酷马Q9000系列变频器在桥式起重机上的应用
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变频技术在起重设备上的应用摘要:变频器在桥式起重机主卷中的应用,调速采用矢量控制,其过程是将交流变为直流,然后由直流变为交流(即交—直—交)。
变频器采用微处理器编程正弦脉宽调制为方式,使输出电压接近正弦波。
变频器用于异步电动机具有足够的调速硬度和良好的低频转矩特性。
同时具备齐全的系统防护,控制性能好,设备连线简单,是交流电动机调速的一种趋势。
关键词:变频器矢量控制;异步电动机调速控制故障处理各国使用的交流供电电源,无论是用于家庭还是用于工厂,其电压和频率均200V/60Hz (50Hz)或100V/60Hz(50Hz),等等。
通常,把电压和频率固定不变的交流电变换为电压或频率可变的交流电的装置称作“变频器”。
为了产生可变的电压和频率,该设备首先要把电源的交流电变换为直流电(DC)。
把直流电(DC)变换为交流电(AC)的装置,其科学术语为“inverter”(逆变器)。
由于变频器设备中产生变化的电压或频率的主要装置叫“inverter”,故该产品本身就被命名为“inverter”,即:变频器。
他优越的性能使现在电机调速方式和使用性能得到了质的飞跃。
由于在企业的实际生产中电机需频繁起停,对电机稳定运行要求较高同时要减少电器设备的故障率降低企业运营成本,变频技术可以较好的解决上述问题。
下面简要介绍一下变频电机工作原理:我们知道,交流电动机的同步转速表达式为:n = 60 f(1 - s)/p (1)式中 n———异步电动机的转速;f———异步电动机的频率;s———电动机转差率;p———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。
低压通用变频输出电压为 380 ~ 650V ,输出功率为 0.75 ~ 400kW ,工作频率为0 ~ 400Hz ,它的主电路都采用交—直—交电路。
修改意见已在文中标出。
红色部分是我修改的,你们再斟酌一下。
希望你们在节选相关文献中的内容时注意严谨性。
第一、节选内容不要唐突,要紧扣题目;第二、不要前后不搭;第三、写完后希望你们自己先通读一遍(有些句子的表达不通顺);第四、我希望写论文的人还是要具备一些专业知识(即使“东拼西凑”也要凑得严谨完整)变频调速技术在桥式起重机中的运用摘要:随着工业制造业以及物流运输等行业的不断发展,桥式起重机被应用的地方越来越多,当发展水平不断提高时,传统的利用交流电动机的电气传动控制的弊端就逐渐显露出来,为了实现对桥式起重机更加简单的操作,快速启动并且灵活调速等诸多的功能要求,变频调速技术应运而生。
将变频调速技术运用在桥式起重机当中能够很大程度上增加起重机的灵活性、速度调控性及安全可靠性。
本文通过案例分析,讨论了传统起重机电气传动的不足之处,对变频调速技术在桥式起重机中的运用进行探析,希望对相关工作的研究起到一些参考作用。
关键词:变频调速;桥式起重机;运用0 引言由于桥式起重机的工作原理是利用转子回路串联电阻达到调速的目的,需要进行频率较大的开关操作,而且桥式起重机对于外界条件、调运物体的重量等要求较高,受影响的因素较多,在机械运行较为复杂的环境中桥式起重机容易受到影响导致其运行安全及稳定存在隐患。
将变频调速技术与桥式起重机结合能够让起重机的电机实现变频调速的效果,不仅能够提高起重机运行的安全性能,同时能够达到节能的目的,一举两得。
所以,在应该对于变频技术在桥式起重机中的运用进行进一步的探究,提高桥式起重机各方面的工作性能。
1. 传统的桥式起重机的操作方法与电气传动方式(1)传统的操作方法存在着很大的安全隐患。
桥式起重机的工作环境一般较差,空气质量不好,驾驶室中的温度也很高,同时存在着(红色部分没看懂)粉尘颗粒等,这对于机械操作人员的身体健康存在着威胁。
