分析起重机中变频器的应用

分析起重机中变频器的应用
作者：孙建强
来源：《名城绘》2020年第04期
摘要：随着驱动技术的快速发展，各式各样的变频器如今已经应用到了各行各业。

起重机作为基建领域最常见的工程设备，为我国的基础建设立下了汗马功劳。

本文就针对起重机中变频器的应用进行了简要分析。

关键词：起重机;变频器;应用
1起重专用变频器调速系统特点
起重机的变频调速系统采用变频调速技术和可编程控制（PLC）技术，真正实现了变频器在位势能负载上的应用，取代了传统的电机转子调阻调速系统。

该系统電控线路由变频器和PLC及电源进线开关、线路接触器、辅助开关、辅助继电器等外围电气器件组成。

PLC（可编程逻辑控制器）根据系统设定和检测参数控制起重机的启动、制动、停止、可逆运转及调速运行，使起重机实现平稳操作，提高运行效率，改善超负荷作业，消除启动和制动时的冲击，减少电气维护工作量，降低电能消耗，提高了功率因数，同时系统还可以实现过电流、过电压、欠电压和输入缺相保护，以及实现变频器超温、超载、超速、制动单元过热、I/O故障保护，并能实现电动机故障保护等。

2变频器的电气控制原理、选型和调试
现以36吨集装箱门吊变频系统的起升机构为例，对变频调速控制系统进行论述。

2.1系统构成
系统构成如下图所示。

图中：M——变频电机DZ——制动器
FJ——风机VVVF——变频器
PLC——可编程逻辑控制器
PG——编码器
ACL——三相交流动力电源
MCCB——断路器MC——接触器
RB——电阻器
2.2电气控制原理
1）动力回路
a三相交流电（380V/50HZ）——滑触线或吊车电缆卷筒引入——电源柜的断路器等MCCB——ACL——变频器VVVF——起升变频电机
b三相交流电（380V/50HZ）——滑触线或吊车电缆卷筒引入——电源柜的断路器等MCCB——ACL——起升柜接触器——起升制动器及风机
2）控制回路
a联动台——PLC——VVVF——控制电机、制动器及风机的动作
b人机界面——PLC——VVVF——控制电机、制动器及风机的动作
cPG（编码器反馈信号）——PG卡——PLC——VVVF——控制电机动作
d重量检测机构（如超载限制器）——PLC——VVVF——控制电机动作
e风速仪——PLC——VVVF——控制电机动作
f限位开关——PLC——VVVF——控制电机动作
起升机构采用闭环矢量控制，旋转编码器装在电机轴端上，将转速等信号经PG卡输入PLC。

PLC按逻辑程序将设定信号与反馈信号进行比较运算后输出指令来控制电机的频率、励磁电流及相位等，使变频器的输出无限接近比较精确的设定值，最高可达到0.05%，形成了输入——反馈——比较——输出——反馈——输入的闭环系统。

矢量控制就是仿照直流电动机的调速特点，使三相异步交流电动机的转速也能够控制两个垂直的直流磁场。

其中，转速的反馈作用是使变频器所驱动的电动机的转速能严格地按照变频器设定转速值保持相对一致。

因此，电动机具有较硬的机械特性和很高的动态响应能力。

2.3起重机变频调速控制系统主要部件选型
1）电机的选型
用变频器拖动的电机启动、制动力矩如下表所示。

起升电机功率计算公式为：PN=Q.ν/1000η=36000*9.8*9.9/60/1000/0.85=68KW
选用了新大力变频电机YZP315S2-8M75KW。

2）变频器选型
变频器选型要求为：a低频转矩响应特性好（零转矩功能）;b能够四象限运行;c抱闸时序的软件支持。

变频器选用了安川CIMR-HB4A0216。

3）可编程逻辑控制器PLC选型
PLC应具有逻辑锁定、上限、超重保护、异常自诊断、代码显示、遥控器界面、起升控制、空钩高速转换、负载均衡等功能。

PLC选用三菱FX2N-128MR。

2.4调试
1）安全事项
调试前必须注意以下事项：a上电前，认真检查变频柜的电源输入端R、S、T与输出端U、V、W接线的正确性，否则会损坏变频器。

b中间直流回路电压在断电后5分钟才会降到安全电位，所以在断电后5分钟内严禁接触变频器，以防触电。

c变频器与电机必须可靠接地，防止由于漏电流而引起触电。

3结语
综上所述，本文重点介绍了起重机专用变频器的系统特点、变频器的电气控制原理及选型、安装、调试，以期为铁路货场的吊车司机及维修电工了解这方面的知识提供帮助，使其能更好地操作或维护起重机这种特种设备，能够安全使用吊车，快速排除故障，延长吊车使用寿命，提高装卸效率，保障货运安全，为铁路货运做贡献。

参考文献：
[1]蔡玉春.变频器技术在桥式起重机中的应用改造[J].浙江冶金，2014（01）：40-42.
[2]蔡红生.变频器技术在港口门式起重机上的应用与探讨[J].建设科技，2015（24）：128-129.
（作者单位：营口港务集团有限公司机械分公司）。