1、概 述 跟着我国建筑业的不竭成长，建筑施工机械化程度的不竭提高，对塔机的制造质量和整机手艺程度的要求也愈来愈高。塔机的各个传念头构所采取的体例、节制系统的手艺程度、用户的可操作性和可保护性根基上就表现了全部塔机的手艺程度和档次。而在这几个机构中，最为主要也是最具有手艺代表性的是起升机构，它节制功率最年夜、调速规模最宽、出故障后的维修难度也最年夜。并且该系统在变速进程所发生的机械冲击的巨细将直接影响塔机布局件的疲惫毁伤水平。 为了改良其机能，国内各主机出产商在起升机构的调速节制手艺上已花了很多功夫，获得了长足的前进。从整体上看，绝年夜大都采取的是传统的单机电传动，以带涡流制动器的绕线式机电和多极机电调速的方案为主。这些传统的调速方案，要想到达较宽的调速规模，其路子不过乎设计制造年夜功率、宽调速规模的非标机电，如：采取带涡流制动器的多极绕线式机电或建造年夜极差的多速机电等。因为塔机起升机构所需要的较高调速要求不单给机电出产厂商带来了较多的质量节制困难，并且也增添了节制回路和机电的制造本钱，下降了系统靠得住性。更有甚者，跟着用户对塔机的起吊能力要求愈来愈年夜，传统节制体例已愈来愈感受到力有未逮，非论是上述手艺的可实现性，其制造本钱和利用机能等方面也存在一些问题。所以，我们不能不追求更抱负的新的调速节制手艺。 鉴在以上的缘由，国表里的专业出产商在塔机的起升调速体例长进行了较多的新手艺利用测验考试，好比：采取多极机电的调压调速，引进变频调速等。逐步地，跟着变频手艺的不竭成长，不竭地被人们熟悉，它以绝对的优势超出了其他的任何调速方案，其长处数不堪数，如：零速抱闸，对制动器无磨损;肆意低的就位速度，可用在切确吊装;速度的光滑过渡，对机构和布局件无冲击，提高了塔机的运行平安性;极低的起动电流，减轻了用户电网扩容的承担;几近肆意宽的调速规模，提高了塔机的工作效力;节能的调速体例，削减了系统运行能耗;单速的鼠笼电念头包管了机构的运行靠得住性厖。恰是由于这些较着的特点和优势，国外的塔机制造商所推出的新一代塔机的起升机构也年夜多采取变频调速方案，如POTAIN，LIEBHERR等世界闻名公司。同时我们认为，跟着变频器价钱的不竭下降，靠得住性不竭提高，变频手艺必然能在塔机上获得普遍利用，这将对产物的平安运行和削减运行能耗都有主要的意义。为了普和变频手艺，加深对变频调速方案的领会，本文将对变频手艺在塔机起升机构上的利用作一切磋。 2、常规变频起升机构 1.布局介绍 变频调速手艺在塔机各传念头构的利用在我国已有近10年的时候，固然获得了一些成功的利用经验，而且也有很多的变频起升机构此刻正在工地正常运行，但与其他行业比拟，变频调速手艺在塔机上的利用还远远未到达应有的水平，此中有本钱的缘由，也有手艺的缘由。 国内和国外今朝所采取的典型方案，从手艺上来说，年夜同小异，分歧点在在： (1)变频器的品牌分歧，其采取的节制回路分歧; (2)系统是开环(不带PG)或是闭环(带PG) (3)机械布局的情势的纷歧样：L型安插、п型安插或一字型安插等; (4)减速机的类型纷歧样，如：圆柱齿轮减速机或行星减速机;是定速比或可变速比等。 就传动节制手艺而言，以上所述差别并未触及节制体例的改变，均为采取一台变频器节制一台电念头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凸起，它采取250V电念头和与之匹配的变频器，设置装备摆设可变速比的减速机，L型安插。该方案具有较好的起升速度特征，其错误谬误是系统本钱高，并且部件通用性差。 2.常规变频起升机构的设计要点 (1)电念头极数和功率的校核 当起升机构的根基参数(如：最年夜起重量、最高工作速度等)给定后，就要对电念头的极数和功率进行肯定和计较，其设计要点是： a)电念头输出转速应小在3000转/分(由减速机输入级的工作转速限制); b)系统最高工作频率应小在100Hz(频率越高，电念头的消耗功率就越年夜，将粉碎恒功率特征，起吊能力年夜幅度下降而无现实利用价值); c)电念头额定转矩用在校核最年夜起重量(斟酌总传动比、效力、倍率等); d)电念头的额定功率用在校核高速时的起重量(斟酌总传动比、效力、倍率等，假如频率接近100Hz，应斟酌有用功率下降10～15%)。 