变频器在港口门式起重机与抓斗起重机上的应用.docx

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1、起重机是指在一定范围内垂直提升和水平移动重物的多动作起重装置，又称天车、行吊和吊车。桥式起重机是横架于大型厂矿车间、仓储货场、车站货场、港口码头等。天车在两侧高架上的轨道纵向运行，可以充分利用桥架下面的空间吊运货物，不受地面设备的阻碍，它是使用范围广数量最多的一种起重设备。起重设备的特点是间歇性工作，即在一个工作循环中取料、运移、卸载等动作的相应机构是交替工作，由于现代物流业的高速发展，起重机在市场上得发展和使用越来越广泛。随着变频调速技术日益成熟，变频器已经广泛的应用在起重行业。根据市场需求，结合起重行业的特点，在PI500电流矢量变频器基础上专门开发了一款PI5001.起重专用变频器。PI

2、5001.专为起重、提升行业设计，采用国际先进的矢量控制方式，满足其行业使用的安全、稳定、可靠、高效的要求。主要应用于港口、矿山机械、厂矿企业、建筑机械等起重机械。一、PI500-1.具有以下特点：1、功率范围：0.4kW800kW2、抱闸时序逻辑控制3、完善的电机自学习功能4、主、从控制同步技术5、完善的RS485通讯功能6、控制回路电源和主电源可分别控制7、2组电机控制及切换功能8、预励磁、起动预转矩补偿功能9、电流矢量控制技术O.5hz实现150%转矩输出（无PG控制）10、丰富的外围接口和强大的保护功能二、现场应用实例：2.1. 现场设备状况矶Sg系列PI500期变频88运行时间0变助

3、器型号PI5-1.160G3产品SN号ZTHAA302168ZTHABo423822负殿型e三11,电机额定频率50电机额定功率93KW电机额定电流/电机额定电压/电机额定转速/变频器工作电压400变频器工作电流0200变频招工作频率50IGBT工作温度/2.2. 现场应用图片：三、应用总结：PI5001.系列变频器是根据起重行业的特点专门开发的一款专用变频器。此款变频器具有较好的低频起动力矩，较强的电流冲击力，完善的时序控制功能，调速范围广功率齐全。不仅实现了电机的软起动和软停机功能，同时，各种完善可靠的保护功能，可以保护电机和变频器的安全，减少对电网和设备的冲击。标准的modbusrtu通

4、讯协议，方便用户实现远程控制，使得系统实现了可靠安全的运行。四、更多案例目前建筑提升机大量使用变频控制，取代传统的工频控制，使得系统运行更加平稳，设备的安全性舒适性得到很大提高，同时也降低了系统的故障率，提高生产效率，节约设备的维护成本。方案优势：提升机现场同时使用了机械制动和直流制动两套制动方案。直流制动的好处就是响应速度快，制动转矩可调。两套方案正好将它们的优势互补，提升机使用安全性得到进一步提高。电动葫芦是一种特种起重设备，安装在天车、龙门吊之上，电动葫芦具有体积小，自重轻，操作简单，使用方便等特点，广泛用于工矿企业，仓储，码头等场所。方案优势：这种类型起重机通过变频器进行无级变速的改造

5、,解决了吊车使用中速度不能调节的难题。为了减少设备成本，电动葫芦起重机的主钩与小车采取共用一台变频器方案，小车与主钩通过机械互锁和电气互锁以保证其不可同时运行。塔吊是建筑工地上最常用的一种起重设备，用来吊施工用的钢筋、木楞、混凝土、钢管等施工的原材料。塔吊基本上是由三个部分组成，升降，变幅和回转。方案优势：起升、回转、变幅机构采用变频无级调速，软起软停，提高了整机性能，延长机械使用寿命。控制回转功能的变频器采用涡流制动，提高了塔吊控制系统的安全性和可靠性。应用案例:变频器在抓斗起重机改造中的应用1、前言桥式起重机是工业生产中大量应用的提升设备，随着工业生产对起重机调速性能要求的不断提高，传统的

6、起重机调速方法（主要是绕线异步电动机转子串电阻调速系统）现场维护量大，调速系统的故障率高，而且调速系统的综合技术指标差，己不能满足工业生产的特殊要求。开发的基于P1500矢量控制技术平台的PI500-1.起重提升专用变频器在起重行业取得了广泛应用，提高了生产效率，受到用户好评。2、传统桥式起重机运行情况传统电力拖动系统主要有起升机构（吊钩主升降、副起升）和平移机构（大车、小车）,一般采用YZR绕线式交流异步电机转子回路内串电阻调速，由凸轮控制器、继电器、接触器控制。实际运行中存在以下问题：1）起升机构、平移机构拖动运行系统采用变阻调速，运行性能差，而且电阻元件烧损和断裂故障时有发生。2）能耗型

7、转差调速，能耗大，机械特性软，调速范围小，平滑性差。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）继电器、接触器控制系统切换频繁，起动时冲击电流大，因此触头烧损、电动机烧损故障时有发生，故障率高。3、变频调速改造方案鉴于传统起重机存在以上问题，客户要求对桥式起重机的吊钩升降电力拖动系统和大、小车电力拖动系统进行技术改造，为克服绕线式电机串电阻调速系统的缺点，采用变频调速技术改造起重机传动系统。4、改造实例采用P1500-1.系列起重专用变频器改造本项目。该变频器针对起重行业应用设计,满足有关国家标准。硬件采用电机专用控制芯片DSP,搭载最新低功耗IGBT,内置起重专

