变频器在起重机系统中的运用

1、 变频器在起重机系统中的运用 一、概述 随着我国建筑业的不断进展，建筑施工机械化水平的不断提高，对塔机的制造质量和整机技术水平的要求也越来越高。塔机的各个传动机构所采纳的方式、掌握系统的技术水平、用户的可操作性和可维护性基本上就体现了整个塔机的技术水平和档次。而在这几个机构中，最为重要也是最具有技术代表性的是起升机构，它掌握功率最大、调速范围最宽、出故障后的修理难度也最大。而且该系统在变速过程所产生的机械冲击的大小将直接影响塔机结构件的疲惫损伤程度。为了改进其性能，国内各主机生产商在起升机构的调速掌握技术上已花了很多工夫，得到了长足的进步。从整体上看，绝大多数采纳的是传统的单电机传动，以带涡流

2、制动器的绕线式电机和多极电机调速的方案为主。这些传统的调速方案，要想达到较宽的调速范围，其途径不外乎设计制造大功率、宽调速范围的非标电机，如：采纳带涡流制动器的多极绕线式电机或制作大极差的多速电机等。由于塔机起升机构所需要的较高调速要求不但给电机生产厂商带来了较多的质量掌握难题，而且也增加了掌握回路和电机的制造成本，降低了系统牢靠性。更有甚者，随着用户对塔机的起吊力量要求越来越大，传统掌握方式已经越来越感觉到力不从心，不论是上述技术的可实现性，其制造成本以及使用性能等方面也存在一些问题。所以，我们不得不寻求更抱负的新的调速掌握技术。鉴于以上的缘由，国内外的专业生产商在塔机的起升调速方式上进行了

3、较多的新技术应用尝试，比如：采纳多极电机的调压调速，引进变频调速等。渐渐地，随着变频技术的不断进展，不断地被人们熟悉，它以肯定的优势超越了其他的任何调速方案，其优点数不胜数，如：零速抱闸，对制动器无磨损；任意低的就位速度，可用于精确吊装；速度的平滑过渡，对机构和结构件无冲击，提高了塔机的运行平安性；极低的起动电流，减轻了用户电网扩容的负担；几乎任意宽的调速范围，提高了塔机的工作效率；节能的调速方式，削减了系统运行能耗；单速的鼠笼电动机保证了机构的运行牢靠性厖。正是由于这些明显的特点和优势，国外的塔机制造商所推出的新一代塔机的起升机构也大多采纳变频调速方案，如POTAIN，LIEBHERR等世界

4、闻名公司。同时我们认为，随着变频器价格的不断降低，牢靠性不断提高，变频技术肯定能在塔机上得到广泛应用，这将对产品的平安运行和削减运行能耗都有重要的意义。为了普及变频技术，加深对变频调速方案的了解，本文将对变频技术在塔机起升机构上的应用作一探讨。二、常规变频起升机构1结构介绍变频调速技术在塔机各传动机构的应用在我国已经有近10年的时间，虽然取得了一些胜利的应用阅历，并且也有不少的变频起升机构现在正在工地正常运行，但与其他行业相比，变频调速技术在塔机上的应用还远远未达到应有的程度，其中有成本的缘由，也有技术的缘由。国内和国外目前所采纳的典型方案，从技术上来讲，大同小异，不同点在于：（1）变频器的品

5、牌不同，其采纳的掌握回路不同；（2）系统是开环（不带PG）或者是闭环（带PG）（3）机械结构的形式的不一样：L型布置、型布置或一字型布置等；（4）减速机的类型不一样，如：圆柱齿轮减速机或行星减速机；是定速比或可变速比等。就传动掌握技术而言，以上所述差异并未涉及掌握方式的转变，均为采纳一台变频器掌握一台电动机进行调速的典型模式，也可称其为常规变频起升机构。在全部的这些常规变频机构中，LIEBHERR公司在EC-H型塔机上装配的变频起升机构的特点最为突出，它采纳250V电动机和与之匹配的变频器，配置可变速比的减速机，L型布置。该方案具备较好的起升速度特性，其缺点是系统成本高，而且部件通用性差。2常

6、规变频起升机构的设计要点（1）电动机极数和功率的校核当起升机构的基本参数（如：最大起重量、最高工作速度等）给定后，就要对电动机的极数和功率进行确定和计算，其设计要点是：a）电动机输出转速应小于3000转/分（由减速机输入级的工作转速限制）；b）系统最高工作频率应小于100Hz（频率越高，电动机的损耗功率就越大，将破坏恒功率特性，起吊力量大幅度降低而无实际应用价值）；c）电动机额定转矩用于校核最大起重量（考虑总传动比、效率、倍率等）；d）电动机的额定功率用于校核高速时的起重量（考虑总传动比、效率、倍率等，假如频率接近100Hz，应考虑有效功率降低1015%）。在选择电机功率时，依据以上的条件就能

7、基本确定减速机的减速比与电动机功率和极数。（2）电控系统的设计a）变频器的选取当系统的电动机确定后，就可着手进行掌握系统的设计。首先是变频器的选型。现在市场上的国内外变频器品牌不少，掌握水平和牢靠性差别较大，技术上大体可分为V/F掌握、矢量掌握和DTC直接转矩掌握三种。用于塔机的起升机构，建议最好选用具有矢量掌握功能或者是具有DTC直接转矩掌握功能的变频器，这样的变频器品牌较多，设计者可依据自己的熟识程度、技术支持力度、其他行业厂的使用状况等因素来选择。由于变频器品牌的不同，相同功率下变频器的过载力量和额定电流值也不完全全都。所以，选择变频器容量时，不单要看额定功率的大小，还要校核额定工作电流

8、是否大于或者等于电动机的额定电流，一般的阅历是选择变频器的功率大于电动机功率1030%左右。b）能耗电阻的选取作为起重用变频系统，其设计的重点在于电动机处于回馈制动状态下的系统牢靠性，由于这种系统出故障往往都发生在重物下降时的工况，如溜钩、超速、过压等。也就是说重物下降工况时变频系统的性能好坏将直接影响整个起升机构能否平安运行。这就要求设计人员清晰地了解变频传动系统的回馈工作过程，才能做到心中有数。大部分变频器的产品说明中，对如何选择能耗电阻的电阻值和功率并没有特别清晰的描述，而且往往按其推举的标准配置并不能完全满意起重工况的要求，同时有关这方面论述的文章也不多见，所以在变频起重掌握系统的设计中，电阻参数选择显得有些混乱。本文将对电机工作在回馈制动状态时系统的工作机理进行定性的分析，读者可以通过这些分析进一步得到有关电阻参数的计算方法。电阻值的选取基本可以按变频器样本给出的参数确定，基本原则是，考虑直流回路的电压（重物下降工况时将超过600VDC）状况下，电阻上的电流不超过变频器的额定电流。电阻功率的选取要精确地选择电阻的功率是特别重要的，若选择太大，会增加系统成本，太小就会造成运行的不行靠。但要合理精确地选择能耗电阻的