通常情况下桥式起重机的驾驶舱基本都是在空中,距离地面40-50米属于常见现象,此时任凭驾驶员的视力再好也很难对下方的情况作出准确的判断,所以会安排相应的人员指挥,配合工作,而双方也是互相看不见,凭借着对讲机等通讯设备交流,一旦交流受到影响或者配合出现失误,很有可能发生安全事故,所以这样的操作方法存在着安全隐患。
变频器在起重机械中的应用和挑战在现代工业领域,起重机械被广泛应用于各种场合,如港口、建筑工地和物流中心等。
起重机械的运行受到电力控制系统的影响,而变频器作为现代电力控制技术的重要组成部分,其应用在提升起重机械的性能和效率方面起着重要作用。
本文将探讨变频器在起重机械中的应用及相关挑战。
一、变频器的基本原理与应用变频器是一种能够将电源频率转换为可调的交流电压和频率的电力调节设备。
其基本原理是通过改变输出电压的频率和幅值来实现电机的转速调节。
在起重机械中,变频器广泛用于各种类型的起重机械设备,如桥式起重机、门式起重机和塔式起重机等。
1.1 桥式起重机中的变频器应用桥式起重机是一种常见的重型起重机械,广泛应用于港口和建筑工地等场合。
在桥式起重机中,变频器可通过调整起重机电机的转速,实现起重机械的平稳起重、精确定位和高效运行。
同时,变频器还可以通过减速装置与电机相结合,实现载荷起重降速和减速卸载等功能,提高起重操作的安全性和效率。
1.2 门式起重机中的变频器应用门式起重机是一种适用于大型物流中心和油田等场合的起重机械。
与桥式起重机相比,门式起重机受限于结构和作业空间的限制,对于电机速度的调节要求更为精确。
变频器在门式起重机中的应用可以实现更高的速度调节范围和更佳的运行精度,从而满足门式起重机的特殊工况要求。
二、变频器应用的挑战尽管变频器在起重机械中的应用效果显著,但也面临一些挑战。
2.1 环境适应性挑战起重机械通常工作于恶劣的外部环境条件下,如高温、低温、潮湿和多尘等。
变频器在这些特殊环境中的长期可靠运行受到限制。
因此,为了确保变频器正常工作,需要采取相应的防护措施和散热设计,以提高其环境适应能力。
2.2 过载能力挑战起重机械在运行过程中经常面临变载荷,变频器需要具备强大的过载能力,以应对突发的超负荷情况。
因此,变频器的设计和选择必须考虑到起重机械的额定负荷和过载要求,确保其能够安全可靠地工作。
2.3 控制精度挑战起重机械对于位置和速度的控制要求较高,变频器的控制精度直接影响到起重机械的工作效果。
技术与实践INDUSTRIAL DESIGN 工业设计 / 133变频器在桥吊桥式起重机中的运用THE APPLICATION OF FREQUENCY CONVERTER IN BRIDGE SUSPENSION BRIDGE CRANES上海振华重工(集团)股份有限公司 翟小明 易庆子的固定转速与定子电源频率之间呈正比关系,通过不间断改变供电电源的具体频率,不但能够连续调节电机转子的速度,还可以保证调速过程非常平稳。
与传统串电阻采用的调速模式相比较,变频调速的应用优势更为明显,如机械性硬、调速范围广以及调速平滑性高等,可以满足恒功率调速和横转矩的基本要求,甚至能够和直流调速效果进行比较。
2桥式起重机变频调速原理2.1变频调速控制要点行车拖动系统能够有效控制起重机的升降电机、大车以及小车等结构速度。
在行车控制系统中,在操作电磁铁制动器设备时,抱住前和松开后的时间内,由于起重机停止运行,比较容易出现重物下滑等危险情况,有巨大的安全隐患。
所以在设计变频器设备时,应重视研究如何提升溜钩性能的问题,不断优化控制系统的设计,提高安全系数。
电磁制动器运行过程中,由通电状态进入松开状态,或由断电状态进入到抱住状态都需要经历一段时间,在承载重物不同的情况下,转换时间也会不同,所以在停止起重机时,切记不能过早停止电流输出。
另外,在电磁制动出现抱住的情况下,变频器设置不应输出较高的频率,否则会因为过流引起跳闸误动。
