(jī)控制系統(tǒng)中的運(yùn)用策略

1.1 選用適宜的變頻器

將門座式起重機(jī)電機(jī)的相關(guān)功率充分結(jié)合起來，依據(jù)功率匹配的相關(guān)準(zhǔn)則，選取適宜的變頻器，按照起重機(jī)控制系統(tǒng)的相關(guān)要求，借助于閉環(huán)矢量的控制方式，經(jīng)過脈沖編碼器很好地反饋閉環(huán)的控制速度，變頻器的調(diào)速硬度很高，低頻轉(zhuǎn)矩特性也很好，這使得門座式起重機(jī)的調(diào)速動(dòng)態(tài)控制性能進(jìn)一步達(dá)到優(yōu)良。[1]同時(shí)，變頻器輸出的相關(guān)指令信號(hào)對起重機(jī)制動(dòng)器的松閘和抱閘進(jìn)行有效控制，如果變頻器具有很低的輸出頻率，那么起重機(jī)也具有很低的電機(jī)轉(zhuǎn)速，當(dāng)起重機(jī)的電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)一步接近于0的時(shí)候，門座式起重機(jī)的相關(guān)制動(dòng)器抱閘，充分降低了制動(dòng)片以及制動(dòng)轂之間的摩擦，進(jìn)一步提升了起重機(jī)的技術(shù)性能。

1.2 系統(tǒng)起動(dòng)以及調(diào)速

在門座式起重機(jī)控制系統(tǒng)中借助于變頻器，變頻起動(dòng)的時(shí)候?qū)Ξ惒诫妱?dòng)機(jī)的相關(guān)定子電壓以及頻率實(shí)施進(jìn)一步控制，進(jìn)而獲得起動(dòng)的相關(guān)性能。將門座式起重機(jī)的相關(guān)需求進(jìn)一步結(jié)合起來，充分減少起重機(jī)起動(dòng)時(shí)的電流，減小變頻器的相關(guān)運(yùn)行容量，并且對適宜的起動(dòng)時(shí)間進(jìn)行設(shè)定，對起重機(jī)起動(dòng)進(jìn)程中的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩實(shí)施轉(zhuǎn)換，這樣能夠進(jìn)一步降低起重機(jī)的起動(dòng)電流與損耗。[2]部分變頻器擁有轉(zhuǎn)矩以及矢量控制的作用，進(jìn)一步有效的限制電流，假如將起重機(jī)的相關(guān)轉(zhuǎn)速指令充分設(shè)置成階躍指令，門座式起重機(jī)控制系統(tǒng)憑借變頻器能夠?qū)﹄娏鬟M(jìn)行充分限制，而且起重機(jī)開始起動(dòng)的時(shí)候一般會(huì)攜帶重物，經(jīng)過變頻器的最大轉(zhuǎn)矩，進(jìn)一步起動(dòng)起重機(jī)。

1.3 拖動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

因?yàn)槠鹕约靶D(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)的要求非常嚴(yán)格，應(yīng)選取專用的電動(dòng)機(jī)。行走電動(dòng)機(jī)能夠進(jìn)一步選取一般的電動(dòng)機(jī)。在拖動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)里面應(yīng)進(jìn)一步注重重物上升的進(jìn)程中起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Ts非常大，一般超過轉(zhuǎn)矩TN的150%?？紤]到在具體工作中會(huì)出現(xiàn)的電源的電壓不斷下降等情況，通常情況下起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Ts應(yīng)選取額定轉(zhuǎn)矩的150%至180%。[3]因?yàn)橥蟿?dòng)系統(tǒng)都包含機(jī)械式的制動(dòng)器，一定要對電動(dòng)機(jī)和機(jī)械式制動(dòng)器動(dòng)作之間的進(jìn)一步配合進(jìn)行充分考慮。

1.4 電動(dòng)機(jī)選型

在門座式起重機(jī)中，因?yàn)榻?、升速時(shí)的電流非常大，應(yīng)求出降、升速轉(zhuǎn)矩的相關(guān)電動(dòng)機(jī)電流以及最大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。

