变频器在建筑工地塔吊上应用.docVIP

变频器在建筑工地塔吊上应用 　　摘要:变频调速控制技术的发展十分迅速,人们越来越多的认识到使用变频调速的优越性,大有一统电控传动系统的势头,变频调速控制系统主要采用变频调速技术和可编程控制技术,真正实现了变频器在位势能负载上应用的作用,并达到软起、软停和将再生电能回馈电网的目的。可取代传统的起重机调速系统,使设备运转更平稳,更安全,适用于新设备的制造和既有设备改造。 　　关键词:塔吊 变频器 变频调速 　　中图分类号:TN77 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)04(c)-0130-01 　　随着我国建筑业的不断发展,建筑施工机械化水平的不断提高,建筑用塔式起重机已越来越普遍,从普通的多层建筑小区、房地产工程、高层建筑到大型的铁路工程、桥梁工程、电力工程、水利工程,到处都有塔机的应用。计算机辅助设计、微电子技术、程控语言控制技术都在塔机上得到了应用。 　　1 变频器的工作原理 　　变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。我们知道,交流电动机的同步转速表达式位: 　　n＝60f(1－s)/p (1) 　　式中n为异步电动机的转速; 　　f为异步电动机的频率; 　　s为电动机转差率; 　　p为电动机极对数。 　　由式(1)可知,转速n与频率f成正比,只要改变频率f即可改变电动机的转速,当频率f在0～50Hz的范围内变化时,电动机转速调节范围非常宽。变频器就是通过改变电动机电源频率实现速度调节的,是一种理想的高效率、高性能的调速手段。 　　2 塔吊起重机的基本构件及传统塔吊控制系统存在的问题 　　2.1 基本构件 　　(1)小车运行机构:用于拖动吊钩及重物顺着桥架做“纵向”运动,由电动机、制动器、减速装置和车轮组成。 　　(2)提升机构:用于拖动重物做上升或下降的起升运动,由电机、减速装置、卷筒和制动器组成。 　　(3)回转机构:拖动桥臂以轴为中心做旋转运动,由于防止跑偏,通常由双电机、减速机构、制动器组成。 　　2.2 传统塔吊起重机控制系统存在的问题 　　传统的塔吊驱动方案一般采用:(1)直接起动电动机;(2)改变电动机极对数调速;(3)转于串电阻调速;(4)涡流制动器调速;(5)可控硅串级调速;(6)直流调速。 　　前四种方案均属有级调速,调速范围小,无法高速运行,只能在额定速度以下调速;且低速就位性能差,长期低速运行会引起电阻器、涡流制动器严重发热;起动电流大,对电网冲击大;常在额定速度下进行机械制动,对起重机的机构冲击大,制动闸瓦磨损严重;功率因数低,在空载或轻载时低于0.2～0.4,即使满载也低于0.75,线路损耗大。 　　可控硅串级调速虽克服了上述缺点,实现了额定速度以下的无级调速,提高了功率因数,减少了起制动冲击,价格较低,但目前串级调速产品的控制技术仍停留在模拟阶段,尚未实现控制系统的数字化,因而在保护功能及系统监控方面还有待于发展。 　　直流调速系统具有很好的调速性能和起制动性能,很好的保护功能及系统监控功能,但必须采用直流电动机,而直流电动机制造工艺复杂,使用维护要求高,故障率高。 　　变频调速技术发展到今天已完全克服了上述不足,同时,对电动机要求不高,采用普通鼠笼型异步电动机即可(绕线型异步电动机也适用)。该电机制造工艺简单,使用维护方便,无论是在起重机老产品改造还是新产品设计,变频调速都是优选方案。 　　3 变频器装置的选用 　　通常用变频器的输出电流作为选择条件。以驱动单台电动机为例进行计算,变频器铭牌的输出电流IINV应满足下列两式: 　　IINV＞Ied 　　IINV＞K0I0/Kg 　　式中:Ied为电动机额定电流;I0为电动机最大工作电流,为静载电流和动载电流之和。当负载要求全压起动时,为电动机起动电流;K0为安全系数,重复短时工作制一般为1.0～1.1;Kg为变频器允许过载倍数,见使用手册。 　　当认为所需变频器容量过大时,可适当延长起动时间,减少动态电流值。在选择变频器时,还应考虑它所提供的制动能力,通常变频器本身具有制动能力,一般在短时间内提供20％额定值的制动力矩,在回转、起升机构中需较大制动力矩,则应考虑增加制动单元和制动电阻。 　　目前变频器已发展了几代,国内外适用于各类起重机上的产品也很多,根据目前国内起重机领域的使用情况,有几种产品较适于在起重机上使用。 　　国内英威腾CHV100起重机专用矢量变频器,采用先进的控制理论,具有优异的力矩控制性能,专业针对起重配套行业设计,可靠的抱闸控制、轻负载升速、快速停车、超速保护、预励磁、起动预转矩补偿、松绳检测、起重机操作模式、主从控制等特点,保证起重行业使用的安全性、可靠性和高效性;面向起重行业高、中端用户需求,有平移机构变频、全变频、能耗制动、回馈制动等多种成熟应用方案供用户选