2.2变频器控制方法当操作桥式起重机的工作人员给出具体的运行指令后,对应的变频器能够马上响应,但并未在第一时间做出释放抱闸的动作,而是要等到预先设定好的反应时间后,才会执行释放抱闸的动作,从而为停止到抱闸两项操作之间的转换提供充足的反应时间,从而避免出现悬空重物由于负荷超重而发生溜钩情况。
操作桥式起重机的工作人员在给定停机指令后,对应变频器能够根据预先设定好的时间来推迟抱闸指令的执行时间,从而为抱闸到停止两项操作之间的转换提供充足的反应时间,提升起重机作业过程的安全性。
1引言起重机在工矿企业有着广泛应用,主要用来实现物体的升降和转运。
氧化铝行业配送部包装车间的桥式起重机,一台设备每天进、出氧化铝铝粉量达2000多吨,使用频繁,工作量巨大,而且环境恶劣(有碱性腐蚀粉尘)。
桥式起重机能否正常工作直接影响包装车间生产效率和任务的完成,甚至关系到人身、设备的安全。
2问题的提出我厂配送部包装车间原使用的桥式起重机的拖动系统采用绕线式交流异步电动机,转子回路内串入多级外接电阻来分级调速,采用凸轮控制器、继电器-接触器控制,这种调速方式实现简单,但是存在诸多缺点:(1)绕线型转子串电阻的调速机械特性软,调速性能差;(2)串电阻调速是一种有级调速方式,通过接触器的分合完成对转子串联电阻的切换,从而调整电机的转速,在进行电阻切换时会对电网及天车的机械部分带来不可避免的冲击;(3)主回路中采用正反转接触器实现电机换向,实际操作中操作者为了调整桥式起重机的工作状态,频繁采用反接制动(俗称打反车),切换电流大,接触器和电机工作状态恶劣,设备检修维护费用非常高;(4)起重机起动、调速时转子所串电阻为纯耗能元件,浪费大量电能。
另外,由于调速电阻的限制,调速范围窄,起动转矩小,延长了起动时间,影响生产效率;(5)系统抱闸是在运动状态下进行的,对制动器损坏很大,闸皮磨损严重。
针对实际生产中存在的问题,决定对包装车间桥式起重机实施由新型联动控制台、plc和高性能变频调速装置组成的整体技术改造解决方案。
3系统改造方案的实施3.1系统的配置包装车间桥式起重机的电气传动系统有大车电动机7.5kw×2台,小车电动机2.2kw×1台,卷扬电动机15kw×1台。
实施的技术改造方案采用3台变频器控制4台电机,其中卷扬电动机和小车电动机分别用一台acs800-01-0040-3和acs800-01-0005-3变频器驱动,大车两台电动机则用一台acs800-01-0030-3变频器驱动,实现同步运行,每台变频器配置了能耗制动组件,实现位置势能和制动能量的消耗。
第2期(总第165期)2011年4月机械工程与自动化M ECHA N ICAL EN GI NEER IN G & AU T O M A T IO N N o.2Apr.文章编号:1672-6413(2011)02-0196-02PLC 变频调速在桥式起重机中的应用王军伟(太原重工股份有限公司起重机分公司,山西 太原 030024)摘要:将可编程控制器(P L C)应用到桥式起重机的变频调速中,实现了起重机电机的变频调速,并基于P LC 的软件编程实现了通讯、PI D 控制等功能。
此系统可实时监控起重机的现场运行状况和查询运行数据,可以通过控制室的人机交互界面启停电机、设定变频器的运行频率等,改善了传统桥式起重机的调速系统,提高了其可靠性和可操作性。
关键词:桥式起重机;P L C;变频调速中图分类号:T P273∶T H215 文献标识码:B收稿日期:2010-09-29;修回日期:2010-10-23作者简介:王军伟(1975-),男,山西五台人,工程师,本科。
0 引言传统桥式起重机的电控系统采用转子回路串接电阻进行有级调速,电控系统操作频繁,通断次数高,经常由于运输物品的质量变化,致使机械受重变化大、冲击频繁。
近年来,可编程控制器PLC 被广泛应用到桥式起重机中,实现平滑无级调速来解决电气控制问题。
谭晓东等用PLC 作为NS 1251型伸缩臂式铁路救援起重机控制系统的核心控制装置,取得了良好的效果[1]。
李秀忠用PLC 改造了门座式起重机的继电器控制电路,提高了设备利用率[2]。
