1.结构介绍 变频调速技术在塔机各传动机构的应用在我国已经有近10年的时间,虽然取得了一些成功的应用经验,并且也有不少的变频起升机构现在正在工地正常运行,但与其他行业相比,变频调速技术在塔机上的应用还远远未达到应有的程度,其中有成本的原因,也有技术的原因。 国内和国外目前所采用的典型方案,从技术上来讲,大同小异,不同点在于: 就传动控制技术而言,以上所述差异并未涉及控制方式的改变,均为采用一台变频器控制一台电动机进行调速的典型模式,也可称其为常规变频起升机构。在所有的这些常规变频机构中, LIEBHERR公司在EC-H型塔机上装配的变频起升机构的特点最为突出,它采用250V电动机和与之匹配的变频器,配置可变速比的减速机,L型布置。该方案具备较好的起升速度特性,其缺点是系统成本高,而且部件通用性差。 2.常规变频起升机构的设计要点 (2)电控系统的设计 a)变频器的选取 由于变频器品牌的不同,相同功率下变频器的过载能力和额定电流值也不完全一致。所以,选择变频器容量时,不单要看额定功率的大小,还要校核额定工作电流是否大于或者等于电动机的额定电流,一般的经验是选择变频器的功率大于电动机功率10~30%左右。 b)能耗电阻的选取 大部分变频器的产品说明中,对如何选择能耗电阻的电阻值和功率并没有非常清楚的描述,而且往往按其推荐的标准配置并不能完全满足起重工况的要求,同时有关这方面论述的文章也不多见,所以在变频起重控制系统的设计中,电阻参数选择显得有些混乱。本文将对电机工作在回馈制动状态时系统的工作机理进行定性的分析,读者可以通过这些分析进一步得到有关电阻参数的计算方法。 ①电阻值的选取 ②电阻功率的选取 重物的下降功率是经“传动部件”、“电动机”(此时处于发电状态)、变频器内的反向整流回路再由制动单元而传递到“电阻R”上的,如果传动环节的反向效率越低,电阻上消耗的功率就越小。 可见,要准确地计算电阻消耗功率,就必须知道传动系统中各个部件的转动惯量、减速点对应的起始工作速度和结束工作速度、减速过程的时间长短以及系统载荷大小等。要确定这些参数的精确值,在系统设计初期是有一定难度的,其一,在产品未完成前,无法精确测量或计算各传动部件的转动惯量;其二,在实际使用中,系统的减速特征是会随现场的需要而改变的。所以大多情况下,电阻功率都未作严格计算。经验的取值一般是电机功率的40~70%之间,减速机的反向效率较低时,可以选用较小的电阻功率。 只要充分了解了变频系统的减速过程的工作状态,就可以根据所设计系统的实际工作表现来修正电阻参数。 c)控制方案的确定 首先是系统采用开环或闭环控制的选择,笔者认为,一般的塔机起升机构可以采用开环控制方式,那些对速度控制精度要求较高的情况才要考虑闭环控制。如果要构成闭环系统,一定要有PG(编码器)、检测回路和连接线。这些环节加大了安装的复杂性;增加了系统成本;更重要的是降低了系统的可靠性,因为在闭环系统中,反馈回路任何细小的差错可能造成系统紊乱。 其次是速度给定方式的选取,绝大多数的变频器都有多种速度输入方式,如多级开关量输入方式和模拟量给定方式,不少品牌的变频器还具备有总线通信接口。对于常规变频起升机构,大多采用开关量作为速度给定,不同在于是采用PLC还是继电逻辑控制。笔者认为,最为简洁的系统结构应该是由PLC与变频器通信接口传送速度与控制指令,这样,控制柜内的连接线最少。 |