引言

起重機是在一定范圍內(nèi)垂直提升和水平搬運重物的多作用起重設備。橋式起重機的類型包括橋式起重機、特種起重機、門式起重機、裝卸橋等。動臂起重機包括汽車起重機、輪胎起重機、履帶式起重機、塔式起重機、門座起重機、浮式起重機和鐵路起重機，起重機是現(xiàn)代高層施工中必不可少的施工設備。特別是在建筑施工，裝卸貨物中擔任了極其重要的任務，對于保證施工工期和安全，降低施工成本，提高效率，減輕勞動強度起著不可代替的作用。

國產(chǎn)建筑機械制造工藝水平不斷提高，隨著變頻器在起重機上的廣泛應用，舒適性和安全性也越來越成熟，為國產(chǎn)建筑機械走向國際化奠定了基礎。

變頻調(diào)速原理

變頻調(diào)速的基本原理是根據(jù)交流電動機轉(zhuǎn)速關(guān)系得出的，交流電動機轉(zhuǎn)速關(guān)系為:

n=60f1(1-s)/p

式中 n--電動機轉(zhuǎn)速;

f1--供電頻率;

p-電動機的極對數(shù);

s--滑差率，s=(n1-n)/n1

n--電動機同步轉(zhuǎn)速。

由上式可知，若均勻地改變定子供電頻率f，就可以平滑地改變電動機的同步轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)調(diào)速運行。

在起重機的變頻調(diào)速系統(tǒng)中，一臺變頻器帶動電動機，所以采用開環(huán)形式的U/f、矢量控制及閉環(huán)控制。即根據(jù)所生電動機的轉(zhuǎn)速，適當?shù)匕凑展ゎl電源的頻率，而頻率的變化必然會引起電動機磁通的變化。為了充分利用電動機的鐵心，保持磁通恒定，就要使電壓和頻率的比值保持恒定(U1/f1=CΦm=常數(shù))。采用U/f控制的變頻器控制電路結(jié)構(gòu)簡單，成本低，多用于對精度要求不高的通用變頻器。

起重機的PLC變頻調(diào)速控制系統(tǒng)

起重機的變頻調(diào)速控制系統(tǒng)原理如圖4-1所示。PLC根據(jù)提升機的位置和速度信號向變頻器發(fā)出控制指令，變頻器根據(jù)指令控制起重機的動力系統(tǒng)。

同時當變頻器檢測出故障時，變頻器向 PLC發(fā)出信號，PLC根據(jù)控制指令使起保護作用的繼電器運作，切斷電源，從而保護起重機的動力剎車系統(tǒng)，達到可靠的安全系統(tǒng)。

圖4-1

變頻器特性

FR500/FR510 系列矢量控制變頻器主要定位為中高端市場的 OEM 客戶及特定要求的重載型負載應用場合，其設計靈活，內(nèi)嵌 FVC（FR510）、SVC、VF 控制于一身。

1.設計理念：

靈活相對市場應用空間有一定的提升，減小變頻器的安裝空間，提高電箱整體的扇熱空間。

2.適應電壓：

自適應額定輸入電壓三相 380 V（-15%～+30%）

3.控制模式：

多種控制方式，可廣泛應用于對速度控制精度、轉(zhuǎn)矩響應速度、低頻輸出特性有較高要求的應用場合。

性能特點

FR510S變頻器是一款針對高速主軸研發(fā)的工程伺服驅(qū)動器，具有豐富的I/O接口，具有調(diào)速范圍廣、響應速度快、控制精度高等特點，特別是具有響應速度快（25000轉(zhuǎn)加減速只需要0.8S），和控制精度高特點（閉環(huán)矢量控制下誤差為0.025%最高速度、電機振動速度在0.2mm/s以下）保證了高速電主軸能平穩(wěn)運行。

調(diào)速范圍寬，可實現(xiàn)有準確控制定位要求的作業(yè)

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(jié)構(gòu)的承載性能，延長了起重機的使用壽命

高集成度組件及高可靠性低壓電器，有效解決原電氣系統(tǒng)接線復雜問題，不僅降低了系統(tǒng)故障機率，而且易維護

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(xiàn)重物下滑，確保系統(tǒng)安全可靠

具有快速的動態(tài)響應，不會出現(xiàn)溜鉤，真正實現(xiàn)“零速交叉”功能。

FR500系列變頻器介紹

01FR500接線原理圖

圖4-2

02FR500系列制動電阻的選型

當變頻器帶大慣性負載減速或者是需要急減速時，電機會處于發(fā)電狀態(tài)，將負載能量通過逆變橋傳遞到變頻器直流環(huán)節(jié)，引起變頻器母線電壓抬升，當超過一定值時，變頻器就會報過電壓故障，甚者會導致變頻器內(nèi)部功率模塊過壓損壞，為防止該現(xiàn)象的發(fā)生，必須配置制動組件。

以下為推薦使用的制動電阻功率以及阻值。根據(jù)負載情況，用戶可以適當改變?nèi)≈担仨氃谕扑]的范圍內(nèi)。

圖4-3

起重機變頻調(diào)速系統(tǒng)調(diào)試

01FR500變頻器的調(diào)試

在確保主電路及控制電路接線正確的情況，系統(tǒng)開始上電調(diào)試。通過變頻器上的操作面板設置電機的參數(shù)，并選擇靜態(tài)自學習方式辨識電機，辨識完成后，設置控制模式，輸出頻率，加減速時間，繼電器 DO輸出方式，抱閘松開和鎖緊的檢測頻率及其它相應參數(shù)(其具體設置參數(shù)詳見各變頻器使用說明書)，參數(shù)設置完成后，按照起重機的國際實驗規(guī)則，將進行空載調(diào)試、額定負載調(diào)試及125%額定負載調(diào)試幾個階段。在調(diào)試時，若出現(xiàn)溜鉤現(xiàn)象，可適當調(diào)高抱閘頻率，但不宜設置過高，否則變頻器易報故障，一般設置在0.3~2Hz內(nèi)。

02參數(shù)表

圖4-4

起重機的安全調(diào)試

01超載測試和防墜測試

安全是提升機最重要的標準，在系統(tǒng)調(diào)試時必須按照國標進行安全測試。在空載測試時，可測試起重機上下限位、起重機限位開關(guān)是否按設計標準動作；在125%額定負載調(diào)試后，將超載保護器調(diào)整為110%，進行超載測試。

防墜測試，通常在起重機上安裝有防墜安全器，防墜安全器是起重機上重要的一個部件，要依靠它來消除吸盤，吊鉤墜落事故的發(fā)生，工地上使用中的起重機都必須每三個月進行一次墜落試驗，墜落試驗可通過提高變頻器輸出頻率，使電機驅(qū)動吊籠在模擬墜落的速度下，看防墜安全器是否動作。

02穩(wěn)定性測試

啟動時要注意設備移位的穩(wěn)定性，需要保持變頻器的同步運行達到雙向左側(cè)與右側(cè)的電機達到同步進行側(cè)移，禁止有速度差影響行車滑動帶來的摩擦損壞設備。

審核編輯：湯梓紅