朱学军利用PLC 的通讯功能进行电气并车控制,为并车吊运精度及安全可靠性研究提供了借鉴[3]。
本文将可编程控制器PLC 应用到桥式起重机的变频调速中,实现了起重机电机速度的可调,并基于PLC 的软件编程实现了通讯和PID 控制等功能。
1 PLC 的主要构成PLC 是进行数字运算操作的电子系统,被广泛应用于自动控制系统,控制机械的运行状态。
PLC与变频器在桥式起重机升级改造中的应用摘要:随着工业自动化控制的发展,PLC与变频器在我国工业设备改造中得到了广泛应用。
因此,文章对PLC变频器应用在桥式起重机控制系统改造中的路径进行分析,并探讨了PLC控制系统中各个模块在改造中应用。
关键词:PLC;变频器;桥式起重机;应用伴随着现代控制技术的发展,变频技术的优越性和控制特性也逐渐展示出来,被广泛应用于各个行业,特别是在桥式起重器中,主要是利用鼠笼式异步电动机对其绕线进行集中管控,并且保证电机结构运行效率和实际质量,从根本上提高整体转速的稳定性,优化行走定位结构,也有效提升生产效率。
1 PLC变频器应用在桥式起重机控制系统改造中的路径分析在桥式起重机控制系统改造过程中,针对运行结构要进行集中分析,需要技术人员结合系统中不同模块的运行结构进行集中改造,确保桥式起重机在系统改造后能建构更加有效的运行模型,确保运行效率和实际工作质量得到升级。
在系统中,PLC技术的主要功效就在于能及时对按钮开关信号进行收集,并在整合后集中处理,通过相关分析模块对系统的运行状态综合分析,最后输出相关信息,控制继电器。
在完成整个系统操作后,要对任务进行综合处理。
1.1实现按钮处理模块的优化改造在桥式起重机改造后,按钮模块处理主要是对整体发电机进行系统化控制,并且保证其对电磁阀运行模型和实际操作框架进行系统化分析和管控。
主要是对电动机以及电磁阀进行启动和停止控制,能提升整体系统的管控能力,优化运行效率和整体操作质量。
也就是说,只有保证按钮模块的有效控制,才能保证管控结构和管理效果贴合实际需求,实现整体运行结构和控制参数的优化。
1.2实现通讯处理模块的优化改造在对通讯模块进行综合分析的过程中,技术人员要从工作效率和工作模块有效性进行综合分析,确保控制模型和参数结构贴合实际需求。
而对于PLC控制系统分析,主要是PLC技术在对变频器进行集中控制的过程中,也能对发电机进行操控,运行模块的最大应用价值就是能接收到有效的命令,并且对相关指令进行集中处理。
变频器在桥式起重机中的应用和改造方案随着工业自动化水平的不断提高,传统的电机驱动方式已经不能满足现代企业对于生产效率、节能环保等方面的要求。
因此,越来越多的企业开始将变频器引入到生产设备中,以提高设备的性能和节能效果。
在桥式起重机中,变频器作为一种关键的驱动控制设备,被广泛应用于实现精确的速度控制、节能和提高起重机的性能。
一、变频器在桥式起重机中的应用1.速度控制:桥式起重机在工业生产中通常需要进行吊运、定位等作业,因此对于起重机的速度要求较高。
通过变频器可以实现灵活的速度调节,满足不同的作业需求。
而且变频器具有快速响应、精确控制的特点,可以有效提高桥式起重机的运行效率和作业质量。
2.负载调节:在起重作业中,由于物体的重量和形状不同,会导致起重机的负载发生变化。
通过变频器可以实现对负载的实时监测和调节,保证起重机在任何情况下都能稳定运行,避免负载过大或过小造成的安全隐患。
3.节能环保:传统的桥式起重机由于采用恒速电机驱动,会存在能耗大、噪音大等问题。
而通过变频器可以实现对电机的频率和转速进行精确控制,使电机始终工作在最佳工作状态,有效节约能耗,降低运行噪音,实现节能环保的目的。
4.故障诊断:变频器具有自诊功能,可以实时监测电机的运行状态和参数,并通过报警功能提示操作人员发现故障,及时进行维修,提高起重机的可靠性和安全性。
二、变频器在桥式起重机中的改造方案1.替换传统电机:将桥式起重机原有的恒速电机替换为变频器驱动电机,可以实现对电机速度的精确控制,提高起重机的性能和效率。