在选择机电功率时，按照以上的前提就可以根基肯定减速机的减速比与电念头功率和极数。 (2)电控系统的设计 a)变频器的拔取 当系统的电念头肯定后，便可着手进行节制系统的设计。起首是变频器的选型。此刻市场上的国表里变频器品牌很多，节制程度和靠得住性不同较年夜，手艺上年夜体可分为V/F节制、矢量节制和DTC直接转矩节制三种。用在塔机的起升机构，建议最好选器具有矢量节制功能或是具有DTC直接转矩节制功能的变频器，如许的变频器品牌较多，设计者可按照本身的熟习水平、手艺撑持力度、其他行业厂的利用环境等身分来选择。 因为变频器品牌的分歧，不异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巨细，还要校核额定工作电流是不是年夜在或等在电念头的额定电流，一般的经验是选择变频器的功率年夜在电念头功率10～30%摆布。 b)能耗电阻的拔取 作为起重用变频系统，其设计的重点在在电念头处在回馈制动状况下的系统靠得住性，由于这类系统出故障常常都产生在重物降落时的工况，如溜钩、超速、过压等。也就是说重物降落工况时变频系统的机能黑白将直接影响全部起升机构可否平安运行。这就要求设计人员清晰地领会变频传动系统的回馈工作进程，才能做到心中稀有。 年夜部门变频器的产物申明中，对若何选择能耗电阻的电阻值和功率并没有很是清晰的描写，并且常常按其保举的尺度设置装备摆设其实不能完全知足起重工况的要求，同时有关这方面阐述的文章也不多见，所以在变频起重节制系统的设计中，电阻参数选择显得有些紊乱。本文将对机电工作在回馈制动状况时系统的工作机理进行定性的阐发，读者可以经由过程这些阐发进一步获得有关电阻参数的计较方式。 ①电阻值的拔取 根基可以按变频器样本给出的参数肯定，根基原则是，斟酌直流回路的电压(重物降落工况时将跨越600VDC)环境下，电阻上的电流不跨越变频器的额定电流。 ②电阻功率的拔取 要正确地选择电阻的功率长短常主要的，若选择太年夜，会增添系统本钱，太小就会造成运行的不成靠。但要公道正确地选择能耗电阻的功率是一个较烦琐的事，影响该参数的身分较多，如：机电功率巨细、减速机反向效力、降落运行时候长短、负加快度的巨细、减速运行时候和传动部件的动弹惯量等城市影响到电阻功率的拔取。所以，我们得起首从阐发系统鄙人降工况的工作进程，从而获得电阻功率简直定方式。 重物的降落功率是经“传动部件”、“电念头”(此时处在发电状况)、变频器内的反向整流回路再由制动单位而传递到“电阻R”上的，假如传动环节的反向效力越低，电阻上耗损的功率就越小。 在是有： “电阻R”发烧耗损功率+传递路径上耗损的功率=重物降落的功率 进一步还可获得电阻耗损功率P的表达式： 在匀速降落时稳态功耗： Pe = ωm×Me×δ ① 式中：δ是传动系统的反向效力 减速时的峰值功耗： Pm = Pe+δ×J×(ωm-ωd)/Ta ② 式中：J是传动系统的动弹惯量 连系式①和式②有： 当起升机构运行在额定功率状况并高速降落时，假如此时给出减速指令，在减速的早期，电阻的耗损功率将到达最年夜值; 太短的减速时候，将造成在电阻上的耗损功率峰值上升; 系统的动弹惯量和载荷越年夜，减速时的制动转矩就越高，也会造成在电阻上耗损功率的峰值上升; 当传动系统的机械效力越低，电阻耗损功率也越低。 可见，要正确地计较电阻耗损功率，就必需知道传动系统中各个部件的动弹惯量、减速点对应的肇端工作速度和竣事工作速度、减速进程的时候长短和系统载荷巨细等。要肯定这些参数的切确值，在系统设计早期是有必然难度的，其一，在产物未完成前，没法切确丈量或计较各传动部件的动弹惯量;其二，在现实利用中，系统的减速特点是会随现场的需要而改变的。所以年夜多环境下，电阻功率都未作严酷计较。经验的取值通常为机电功率的40～70%之间，减速机的反向效力较低时，可以选用较小的电阻功率。 只要充实领会了变频系统的减速进程的工作状况，便可以按照所设计系统的现实工作表示来批改电阻参数。 c)节制方案简直定 起首是系统采取开环或闭环节制的选择，笔者认为，一般的塔机起升机构可以采取开环节制体例，那些对速度节制精度要求较高的环境才要斟酌闭环节制。假如要组成闭环系统，必然要有PG(编码器)、检测回路和毗连线。