偉創AC80矢量型變頻器在(zai)卷揚機上的應(ying)用
一、前言
卷(juan)揚(yang)機又叫絞車,由人(ren)力或(huo)機械動力驅(qu)動卷(juan)筒、卷(juan)繞繩索來完成(cheng)牽引工(gong)作的裝置。垂直提升(sheng)、水(shui)平或(huo)傾斜拽引重(zhong)(zhong)物的簡單(dan)起重(zhong)(zhong)機械。分手動和電動兩種。
電動卷(juan)(juan)揚機(ji)由電動機(ji)、聯(lian)軸節(jie)、制動器、齒(chi)輪箱和卷(juan)(juan)筒組成,共(gong)同安裝(zhuang)在機(ji)架上。對于起升度高和裝(zhuang)卸量大,工作繁忙的情(qing)況下(xia),要(yao)(yao)(yao)求調速(su)(su)性(xing)能(neng)好,特別(bie)要(yao)(yao)(yao)空鉤能(neng)快速(su)(su)下(xia)降。對安裝(zhuang)就(jiu)位或(huo)敏感的物料(liao),要(yao)(yao)(yao)能(neng)以微動速(su)(su)度下(xia)降。
卷揚(yang)(yang)機包括,電動(dong)(dong)卷揚(yang)(yang)機,建筑(zhu)卷揚(yang)(yang)機,微型卷揚(yang)(yang)機主要產(chan)(chan)品(pin)有:JM電控(kong)慢(man)速(su)(su)(su)大噸位(wei)卷揚(yang)(yang)機、JM電控(kong)慢(man)速(su)(su)(su)卷揚(yang)(yang)機、JK電控(kong)高(gao)速(su)(su)(su)卷揚(yang)(yang)機、JKL手(shou)控(kong)快速(su)(su)(su)溜(liu)放卷揚(yang)(yang)機、2JKL手(shou)控(kong)雙(shuang)快溜(liu)放卷揚(yang)(yang)機、電控(kong)手(shou)控(kong)兩用卷揚(yang)(yang)機、JT調速(su)(su)(su)卷揚(yang)(yang)機等(deng),僅能在地上使用,可以(yi)(yi)通過(guo)修改用于船上。它以(yi)(yi)電動(dong)(dong)機為動(dong)(dong)力(li),經(jing)彈性聯軸(zhou)節,三級(ji)封閉式(shi)齒輪減(jian)速(su)(su)(su)箱,牙嵌式(shi)聯軸(zhou)節驅動(dong)(dong)卷筒,采用電磁制動(dong)(dong)。卷揚(yang)(yang)機產(chan)(chan)品(pin)通用性高(gao)、結(jie)構緊湊、體(ti)積小、重量(liang)輕、起(qi)重大、使用轉(zhuan)移方便,被廣泛(fan)應(ying)用于建筑(zhu)、水利工程、林業、礦山、碼頭等(deng)的(de)物(wu)料升(sheng)降或平拖,還(huan)可作現代化電控(kong)自動(dong)(dong)作業線的(de)配套(tao)設備(bei)。
二、傳統卷揚機的控制方式
卷揚提升機的(de)工作特(te)點是(shi):啟動速(su)度慢,轉矩大,加(jia)速(su)平滑(hua),停車平穩、準確。傳統的(de)調速(su)方法是(shi):采(cai)用繞線轉子異步(bu)電(dian)動機,通過(guo)集電(dian)環和(he)碳刷在轉子回路中串入(ru)若干段(duan)電(dian)阻(zu),由接(jie)觸器控制接(jie)入(ru)電(dian)阻(zu)的(de)多(duo)少來控制轉速(su)。
但存在以下缺(que)點(dian):
(1)串聯電阻調速,其調速變化呈(cheng)跳躍狀,使得減速機齒輪(lun)、天輪(lun)、中輪(lun)、料車與(yu)斜(xie)橋導軌之間(jian),在加(jia)減速運行階段均受到沖擊(ji)力(li)的作用,設備易損(sun)壞,鋼絲繩易疲勞,導致維修(xiu)量大,檢修(xiu)費用增加(jia)。
(2)串聯電阻(zu)調(diao)速(su)范圍小(xiao),使得料車(che)速(su)度(du)呈突變,減速(su)后(hou)停車(che)時仍(reng)有(you)較高(gao)轉速(su),對制動器和限(xian)位(wei)開關(guan)的調(diao)整精(jing)度(du)要求高(gao),且容易發生(sheng)越位(wei)及掉(diao)道事故而(er)影響生(sheng)產。
(3)串(chuan)聯電(dian)阻調(diao)速,使得料(liao)車起動(dong)及減速時(shi),大部分(fen)電(dian)能消耗在電(dian)阻器上;當電(dian)動(dong)機在電(dian)壓下降(jiang)時(shi),力矩(ju)下降(jiang),轉(zhuan)差率增大,嚴重(zhong)時(shi),料(liao)車無法啟動(dong),易(yi)于產生(sheng)事故(gu)。