2.安装负载传感器:在桥式起重机上安装负载传感器,与变频器连接,可以实时监测起重机的负载情况,通过变频器调节电机的转矩,保证起重机在任何负载下都能平稳稳定运行。
3.联动控制:将多台桥式起重机通过变频器进行联动控制,可以实现多台起重机协同作业,提高生产效率。
4.故障诊断系统:通过与变频器连接的故障诊断系统,可以实时监测起重机的运行状态和参数,及时发现故障并采取措施,避免因故障造成的生产延误。
PLC与变频器在桥式起重机电气改造中的应用摘要:针对桥式起重机传统电控系统存在的问题,结合现场生产实际,利用PLC和变频器进行改造,取得了很好的效果,具有较强的推广价值。
关键词:桥式起重机PLC PowerFlex 变频器随着工业自动化的发展,PLC、变频器在设备改造中得到了广泛应用。
桥式起重机是工矿企业中应用十分广泛的一种起重机械,我公司铸管车间拥有多台桥式起重机,每天使用频繁,工作量很大。
桥式起重机能否正常工作直接影响车间生产、设备检修等任务的完成以及人身、设备的安全。
由于桥式起重机在铸造厂房内,其工作环境相当恶劣,而且重载下频繁起动、制动、反转、变速等操作,还要求有一定的调速范围,所以传统的继电控制和串电阻调速已呈现出诸多缺点,对这类设备的系统改造已十分必要。
1 电气系统的基本情况该车间的桥式起重机主要作用如下:将铁水分配至10t 电炉内,其间添加废钢、合金进行调质、调温;炉内铁水温度达到出铁要求后,起重机将球化铁水分配至离心机进行浇铸;以及电炉、离心机维修时进行相关的起重任务。
桥式起重机拖动系统采用绕线式交流异步电机,其中大车电机2 台,小车电机1 台,主起升电机1 台,副起升电机1台,转子回路内串入多段外接电阻调速,采用凸轮控制器、继电器-接触器控制,这种控制系统主要缺点如下:(1)电机转子串电阻调速属能耗型转差调速,能耗大,机械特性软,调速范围小,平滑性差;(2)继电器-接触器控制系统在频繁切换的情况下,冲击电流大,触头烧损、电刷冒火、电动机以及转子所串电阻烧损和断裂故障时有发生,故障率高;(3)调速平滑性差,对减速机、连轴器、钢丝绳的机械冲击大,影响使用寿命;(4)系统抱闸是在运动状态下进行的,对制动器损害很大,闸皮磨损严重。
由于工作环境恶劣,石墨碳粉尘和有害气体对电机滑环、碳刷及接触器损坏较大,加上任务重,操作程序难以保证,冲击电流大,触头消蚀严重,碳刷冒火,电机及转子绕组所串电阻烧损、断裂故障时有发生,平均每月发生较大的故障5 次,对生产影响较大,转子串电阻调速,机械特性软,负载变化时,转速也变化,调速效果差,所串电阻长期发热,电能浪费大,效率低,因此要从根本上解决桥式起重机故障率高的问题,只有采用PLC 作为主控制装置,采用变频器进行调速。
变频器在桥式起重机上的应用简介摘要:本文首先简单介绍了桥式起重机的概况,并通过对现有桥式起重机电力拖动方式的分析,指出了采用绕线式电动机串电阻调速方式运行存在的突出问题;其次,通过对变频技术的发展进程和研究现状的介绍,以及对变频调速控制原理的简单阐述,提出了变频器应用到桥式起重机运行控制上的可行性;再次,介绍了变频器在桥式起重机运行控制中应用和优点,最后,指出了一些在变频器选型和安装方面的注意要点。
通过本文,使读者能对变频器在桥上起重机上的应用,有一个清晰地了解,并为具体的起重机变频控制提供些许启示或思路。
关键词:桥式起重机,变频器,控制,调速引言随着工业化大生产的不断发展,产业规模的不断扩大,生产场地内所需移动的物件也越来越多,越来越重,普通的单脚或多脚拔杆配上手拉葫芦的起重方式,已远远不能满足社会化大生产的需求。
而作为电动起重设备的桥式起重机,由于其起重量大,运行速度高,吊运范围广,完全适应现有的工业化生产需要。
改革开放以来,桥式起重机在工业化生产中的作用及重要性就大大显现,在各个生产领域中应用相当广泛。
桥式起重机一般有四个机构:主钩、付钩、大车、小车;各个机构都有正反转和调速的要求。
现有的大部分电力拖动,均采用绕线式交流异步电动机转子串接电阻器的方式,运行冲击较大,运行速度随着负载的变化也很难维持恒定档速。