8、用软件，具有过载能力强、高启动转矩、防溜钩功能。采用矢量控制方式可获得稳定的工作状态和良好的机械特性。在满足冲击性负载、重负荷应用的同时，还能完美呈现起重行业的工艺控制特性，增进系统效能，达到了快速反应，平稳安全运行的要求。优异的力矩控制性能，丰富的产品功能设计全方位保证起重、提升行业使用的安全、可靠和高效。可用于各类起重机的起升、俯仰、变幅、大车、小车、回转、抓斗等机构的交流无级调速。5、改造后的应用效果1）起重机的启动、制动、加速、减速等过程更加平稳快速，定位更加准确，运行中加、减速时整机振动和冲击明显减小减少了负载波动，安全性大幅提高。2）由于电动机启动电流限制得较小，频繁启动和停止时电

9、动机热耗减少，寿命延长。3）电磁制动器在低速时动作，其闸皮的磨损很小，使用寿命延长。4）变频调速系统可以根据现场情况，灵活调整各档速度和加、减速时间，使得变频起重机操作灵活、现场适应性好。5）节约能源，电机运行电流小，运行效率高，发热损耗小。本案实测节能可达30%左右。在生产工况相同的情况下电耗和维修费用比改制前节约20%左右。6）可靠性高：变频器内置的防溜钩程序及完善的保护、监测及自诊断功能，如再结合P1.C控制和采用闭环矢量控制柜，可大幅度提高变频起重机电控系统的可靠性。7）高效运行：起重机空钩或轻载时实现3倍速运行，提高装卸效率。6、结束语交流变频调速技术日益显现出优异的控制及调速性能，

10、高效率、易维护等特点使其成为起重机械一种优选的调速方案。但是，要使变频器成功地应用于起重机调速，就必须针对起重机的特点，开发专用变频器，并在安装与布线时采取特殊技术措施，以保证变频调速的起重机安全、可靠地运行。附参考资料：变频器在起重机中的作用1 .目前国内起升机构的主要调速方式起升机构是塔式起重机最重要的传动机构，目前传统调速方式下要求重载低速，轻载高速，调速范围大；起升机构调速方式的优劣宜接影响整机性能。起升机构调速方式选择原则有三个：首先要平稳，冲击小；其次要经济和可靠，符合国情；三是要便于维修。1.1 多速电机变极调速4绳最大起重量小于等于6T的小中型塔机竞争激烈，成本控制严格，国内以

11、多速电机变极调速为主，方案简单，应用较广，常采用4/8/32极多速电机实现。1.2 电磁离合器换档的减速器加带涡流制动的单速绕线转子电机该调速方式我国已采用几十年，但现在己逐渐不再使用。它靠电磁离合器换档改变减速器的速比，靠带涡流制动的单速绕线转子电机串电阻获取较软的特性和慢就位速度。它的优点是运行比效平稳，调速比可以设计较大。它的缺点较多，首先电磁离合器一般采用国产机床用产品，寿命短，可靠性差；其次是不能空中动态变换离合器档位，不然会下滑，这很危险；三是减速器成本较高。1.3 普通减速器加带涡流制动的多速绕线转子电机将上一种方式的电磁离合器换档改为多速电机驱动普通单速比减速器则是本方式的思路

12、。相对于多速电机换档冲击大的缺点，带涡流制动的多速绕线转子电机可串电阻获取较软的M-n特性，起制动和档位切换较平稳，有慢就位速度，功率可以比鼠笼电机用得大。这种调速方式构造简单，易维护，可靠性高。目前已成功地解决了涡流制动绕线转子电机散热问题，大大提高了这种调速方式的可靠性。目前国内812t起升机构大多采用这种调速方式，但是这种电机起制动和换档仍有较大的峰值电流和冲击，电气控制系统比较复杂，I6t以上的大吨位起升机构一般不宜再采用这种调速方式。1.4 差动行星减速器加双电机行星减速器的太阳轮由一台电机驱动，行星架由另一台电机经行星减速驱动，外轨道的内齿圈固定在起升卷筒上。这就是差动行星减速器的

13、构造。行星系确定为某一合适参数后，卷筒转速就取决于两台电机的转速和转向，同向快速，反向慢速。如果是单速电机，每台电机则有正转、反转和停止三种状态与另一台电机相配，因此速度档位很多。如果用多速电机,速度档位就更多了，这就是差动调速原理。电机可用鼠笼或变频与鼠笼相结合，较小吨位用鼠笼，大吨位用变频与鼠笼相结合。这种方式调速比大，完全能满足重载低速、轻载高速的要求，而且可靠性高，特别适合于大吨位起升机构。但差动行星减速器结构复杂，一般要非标设计与生产，加上双电机，成本较高，控制复杂。主机生产厂家采用的不多。1.5 变频调速【变频器】变频调速是当今最先进的交流调速方式。随着国际变频器价格的逐步下降，变

14、频调速技术应用越来越广泛。国内塔机起升机构的应用已多年，效果良好，但使用面不广。它的优点是慢就位速度可长时间运行，实现零速制动，运行平稳无冲击，能延长结构和传动件的寿命，对钢丝绳排绳和寿命大有裨益，同时提高了塔机的安全性。但其在起升机构使用面很窄，一是进口变频器仍然较贵，国产变频器不过关；二是变频器一旦出了问题，一般修不了，大多只能换新；变频调速由于成本高，一般中小吨位起升机构应用少，大吨位则较多。变速调速在中小吨位大面积使用，只有等待国产变频器的崛起。2 .变频器在塔式起重机起升机构的方案塔式起重机在起升机构中应用变频技术以日本安川变频器为主，主要应用于中大塔机,同时4绳最大起重量小于等于6T的小中型塔机竞争激烈，成本控制严格，所以变频器应用极少。随着电力电子技术的发展，国产变频器技术日益成熟，价格优势明显，应用于中小塔机已经成为可能。