(4)能耗高(gao)(gao),低速機械特(te)性軟(ruan)。因為(wei)轉(zhuan)速的(de)降低是通過轉(zhuan)子外接電(dian)阻消耗能量來實現(xian)的(de),并且轉(zhuan)速越(yue)低,機械特(te)性越(yue)軟(ruan),消耗在電(dian)阻中能量比(bi)例越(yue)大,極不(bu)經(jing)濟,而且電(dian)網電(dian)壓的(de)高(gao)(gao)低對速度影響(xiang)很大。
附(fu)表:轉子串電阻(zu)調(diao)速與變頻(pin)調(diao)速的比較
三、 AC80 矢量變頻器卷揚機控制方案
偉創 AC80 矢量(liang)型變頻(pin)(pin)器采用全球領先的(de)矢量(liang)控制(zhi)(zhi)算法,把電(dian)機定子電(dian)流按(an)坐標變換分解為(wei)轉矩(ju)電(dian)流分量(liang)和勵磁電(dian)流分量(liang),從而實現精確的(de)轉矩(ju)控制(zhi)(zhi)。與 V/F 控制(zhi)(zhi)算法相比具有低頻(pin)(pin)力矩(ju)特(te)性(xing)(xing)好(hao),動態響應特(te)性(xing)(xing)好(hao),速(su)度(du)控制(zhi)(zhi)精度(du)高等優(you)點。
當變(bian)頻器(qi)(qi)有(you)(you) 0.50Hz 輸出時即有(you)(you) 180% 以上的(de)(de)(de)(de)高起動轉矩,保(bao)證懸空起動及低速(su)運轉時的(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)機力矩,并可在 1:50 的(de)(de)(de)(de)速(su)度(du)范圍內( 1 ~ 50Hz )以 100% 轉矩連(lian)續運行(xing)。速(su)度(du)調速(su)偏差小于 ±1% 。并利用一個高速(su)微處理器(qi)(qi)和最新(xin)一代 DSP 來提(ti)高響(xiang)應速(su)度(du),在提(ti)升設(she)備中對(dui)防止 “ 滑(hua)落(luo) ” 很有(you)(you)效果,轉矩響(xiang)應時間約 0.1 秒(miao)便可達到(dao) 150% 的(de)(de)(de)(de)轉矩。下(xia)落(luo)時,變(bian)頻器(qi)(qi)將受到(dao)較高電(dian)(dian)勢的(de)(de)(de)(de)能(neng)(neng)量釋放過程,為(wei)保(bao)證變(bian)頻器(qi)(qi)不過壓跳(tiao)閘不被(bei)擊壞,需增(zeng)設(she)能(neng)(neng)耗制動單(dan)元(yuan)來保(bao)證變(bian)頻器(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)正常(chang)工作。進(jin)行(xing)制動時制動電(dian)(dian)阻與電(dian)(dian)機內部的(de)(de)(de)(de)有(you)(you)功損耗部分(fen)結合(he)成制動轉矩。
1 )傳(chuan)統控制的變頻(pin)改造
1 、短接繞線電機轉子繞組,取(qu)消(xiao)原串電阻調速方案(an)(an);也可設(she)計切換回路,將原串電阻調速方案(an)(an)作為備用方案(an)(an)。
2 、將電(dian)機抱閘(zha)系統獨立供電(dian),由變頻器輔助(zhu)控制。
3 、將原(yuan)調速(su)裝置改造,使其可以控(kong)制(zhi)變頻器(qi)速(su)度。
4 、將變頻器故障保護信(xin)號串(chuan)入安全回路。
該方案改(gai)(gai)造簡單設備投資少,可以很(hen)好的利用原(yuan)控制系(xi)統(tong),且不改(gai)(gai)變操(cao)作工人的操(cao)作習慣(guan)。它適(shi)合控制系(xi)統(tong)較(jiao)完善的卷(juan)揚機系(xi)統(tong)變頻改(gai)(gai)造。
2 )成套卷(juan)揚機變頻控制(zhi)系統
1 、采(cai)用 AC80 矢(shi)量型變頻(pin)器作為調速系(xi)統核心,采(cai)用 PLC 作為控(kong)制系(xi)統核心。
2 、根據(ju)配置不(bu)同可設計多種保護。且可按需要靈活定(ding)制(zhi)控制(zhi)系統。