如为确保调速性能而采用直流电机拖动,其采购和使用成本较大且故障率高,维护强度相对较高;而采用变频器控制y系列鼠笼式异步电动机进行启停和调速,起重机的运动性能将大大改善,而且又能提高吊装要求的定位精度,使用方便可靠,通过参数设定可满足多种调速和运行要求。
况且随着电力电子控制技术和制造技术的迅猛发展,变频器的价格已经有了大幅度的下降,使得大规模的应用变频器成为可能。
本文将以上述思路进行展开,先介绍变频技术的相关内容,再根据桥式起重机各机构对运行的不同要求,分别提出变频控制方案。
1变频器概述(一) 变频器的发展及研究现状变频器是电力电子器件的组合,自20世纪60年代起,电力电子器件经历了scr(晶闸管)、gto(门极可关断晶闸管)、bjt(双极型功率晶体管)、mosfet(金属氧化物场效应管)、sit(静电感应晶体管)、sith(静电感应晶闸管)、mgt(mos控制晶体管)、mct (mos控制晶闸管)、igbt(绝缘栅双极型晶体管)、hvigbt(耐高压绝缘栅双极型晶闸管)的发展过程,器件的发展促进了变频技术的突飞猛进,同时随着电子器件制造技术的发展,变频器的体积和构造也发生了巨大的改变,使其更加地适应工业化大生产的应用环境。
变频器在桥式起重机上的应用实例上海市黄渡起重机械厂技术科沈国良桥式起重机俗称行车,是工矿企业中应用十分广泛的一种起重机械,其运行机构的三个基本独立的拖动系统形成,大车拖动系统,小车拖动系统,吊钩拖动系统组成,行车对小车和大车的拖动要求一般,变频器的普通功能即可实现,这里不在详述,下面着重介绍如何解决生产过程中主副钩力矩的配合问题。
一、问题的提出我公司为上海航空发动机厂制造的QD型30/5t * 22.5m抓斗式吊车为该类起重设备,运转率高,操作频繁,又因其为典型的继电器,接触器控制模式,经常出现接触器触点烧损,引起电机缺相,烧坏电机,加上碳刷的频繁更换,滑环的磨损等都大大增加了维护量和生产成本。
同时也多次因吊机的故障导致主机停车,严重影响了该公司的正常生产,为扭转被动局面,优化设备配置,我公司决定对该吊车进行变频改造。
二、改造中需要解决的几个问题1、起动时,电机除克服负载转矩外,还必须克服静摩擦力,拖动系统应有足够大的力矩。
2、吊车下降时,系统要克服重物因重力加速度而不断加速造成“飞车”事故。
3、重物在空中停留前后,不能出现“溜钩”现象。
4、频繁正反转要求制动可靠,制动时间尽可能短,以便于提高工作效率。
三、变频器调速系统的特性,有以下几点:1、起动转矩大,可达200%,抗冲击能力强,适合频繁正反转起动。
2、采取闭环矢量控制功能的变频调速系统,多段速度控制方式能够满足吊车运行要求,软件功能强大,提供各类工程流程所需的应用宏。
3、各项保护功能完善,具有过压保护、过流保护、欠压保护、接地故障保护、输入输出缺相保护、变频器过热保护、电动机过载保护、失速保护、电动机欠载保护以及+24V和+IOV参考电压短路保护等多项保护。
4、带有FCDRIVE微机调试工具,变频器配有RS232标准接口,便于外部通讯和远程诊断,以及各类应用宏程序的下载安装。
5、具有动态制动的特点,可采用外部连接制动电阻或使用内部制动电阻的制动断续器,有效控制、改变电动机运行状态。
PLC控制变频器技术在桥式起重机改造中的应用1绪论桥式起重机在各行业有着广泛的应用,其作用主要是用来实现物体的升降和转运,其能否正常工作,直接影响到企业生产效率的提高。
桥式起重机基本结构,主要由起重小车、桥架金属结构、桥架运行机构以及电气控制设备4个部分组成。
机构主要有主起升机构、副起升机构、小车运行机构、大车运行机构。
1.1倡源煤矿基本简介山西介休倡源煤炭有限责任公司是山西凯嘉能源集团有限责任公司属下企业,公司前身为介休市连福镇镇办煤矿,2005年8月,由山西义棠煤业有限公司整体并购,2006年4月,省煤整办批准山西介休倡源煤炭有限责任公司整合金山坡煤矿和西兴煤矿, 2007年12月, 山西义棠煤业有限公司、山西中通投资有限公司、介休义民投资有限公司三方签署合作协议,共同投资建设山西介休倡源煤炭有限责任公司,公司井田面积4.62km2,可采煤层6层,可采储量32702kt,设计能力为120万吨/年。
