2021-11-16
變頻器在塔式起重機起升機構的方案
前期塔式起重機在起升機構中應用變頻技術以日本安川變頻器為主，主要應用于中大塔機，同時4繩最大起重量≤6t的小中型塔機競爭激烈，成本控制嚴格，所以變頻器應用極少。隨著電力電子技術的發(fā)展，國產變頻器技術日益成熟，性能價格優(yōu)勢明顯，廣泛應用于中小塔機已經成為現實。
1、偉創(chuàng)變頻器簡介
AC80系列變頻器是偉創(chuàng)電氣推出的代表未來變頻器發(fā)展方向的新一代模塊化高性能變頻器。與傳統意義上的V/F變頻器相比，在滿足客戶不同性能、功能需求方面，它不是通過多個系列產品來實現（從而增加額外的制造、銷售、使用、維護成本），而是在客戶需求合理細分的基礎上，進行模塊化設計，通過單系列產品的多模塊組合，創(chuàng)建一個客戶化量身定做的平臺。是國內少有的幾家真正擁有磁通矢量技術的變頻器。該系列變頻器采用優(yōu)良的無速度矢量控制策略使其具有較快的動態(tài)響應，先進的電流限制技術和硬件優(yōu)化設計，能保證在負載頻繁波動的情況下，變頻器不跳閘。并具有以下特點：
A、可靠性完善的可靠性設計方案：如冗余設計，降額設計等，所有元器件全部采用工業(yè)或軍工等級；專業(yè)化的制作平臺，從而保證整機的可靠性。
B、軟啟動相比工頻起動方式，采用變頻器控制可以減小機械部分震動和構架的沖擊，為用戶節(jié)省了維護的費用，運行穩(wěn)定。
C、高啟動轉矩
采用高性能磁通矢量控制模式，低頻段提供穩(wěn)定高輸出轉矩。
2、工藝介紹
中小型塔式起重機典型規(guī)格QTZ315塔式起重機，應用廣泛；2倍率主要技術指標為：最大起升重量3t，起升速度52/26/5.5m/min，起升機構15/15/5.5kW的4/8/32多極電機，減速機速比I=12.5，滾筒直徑300mm。
3、參數計算
起重機變頻調速系統由主令控制器或電位器做為輸入給定，通過變頻調頻調速電控設備、荷重測控儀、限位開關、制動器等配合使用，來控制起重機的起升機構等交流變頻異步電動機起、制動、可逆運轉與調速。
設備選型參數：動滑輪2倍率，起升機構18.5kW的4極異步鼠籠電機，減速機速比I=31.5；滾筒直徑300mm，即I=31.5,R=D/2=150mm=0.15m,Nn=1450轉/分,Pn=18.5kW。
A、最大起升重量的計算
Pn=2*π*Nn*Tn/60*1000
得：Tn= Pn*1000*60/2*π* Nn=18.5*1000*60/2π*1450=121.9Nm
得理論起升重量為：F=2*Tn*I*/R*10000=2*121.9*31.5/0.15*10000=5.1198T
考慮傳動效率為0.64，則最大起升重量為：Fmax=0.64*F=0.64*5.1198=3.28T
與要求的最大起升重量相比有1.1倍保險系數，基本符合要求。
B、最大起升速度計算
Vmax=π*D*Nn/2*I=π*0.3*1450/2*31.5=21.7 m/min
根據上式可知，變頻模式下，電機的最大起升速度降低了很多，主要是考慮到節(jié)約成本，在市場上有競爭力，設計時相關硬件成本估算到最優(yōu)化；通過縮短啟動和就位時間，空鉤高于50Hz運行等多種協調方法，使得實踐中并不明顯感覺速度減慢。
4、性能特點
采用先進的現代交流變頻調速技術對塔式起重機電力拖動系統進行技術改造，使起重機實現平穩(wěn)操作，提高運行效率，改善超負荷作業(yè)，消除起制動沖擊，減少電氣維護，降低電能消耗，提高功缺因數等均可取得良好實效。同時還具有過電流、過電壓、欠電壓和輸入缺相保護，以及變頻器超溫、超載、超速、制動單元過熱、I/O故障保護、電動機故障保護等，變頻調速方法具有如下顯著特點：
A、調速范圍寬，可實現有準確控制定位要求的作業(yè)；
B、軟啟動、軟停止的功能降低了機械傳動沖擊，可明顯改善鋼結構的承載性能，延長了起重機的使用壽命；
C、高集成度組件及高可靠性低壓電器，有效解決原電氣系統接線復雜問題，不僅降低了系統故障機率，而且易維護；
D、電動機在零速時，能全力矩輸出，即使制動器松動或失靈時，也不會出現重物下滑，確保系統安全可靠；
E、具有快速的動態(tài)響應，不會出現溜鉤并真正實現“零速交叉”功能；
F、專用負荷重量測控儀并配以相應軟件，起升速度可隨負荷重量變化自切換，實現“輕載快速，重載慢速”的作業(yè)要求；
G、系統所用變頻器，具有自動節(jié)能操作模式，能較大提高系統的功率因數和整機工作效率，節(jié)能效果顯著，平均節(jié)電率可達20%以上。