根據卷揚機工藝控(kong)制(zhi)要求及(ji)信號系統發出的(de)信號指(zhi)示,控(kong)制(zhi)卷揚機的(de)啟動,加速運行(xing),減速,停(ting)車(che)等過程,運行(xing)平穩可靠。
(1) 實現卷揚機的行程監視和位置(zhi)閉環控(kong)制(zhi)(zhi),具有完善的深度和速(su)度顯示(shi)及控(kong)制(zhi)(zhi)功能。
(2) 實現卷揚機(ji)主回路控制(zhi)器件(jian)真空化(hua)和無觸點化(hua)的要求,采用 PLC 控制(zhi),硬件(jian)配(pei)置(zhi)簡單,軟件(jian)編(bian)程靈活,調試方便且維護量(liang)小。同時(shi)具有良(liang)好(hao)的閉環性能。
(3) 提(ti)(ti)高卷揚機(ji)運行的安全(quan)可(ke)靠性和(he)控制(zhi)技術水平(ping),對降低設備故障率(lv),提(ti)(ti)高生產效率(lv),減輕操作人員的勞(lao)動強度發(fa)揮著重要作用。
(4) 安全(quan)保護(hu)及聯鎖(suo)功能。安全(quan)回(hui)路閉(bi)鎖(suo)了卷(juan)(juan)揚機(ji)(ji)的(de)(de)運(yun)行(xing)條件(jian),只有當外(wai)部(bu)設(she)備(bei)運(yun)行(xing)正常,具備(bei)開車(che)條件(jian)后(hou),才允(yun)許卷(juan)(juan)揚機(ji)(ji)運(yun)轉,安全(quan)回(hui)路閉(bi)鎖(suo)了卷(juan)(juan)揚機(ji)(ji)的(de)(de)全(quan)部(bu)重(zhong)故障(zhang)保護(hu)信號(hao),故障(zhang)一旦發生,卷(juan)(juan)揚機(ji)(ji)立即進入緊急(ji)制動;排(pai)除故障(zhang)后(hou)方可繼續運(yun)行(xing)。
(5) 完善的綜合后備保護功(gong)能。
( 6 )利用光電編(bian)碼器實(shi)現對卷揚機的(de)運(yun)行速度(du)及(ji)位(wei)置的(de)數字化檢測和(he)控制(zhi),提高(gao)系統控制(zhi)精度(du)以及(ji)可靠(kao)性(xing)。
( 7 )安(an)全回(hui)路(lu)雙冗余,至少有一路(lu)軟件安(an)全回(hui)路(lu),一路(lu)硬件安(an)全回(hui)路(lu)。
( 8 ) PLC 本(ben)身故障如(ru)“死(si)機”“電池電壓低”“數(shu)據傳送錯誤(wu)”應(ying)能可靠檢測(ce)出(chu)來并(bing)采(cai)取相應(ying)的保護措施。
( 9 )一路速(su)度檢測及深度檢測有問題(ti)而另一路正常(chang)情況下應能(neng)用 PLC 進(jin)行限(xian)速(su)開車。
( 10 )自動發(fa)送位置信號,如減速、停車、定(ding)點、過卷信號等;重(zhong)要的點如減速、過卷有(you)兩路以上共同起作用(yong)。
( 11 )速度(du)(du)、深度(du)(du)有完全獨立(li)的兩路并進行(xing)相互比較,比較時(shi)間間隔不大(da)于 1 秒(miao),速度(du)(du)、深度(du)(du)不正(zheng)確的情況下會立(li)即(ji)采取必(bi)要的防止(zhi)事(shi)故擴大(da)的措施。
四、結(jie)束語(yu)
偉(wei)創(chuang)(chuang) AC80 矢量變頻器以(yi)其(qi)優異的(de)性(xing)能(neng),大大的(de)提高(gao)了傳統卷(juan)揚(yang)(yang)機(ji)運行(xing)穩(wen)定性(xing)和安(an)全性(xing),減少了設備的(de)維護工(gong)作。偉(wei)創(chuang)(chuang)電氣為卷(juan)揚(yang)(yang)機(ji)定制的(de)控(kong)(kong)制系統集合了眾多安(an)全技術和自動控(kong)(kong)制功能(neng),為卷(juan)揚(yang)(yang)機(ji)設備廠(chang)家提供了全套電控(kong)(kong)解(jie)決方案,也可使(shi)老舊的(de)卷(juan)揚(yang)(yang)機(ji)煥發(fa)青春。自推出使(shi)用以(yi)來,獲(huo)得(de)了用戶的(de)一(yi)致好評,也解(jie)決了眾多機(ji)械廠(chang)家電控(kong)(kong)落后(hou)的(de)問題,取得(de)了良好的(de)社會效(xiao)益(yi)和經濟效(xiao)益(yi)。
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