1.2存在的问题随着现代控制技术的发展,变频调速技术以其优越的起制动控制特性,在各种行业得到了广泛应用。
在起重机控制系统中,起升机构采用变频器驱动,可使用鼠笼式异步电动机取代以往使用的绕线式异步电动机。
同时,变频器驱动控制的电机,起动冲击电流小,转速变化平稳,起升、行走定位准确,能够有效地提高生产效率。
倡源公司机修队100/20t桥式起重机,主要用于吊钢包、吊废钢、加料等。
该起重机主要采用交流绕线转子串电阻方法进行启动与调速,继电接触器控制。
由于载荷利用率高,工况恶劣,而且重载下频繁起动、制动、反转、变速等操作,实际使用中存在如下问题:(1)调速方式只能进行有级调速;(2)起动/制动冲击电流大,对电动机的电刷、滑环及制动器有比较大的冲击,维修率高;(3)串电阻长期发热,电能浪费大,效率低;(4)接触器控制系统可靠性差,操作复杂,故障率高等,极大影响了该厂的效益。
本文针对该系统的不足,将可编程序控制器、变频器和触摸屏控制技术应用于桥式起重控制系统中,使得起重机的整体特性得到较大提高,投入运行后效果良好,运行稳定。
Q9000系列变频器在桥式起重机上的应用
1 引言
桥式起重机是桥架在高架轨道上运行的一种桥架型起重机,俗称天车,广泛地应用在室内外仓库、厂房、码头和露天贮料场等处。
普通桥式起重机一般由起重小车、桥架运行机构、桥架金属结构组成。
起重小车又由起升机构、小车运行机构和小车架三部分组成,参见图1。
起重机电动运行机构的驱动方式可分为两大类:一类为集中驱动,即用一台电动机带动长传动轴驱动两边的主动车轮;另一类为独立驱动,即两边的主动车轮各用一台电动机驱动。
中小型桥式起重机较多采用制动器、减速器和电动机组合成一体的“三合一”驱动方式,大起重量的普通桥式起重机为便于安装和调整,驱动装置常采用万向联轴器。
电动运行机构由三个基本独立的拖动系统组成。
①大车拖动系统:拖动整台起重机顺着车间做“横向”运动(以操作者的坐向为准)。
②小车拖动系统:拖动吊钩及重物顺着桥架做“纵向”运动。
③吊钩拖动系统:拖动重物作吊起或放下的上下运动。
相对于提升机构控制,桥式起重机在大车拖动以及小车拖动方面对于变频器的控制要求比较低,所以本文重点介绍酷马Q9000系列变频器在提升机构控制上的应用。
提升机构的运转具有大惯性,四象限运行的特点,与其他传动机械相比,对变频器有着更为苛刻的安全和性能上的要求。
酷马Q9000系列变频器是专为起重机类负载而设计的变频器,具有如下特点:①具有全程矢量控制。
在0.5HZ的低频下,即使无速度反馈环节,也能提供150%额定转矩的启动力矩。
②四象限运行。
可配置能量回馈装置,实现四象限运行,而且动态响应好。
③恒转矩特性。
在全速范围内,具有恒转矩特性。
图1 桥式起重机结构
2 Q9000变频器在提升机构上的应用设计
为了确保设计条件,项目对于Q9000系列变频器起重机工程适用性进行实际测试。
测试地点为株洲某专业生产起重设备的工厂。
测试配置:电机型号为YZR200L-8(绕线电机),
功率15Kw,额定数入电压380V,额定输入电流34.6A,电机极数8极,额定频率为50HZ,额定转速为712rpm,无编码器。
抱闸采取电磁阀方式,使用3相380V电源控制。
考虑到以后超负荷运行的可能,以及长期运行的稳定性,选用台达Q9000-1544变频器做测试。
2.1主电路设计
由于酷马变频器功率大于15KW型号等级无内置刹车单元,所以选配外置推荐刹车单元CDBR4030一台。
刹车电阻说明书上标配型号为5000W/27.2欧姆,考虑到刹车性能以及天气炎热时电阻的散热性能,刹车电阻规格的选择原则有两个方面的依据:等效电阻值保持在推荐最小电阻值,功率选择为推荐功率的2倍左右。
