起重机变频调速系统与常规控制方按比较

起重机电控变频调速系统与常规控制设计方案比较
（40T龙门吊）
一、技术可行性
（一）常规控制系统存在的问题
在国内，起重机设备上电气传动以前普遍采用绕线型异步电动机转子串多级电阻的调速，即常规控制，门式起重机是最主要的装卸作业设备，它担负着集装箱、大型包装箱和成捆货物的装卸任务，对其安全性、可靠性要求很高。

目前龙门式起重机主要采用主付钩两套卷扬系统，由于电气传动调速和控制方式的落后，存在有以下问题：
1、系统可靠性不高，绕线式异步电机对滑差要求较高，而且其调速精度受机械部分的限制，调速范围小。

2、安全性能差，系统运行不平稳，空中定位差，事故隐患大，
3、能量浪费严重，成本较高。

采用电阻调速，能量完全消耗在电阻上，浪费严重。

4、故障多，维修量大，主要有以下几方面：
（1）采用绕线式异步电机，结构比笼式电机复杂得多，尤其是转子滑环部分，经常出现烧坏的现象，而且维修很不方便。

（2）系统采用串电阻调速，电机、机械传动部件工作时冲击大，电机及电气系统过热、传动部件磨损、断轴、切齿情况严重，故障多，影响门吊的安全、可靠性，从而影响门吊的装卸作业和机械使用效率，增加维修成本降低经济效益。

（3）系统的电气系统采用分立电器元件，接线复杂，再加上部分元器件质量不过关，容易发生故障，影响门吊的安全作业。

5、司机违章操作不可避免，主要在主、付钩起升或下降过程中，靠打反档代替制
动的现象时有发生，影响门吊传动部件、制动系统的可靠性，故障频繁。

同时，门
吊的作业过程中存在较大的人身、机械和货物的安全隐患.
因此,常规传动调速及控制已越来越不适应提高工作效率,降低作业成本,提高安全性可靠性和适应集装箱发展的需要,现在的起重机较少采用.
（二）变频控制系统的特点
起重机电气传动系统采用目前为止国际上先进的计算机总线控制方案，即“彩色触摸屏+PLC+变频调速”,以实现整机监控,是一种趋势,PLC实时自动控制及优良的变频调速功能,能实现平稳操作,提高运行效益,改善超荷作业,消除制动冲击,减少电气维护,降低电能消耗,提高功率因数均可取得良好的实效.采用现代的交流变频调速和可编程控制技术,使系统会具有如下功能:
1)彩色触摸屏随时监测吊具的高度和高差及各机构的运行装状态,在卷筒上安
装光电编码器,组成矢量闭环控制系统,将信号反馈至PLC,由PLC来控制和确保起升位置与速度的同步性能;
2)能实现系统的软启动,低速稳定运行,软停止,降低了机械传动的冲击,明显
改善钢结构性能.
3)调速范围宽,可实现定位精确度高的性能.
4)高集成度组件及高可靠性的低压电器,有效解决原串电阻调速接线复杂问题,
降低了系统故障率.
5)无级调速,高传动效率98%,几近于1的Cos∮值;
6)零速时满转矩输出,即使制动器松动或失灵时也不出现重物下滑,确保系统安
全可靠.
7)具有快速的动态响应,不会出现溜钩,并真正实现零速交叉”功能,
8)具有与起重机操作相适配的相应软件
9)通过人机界面进行系统故障自检功能,大幅度地减少维修时间和费用
10)具有多重接口,能方便实现电子网络控制和监测
11)采用变频调速控制以后可以完全杜绝司机违规操作.
(三)变频控制系统的设计
集装箱龙门吊系统分为升降、大车运行和小车运行三部分,采用日本安川616G5A系列起重机专用变频器和日本三菱可编程控制器,进口或国产低压元器件组成的控制系统, 日本安川616G5A系列起重机专用变频器具有如下特点;
a、具有全程磁通矢量控制点,具有可靠的力矩控制,采用磁通检测和神经网络控制技术,直接控制电机的力矩，当采用PG闭环控制时，可以提供埝零速全转矩控制。

B、具有宽范围当然精确控制，不论负载如何变化，都能从1＼100低速度至高速度的高精度运转。

C、将有害的输入波形畸变减至最小，减小了电机噪音，
D、优秀的伺服响应特性，对急速负载波动有很强的适应性。

E、功能齐全的多功能输出端，方便了控制。

四）可编程控制器的设计
系统的控制部分采用日本三菱公司的FX系列可编程控制器来实现，替代传统的继电器，具有控制先进、可靠性高、接线简单、编程和修改方便等特点，可编程控制器负责对系统所有的输入、输出控制点和运算的控制，并负责与全中文触摸式故障监测系统的通讯．
五）全中文触摸式故障监测系统
采用台湾罗升公司的人机界面，具有全中文、触摸式、大显示屏（9”）和通讯
性能好的特点．通过与可编程控制器的通讯，实现以下功能：
1）状态监视功能。

对各个机构的运行状态的参数进行监视，如起升速度、起升方向、制动器状态、次数等参数都能实时监视，方便司机对该机构运行状态的了解。

2）故障检测功能。

对各个机构的控制点、运行状态进行实时监测，一旦系统的哪个部位出现故障，系统马上显示故障的发生点以及故障处理方法、可方便、快速地帮助维修人员查找并处理故障。

３）说明书功能，说明书包含集装箱龙门吊变频系统的介绍、变频器的使用说明、故障的处理方法及对照表，可方便司机和维修人员对门吊控制系统的了解。

顶有排水坡度。

有适应最大维修单件设备的出入口，并配套与其适应的起吊设施，方便将最大单件设备吊进、吊出。

顶板厚度≥3毫米，房内噪声≦90分贝。

机器房底设一维修平台，该平台应考虑维修的方便性，高度及位置要合理。

为减少机器房的惯量，尽可能减轻机器房的重量。

12.2电气房
电气房与机器房分隔布置,由新型夹泡沫塑料的喷塑材板制成,具有良好
的隔热密封性能.装有密封性能良好的铝合金门窗,采用导轨式钢质推拉门.电器房设有防震型空调器,空调器的配置需满足室内温度为18-25℃的要求,采用“科龙”品牌.控制柜正面与壁的距离不小于750mm.顶部有坡度,便于排水.电气房与电阻箱隔离并具有良好的通风设备.地面铺绝缘胶垫.
为减少小车重量,可在门腿的适当地方设一小型电气房.
13. 电控设备
13.1概述
动力回路用AC380V电源控制,信号回路用隔离变压器供电AC380V/220VAC 或380V/DC24V.
配电设备的设计和选择,将考虑先进性,可靠性和操作的方便,室内电控设备按防尘条件考虑,室外电控设备按防水、防尘条件考虑，全部选用适合港口起重机械使用的电气设备。

电气设备参照“IEC”国际电工委员会标准。

控制屏上的开关与门有机械联锁。

开关柜为金属封闭结构。

起升机构开关柜配一运行小时累加器。

起升机构、小车、大车机构均采用变频调速，整机电控系统由武汉港迪自动化公司配套。

变频器选用日本安川产品。

采用PLC控制器参与传动系统的调速控制。

PLC采用日本欧姆龙的产品。

PLC输入输出的开关量信号，均应有相应的发光二极管和模拟插孔。

便于对。