電動(dòng)機(jī)容量PMN≥GNυ＼＼6120η

式中：GN——額定重量（kg）;η——機(jī)械效率;υ——額定線速度（m/min）。

1.5 選取變頻器的相關(guān)容量

變頻器的相關(guān)額定電流能夠通過下式進(jìn)一步求出：額定電流×K1K3＼＼K2<變頻器額定電流。

式中：K2——變頻器的過載能力，通常取為1.5;K3——余量，通常取為1.1;K1——所需最大轉(zhuǎn)矩和電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩比。

1.6 制動(dòng)方式

采取直流制動(dòng)以及再生制動(dòng)進(jìn)一步結(jié)合電磁機(jī)械制動(dòng)的措施。

（1）經(jīng)過變頻器調(diào)速系統(tǒng)的相關(guān)直流制動(dòng)以及再生制動(dòng)將旋轉(zhuǎn)以及起升的速度不斷降至0。需要對變頻調(diào)速系統(tǒng)里面一個(gè)主要部分進(jìn)行思考，即制動(dòng)電阻以及單元。制動(dòng)電阻以及單元用于對電能進(jìn)行充分釋放。[4]

電動(dòng)機(jī)的能量是：PDC=0.105×TM×NM×ηM×ηNV

制動(dòng)電阻以及單元應(yīng)該充分確保逆回變頻器的能量進(jìn)一步被消耗完，制動(dòng)電阻的相關(guān)阻值應(yīng)由平均放電容量進(jìn)一步?jīng)Q定。

按照相關(guān)歐姆定律

P=VI=V2＼＼R

R=VDC2＼＼PDC

R=VDC2＼＼0.105×TM×NM×ηM×ηNV

式中：NIM即電機(jī)轉(zhuǎn)速;TIM即電機(jī)軸轉(zhuǎn)矩;VDC即變頻器內(nèi)部直流電壓;ηNV即變頻器效率;R即制動(dòng)電阻阻值;ηM即電機(jī)效率。思考到電阻溫度以及連線等效應(yīng)，再生制動(dòng)電阻的相關(guān)阻值大約是1.2R。

（2）關(guān)于起重機(jī)來說，一般會(huì)有重物在空中進(jìn)一步停留一段時(shí)間，而變頻調(diào)速系統(tǒng)盡管可以使重物逐漸靜止，可因外界因素對設(shè)備的進(jìn)一步干擾。[5]于是，還需要通過電磁制動(dòng)器有效實(shí)施機(jī)械制動(dòng)。

2 結(jié)語

綜上所述，門座式起重機(jī)控制系統(tǒng)通過PG矢量控制，響應(yīng)快以及穩(wěn)定性好、可靠性非常高。起重機(jī)借助于變頻器驅(qū)動(dòng)后，提升了整機(jī)性能，如節(jié)能效果明顯、操作靈活以及效率高;能夠行走平滑穩(wěn)定;電動(dòng)機(jī)可靠性高與構(gòu)造簡單，可以運(yùn)用于惡劣環(huán)境下，進(jìn)一步優(yōu)化了維護(hù)性能;提升了安全性能;變頻器能夠降低起動(dòng)過程中對電網(wǎng)的不斷沖擊，提升了電網(wǎng)的用電品質(zhì)。

參考文獻(xiàn)：

[1]徐勇，朱志忠，張智華.基于PLC的門座式起重機(jī)控制系統(tǒng)模擬器的設(shè)計(jì)[J].清遠(yuǎn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2018.

[2]孫學(xué)安.門座式起重機(jī)變頻器的改造及應(yīng)用[J].電工技術(shù)，2018（4）：1-2.

[3]馬國華.PLC與變頻器在橋式起重機(jī)控制系統(tǒng)改造中的應(yīng)用探索[J].中國設(shè)備工程，2017（4）：63-64.

[4]李海東.橋式起重機(jī)控制系統(tǒng)改造中PLC和變頻器的應(yīng)用[J].科技風(fēng)，2017（11）：167.

[5]彭文.港口門座式起重機(jī)電氣控制系統(tǒng)改造設(shè)計(jì)[J].福建交通科技，2017（1）.