由于手头上有BR1K5W040(1500W/40欧姆)规格现货,所以选择12根BR1K5W040规格的电阻,通过串并联连接,其等效电阻为30欧姆,等效功率为18KW。
实际连接示意图如图2所示。
酷马Q9000系列高性能矢量变频器电气接线图参见图3。
图2外置刹车单元CDBR4030电原理图
4030
图3Q9000系列变频器电气接线
2.2变频器SVC控制方式
无速度传感器矢量控制(也称为SVC控制方式,sensorless VC)可以获得接近闭环控
制的性能,同时省去了速度传感器,具有较低的维护成本。
与传统V/Hz控制比较,无速度传感器矢量控制可以获得改进的低速运行特性,变负载下的速度调节能力亦得到改善,同时还可获得高的起动转矩,这在高摩擦与惯性负载的起动中有明显的优势。
正是由于这些驱动特性,该控制技术已逐渐成为通用恒转矩驱动应用的选择。
酷马Q9000系列变频器提供SVC控制方式,能够很好的满足起重设备上启动时需要满负载(甚至是过负载,通常运行时间很短)运行。
SVC控制方式从基本原理上讲能够获得优异的动静态特性,但是前提是获得准确地电机参数。
Q9000变频器涉及到电机的相关参数参见表1。
表1 Q9000变频器电机相关参数
2.3 报闸时序控制
在起重设备的应用上,一般都会存在机械抱闸机构,这主要是考虑到安全方面的因素。
提升机构在机械抱闸机构抱住之前和松开之后的瞬间,极易发生重物由停止状态下滑的现象(称为溜钩),防止溜钩是桥式起重机控制系统设计中的安全控制环节。
当吊钩起吊重物停止在半空中时,如果要作上升或者下降动作,变频器的运行和对机械抱闸机构的控制,这两者之间的配合就显得非常重要;配合不好,有可能出现变频器报警(过载或者过流),也有可能出现重物溜钩的现象。
针对这种现象,酷马Q9000变频器专门开发参数来方便调整。
使用酷马Q9000变频器多功能输出指令运转中2功能就能够很好的解决这个问题,具体时序图如图4所示。
制动器打开/闭合信号设置推荐
注意:制动器打开/闭合信号,任何控制模式下都请不要设定为运行中(设置为00。
)
注1:以使用多功能接点输出端子(RA-RC)时的参数设定为例。
注2:不带PG矢量控制时,参数P4-01通常设定为1.0~3.0Hz;
设定过低时,电机启动转矩不足容易发生启动时滑落。
请务必使设定值在于51-09(最低输出频率)及下图P4-02的值。
设定过高时启动时容易发生启动时大电流冲击。
频率检出2信号下降沿可通过P4-02(0.1~0.5Hz)进行调整。
停止时发生滑落现象时,请调整P4-02=0.1 Hz。
2.4 变频器参数设计
注意:对于52-03无载电流,可以通过几种方式获得:1。
通过变频器动态测试电机参数计算出来(电机必须拖开负载运行),但是由于此台起重设备无法进行动态测试,这种方式不
能采用;2。
在电机铭牌上获得;3。
在VF模式下空载运行,察看变频器输出电流;4。
查询手册。
(3)电机参数测量:
Main menu
Easy-tuning
(4)调整控制方式为(电流控制)方式:
(6)调整机械抱闸控制点:
由于机械抱闸使用接触器控制,接触器电源为220V,所以采用继电器控制,选用RA/RC常开触点。
2.5 负载运行
使用以上参数,进行负载运行。
0-50HZ带6吨载运行时母线电压的状态:
(1)不运行状态。
500VDC;上升启动时电压480VDC;下降过程中最大电压730VDC;(2)带8吨载运行时输出电流的状态。
上升启动时最大电流70A 下降过程中最大电流56A 稳定运行时电流29A。
3 结束语
带载情况下启动电流保持在3倍额定电流范围(酷马Q9000变频器过载电流范围为额定3倍)以内,能够提供足够启动转矩;带载下降过程中最大母线电压维持在730VDC设定值,保证了变频器不出现OV报警;T2-01=37功能判断条件采取频率和电流综合判断,保证在带载情况下不出现溜钩现象。
经过测试能够满足项目起重设备长期安全稳定运行的要求。