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BD551高性能矢量变频器在塔吊上的应用

  在塔吊各部分机构上采用BD551系列变频器驱动后,可以用鼠笼式异步电动机取代原有价格昂贵的绕线式带涡流制动异步电动机。采用变频器拖动三相异步电机的控制方式取代传统调速方式,从根本上解决了塔吊机械...

 

引言

       塔式起重机是建筑工地上应用得十分广泛的一种起重机械,传统的控制方式多采用交流绕线式电机串电阻的方法(或多速电机)启动和调速。由于长期重载运行,频繁正、反转,冲击电流很大,虽然可以分为多段调速,但在段速切换之间仍然会对涡轮涡杆机械减速机构、钢丝绳造成很大的冲击。在塔吊各部分机构上采用BD551系列变频器驱动后,就可以用鼠笼式异步电动机取代原有价格昂贵的绕线式带涡流制动异步电动机。采用变频器拖动三相异步电机的控制方式取代传统调速方式,从根本上解决了塔吊机械故障率的问题,而且技术先进、节能显著,是塔式起重机理想的传动控制装置。

 

应用原理

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l 塔吊组成构件 

◆ 提升机构:用于拖动重物做上升或下降的起升运动,由电机、减速装置、卷筒和制动器组成    

◆ 回转机构:拖动桥臂以轴为中心做旋转运动,通常由电动机、减速机构、制动器组成  

◆ 变幅(小车)机构:用于拖动吊钩及重物顺着桥臂做“纵向”运动,也由电动机、制动器、减速装置和车轮组成

◆ 液压顶升机构:用于塔吊的加高或降低位置使用,由液压泵、液压机械系统组成

l 塔吊各机构调速方式

◆ 多速电机变极调速用于6T以下的中小型塔机,常采4/8/32极多速电机实现。

◆ 电磁离合减速器加涡流制动的单速绕线转子电机调速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,已逐渐不再使用。

◆ 普通减速器(可机械变档)加带涡流制动的单(多)速绕线转子电机调速,调速方式构造简单、易维护、可靠性高。目前国内8~12t起升机构大多采用这种调速方式。 

◆ 差动行星减速器加双电机调速(提升机构)速度档位更多,成本较高,控制复杂。生产厂家采用的不多。

 

原系统配置(以QTZ5030中型吊机为例)

提升部分 

◆ 绕线转子三相异步电动机:YZRW200L-6 22kW 

◆ 涡流制动器104V/5A,额定制动力矩170N.M, 额定转速100r/min

◆ 液压电动式制动装置:由一台380V/500W液压泵控制。断电抱闸,与电机运行保持同步

◆ 减速装置:传动比19:1,滚筒直径300mm(可机械变档)

◆ 调速装置:电阻箱(五段调速)及主令控制器

回转部分

◆ 绕线转子三相异步电动机:YZRW132M2-6 3.7kW

◆ 涡流制动器80V/2.5A,额定制动力矩18N.M,额定转速100r/min

◆ 电磁制动装置:由DC24V电磁阀驱动机械抱闸,方式为得电抱闸

◆ 减速装置:涡轮涡杆,滚筒直径150mm

◆ 调速装置:电阻箱(四段调速)及主令控制器

变幅(小车)部分

◆ 绕线转子三相异步电动机:YZRW132M2-6 3.7kW

◆ 涡流制动器80V/2.5A,额定制动力矩18N.M,额定转速100r/min

◆ 电磁制动装置:由DC24V电磁阀驱动机械抱闸,方式为断电抱闸

◆ 减速装置:滚筒直径150mm

◆ 调速装置:电阻箱(三段调速)及主令控制器

 

变频改造系统配置 

提升

◆ 变频器选用BD551,采用有PG闭环矢量控制模式。放大一档功率等级配置具有如下特点:磁场定向电流闭环矢量控制,电机变量完全解耦、具有零速150%力矩保持、低频力矩大、挂重物悬空不溜钩等特点。

◆ 能耗制动装置:制动单元选FRB-DR-1SA,制动电阻选用6000W/13Ω*1只。(替代原有涡流制动器)

◆ 电动式抱闸制动:利用变频器特有报闸功能结合变频器零速力矩伺服,保证了在任何意外情况下无溜钩现象

◆ 在不改变原有操作方式下,由主令控制器触点组合方式给到变频器多段速端子及正反转端子,从而达到控制变频器起停及调速的目的

回转 

◆ 变频器选用BD551采用无P,G闭环矢量控制模式,变频器同等功率配置无需放大等级。

◆ 涡流制动装置:额定励磁电压/电流:DC80V/2.5A 制动力矩18N.m 机械特性较软,主要起到缓冲阻尼作用。(制动力矩随着速度段可调)

◆ 能耗制动装置BD551变频器内置置制动单元,另选配标准(功率)的制动电阻,60欧1000W铝壳

◆ 电磁抱闸制动:只是在手柄零位时用脚踏开关进行点动,主要用在大臂停止时对重物进行定位才使用。特点是得电抱闸,与常规断电抱闸制动相反

◆ 由主令控制器触点组合方式给到变频器多段速端子及正反转端子,从而达到控制变频器起停及调速的目的

小车

◆ 变频器选用BD551,采用无PG闭环矢量控制模式,同等功率配置

◆ 能耗制动装置:变频器内置制动单元另选配标准(功率)的制动电阻,180欧400W铝壳。(替代原有涡流制动器)

◆ 电磁机械抱闸:利用变频器特有的FDT端子输出及故障联锁控制,特点是断电抱闸

◆ 由主令控制器触点组合方式给到变频器多段速端子及正反转端子,从而达到控制变频器起停及调速的目的

参数号建议设置值说明
b1-011端子指令通道
5多段速运行设定
C1-17加速时间
C1-215减速时间
B6-014直接启动开始频率
B6-020.1启动频率保持时间
C2-0120S曲线开始段比例为20%
C2-0220S曲线结束段比例为20%
B1-030自由停机
C5-0130速度环比例增益
(锁定)S1端子为正转运行
(锁定)S2端子为反转运行
H1-013多段速端子1
H1-024多段速端子2
H1-035多段速端子3
D1-0160低速段
D1-0280中速段
D1-03100高速段

 

结束语

     变频改造后具有如下特点:

◆ 慢就位速度可长时间运行,实现零速制动,运行平稳无冲击

◆ 减少设备的维护费用,降低工人的劳动强度

◆ 很轻松的实现了“重载慢速,轻载高速”的超频运行,节省大量的电能,提高劳动效率

◆ 可以有效的避免因缺相、过流,过压等电器故障而损坏设备,变频器能及时进行自我保护停止输出

◆ 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

    实践证明,采用BD551系列变频器在塔吊上运行不但节电降耗,而且还提高了工作效率,运行的可靠性也得到大大提高,具有很广阔的应用前景。

 

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