这些环节加年夜了安装的复杂性;增添了系统本钱;更主要的是下降了系统的靠得住性，由于在闭环系统中，反馈回路任何藐小的过失可能造成系统杂乱。 其次是速度给定体例的拔取，绝年夜大都的变频器都有多种速度输入体例，如多级开关量输入体例和摹拟量给定体例，很多品牌的变频器还具有有总线通讯接口。对常规变频起升机构，年夜多采取开关量作为速度给定，分歧在在是采取PLC仍是继电逻辑节制。笔者认为，最为简练的系统布局应当是由PLC与变频器通讯接口授送速度与节制指令，如许，节制柜内的毗连线起码。 3、双变频起升机构 1.开辟双变频起升机构的需要性 到今朝为止，变频器在塔机起升机构上的利用已有了近10年的汗青，从上述阐发我们知道，变频调速手艺会给塔机的运行带来较多的益处，并且国度的有关手艺推行部分和行业协会也举行过量次变频手艺利用的专题钻研会，但现实的采取量其实不抱负，业内只有少数有实力的主机厂推出过变频起升机构，这远不克不及与其他行业的利用水平比拟。有来由认为，限制变频手艺在行业内推行的首要缘由是： 变频系统呈现故障后的售后办事难度年夜，与常规系统比拟，加年夜了塔机的停机维修时候，增添了用户的停工损掉; 变频节制系统的本钱要高在常规起升机构，增添了推行难度; 变频起升机组成本的60%摆布是变频器，因为今朝变频器的价钱还较高，所以系统总本钱要高在常规起升机构，但跟着变频手艺的不竭普和和提高，变频器的价钱还较年夜的降落空间，而常规起升机构的本钱根基已无潜力可挖。我们相信，在不久的未来，常规起升机构的本钱将无绝对优势可言。所以，行业手艺工作者确当务之急是若何能设计出减轻售后办事压力的变频起升系统。 2.塔机起升机构的功课状态阐发 权衡一台塔机的工作能力，不单是所配起升机构的最年夜起重量这一参数，而更加主要的参数是工作力矩的巨细，它是塔机平安运行的主要指标。恰是因为力矩参数的限制，塔机是不成能在任何工作幅度下都能起吊最年夜起重量的，并且从工地现场的现实运行环境来看，塔机起吊最年夜重量的工况也长短常少的。 中联公司出产的5613塔机，该塔机的最年夜起重量为8t，最年夜工作半径是56m。 “轻载区”起重量小在4t，工作半径为56m，功课面积为9847m2; “重载区”起重量年夜在4t，工作半径为24m，功课面积为1808m2; “满载”区起重量等在8t，工作半径为14m，功课面积为615m2; 其工作死区(小车最小工作半径)约为3m，面积为28m2。 颠末计较获得：假如以4t的起吊重量作为轻重载的分界点，“重载区”的功课面积只占“轻载区”功课面积的18%。 并且在工地对塔机的现实运行环境统计，一台配备8t起升机构的塔机，真正起吊4t以上载荷的工况长短常少的。 经由过程以上的阐发有： 塔机的起吊能力减半，80%以上的工况不受影响。 这就给我们供给了一个思绪：假如把现有的由一台电念头和一台变频器节制的变频起升机构改酿成功率减半的两台电念头和两台小变频器来配合驱动的话，即便有机电或是变频器呈现故障，塔机在绝年夜部门环境下仍是可以照旧工作的。如许就年夜年夜削减了主机厂的售后办事压力，对用户也十分有益。 对塔机这类非凡的起重机，假如起升机构采取双变频起升方案便可以： 轻载时，单机电运行，可以到达节能和耽误系统寿命的目标; 有一变频器破坏时，可单机电工作，系统将主动断开故障回路，能做到对系统不断机维修，年夜年夜地削减了塔机出产厂的售后压力; 有一台电念头出故障后，一样可采取单机电工作体例，在绝年夜部门工况下不影响塔机工作; 重载下，双机电工作，以完善的变频机能知足塔机的操作要求; 各功率部件变小，削减了维修本钱与难度。 该系统已过严酷的检测和工业查核，机能到达了设计要求。我们觉得，本文所会商的双变频起升机构是为我国塔机行业在变频调速手艺的利用上找到了一条可行的新思绪，这对晋升我国的塔机手艺程度、提高系统的可保护性、下降主机厂的售后办事压力和减小与国外同业的手艺差距都有主要的积极意义。
起重机中变频器的应用 www.6300.net 2011-07-20中国工程机械信息网 导读: 1、概 述 跟着我国建筑业的不竭成长，建筑施工机械化程度的不竭提高，对塔机的制造质量和整机手艺程度的要求也愈来愈高。塔机的各个传念头构所采取的体例、节制系统的手艺程度、用户的可操作性和可维 ...
