变频器在桥式起重机控制系统改造中的应用研究

变频器在桥式起重机控制系统改造中的应用研究

王红伟  ,焦举阳 ,余磊 ,宋宪瑞

中孚炭素   河南省郑州市巩义市  451200

摘要：在工业生产过程中，变频器已被大量采用。针对桥梁起重机原有的起升、调速等问题，提出了一种新型的变频调速方式，并结合了变频、触摸屏幕等技术，对其进行了全面的改造和优化，并取得了较好的工业效果。

关键词：变频器；桥式起重机；控制系统改造

吊车的主要功能是吊车的起升和运输，目前已被国内各个工业尤其是生产部门所采用，在传统的吊车中，通常采用绕组线圈的异步电动机，通过对电阻器的变频器进行无级变速，从而导致了起动冲击大、噪声大、耗电量大，加之吊车作业条件普遍较差，故其故障率高、寿命短、能耗高，已不符合当今工业发展与变革的要求。随着 IC技术的不断发展，变频器因其良好的起动控制性能而被业界所普遍接受和应用。

一、变频器调速系统的相关概念

（一）变频器调速系统

桥梁吊车的传动速度调节阀主要包括继电触点和离散的电子器件。它具有结构烦琐、体积大、运行速度慢等特点。而利用现代的功率电子学与电脑技术相结合的变频器，其特点是：

第一个方面，在转速较低或较快时，变频调速器的转速变化不大，且效率较高。第二个特点是，变频调速系统使用了非接触式功率电子器件，减少了外接线路，减小了控制器的尺寸。第三个特点是：变频调速器的中央处理器拥有强大的计算与控制功能，可以进行参数性的调速器调节，并设定适当的马达工作参数，从而使吊车各个机械的转速范围更大、速度更高。第四个特点是：变频调速装置具备自动故障检测的能力，能够完成过电压、过电流、过负荷等多种功能。提高起动力矩和提高转速是提升系统所需的最基础的特性。可以选择具有转速的向量式变频调速器，同时，在悬垂转速为0的情况下，使重锤悬在半空，并且电机的主轴被磁铁制动，不会产生滑槽。

（二）变频调速的控制要点

因此，在变频器的操纵过程中，要对其进行变频器的改造，首先要确定其停机时间和持续时间，在变频器工作频率启动的情况下，它要适时地下达液力抱锁切断命令，并保持转矩持续一段时间，在此期间，变频器的工作频率降低至0。二是在提升设备的提升和提升方面，要设置“电动机的起动频率”和“感应电流的时刻”，在电动机的起动过程中，变频设备能够判定电动机的起动频率达到预设的范围，在达到的情况下，变频调速装置就会对电动机的起动进行判定，并通过抱闸释放命令来释放油压抱闸。三是在调速装置上，要合理地增加调速系统的中间频率，改善系统的低频性能，并增加起动力矩，以预防溜钩。

二、桥式起重机控制系统特点

（一）负荷特点

吊车的牵引载荷是一种基本的扭矩类型。在重物由提升装置进行减速器运转时，电机是电刹车，并利用电阻器进行功率损耗，可确保刹车的有效性。

（二）控制要求

对起重机进行的操作主要包括：一是在起重机上安装一个机械臂。其次，在启动过程中要确保安全、稳定地运转。在起重机械吊装作业中，当电机的主轴被电磁场制动时，为了防止出现滑槽，必须采用相应的保护和保护措施。

三、变频器的选用

用于吊车的变频调速装置有很多种。产品选择日本安川VS-616G5型变频调制解调机。该变频调速系统采用了全磁通向量控制器，可在较低频率下实现150%的启动力矩。有一个转速回馈，可以实现零速（零速时也能提供150%的额定扭矩）。它可以根据对参量访问等级的设置，来选择它的控制模式。一般有4种方式供选择：无 PG/F开环控制、 PGU/F闭环控制、无 PG开环向量控制、 PG闭环向量控制。大车、小车拖动装置因惯性大，负荷变动比较小，基本为阻力负荷，因此没有使用 PG U/F开环，没有光电编码。主、副钩提升装置因负荷变动大，需要迅速调整力矩以达到快速的动力反应。在电动机上装有光电编码器，并配有PG-B2转速控制器，以实现工作状态的平稳，力学性能优良。防溜：在此系统中，VS-616G5变频调速器在零速时的扭矩控制，只要 PLC与变频调速器相结合，就可以很好地克服滑钩问题。

采用变频调速器的多段调速作用，可以实现对吊车转速的调整。VS-616G5可采用8个频率命令和1个电机频率命令，从而可以达到9级的速度。多功能的多功能，设置1至3级的多路速度命令及点动次数，可以进行切换。若开启端子1，则马达转动，若开启端子2，则反转，则三对端子1、2、3分别开启，二三对，则可得到八种不同的频率，因此，即可达到五种以上的起重速度。变频调速器设置可以调整电动机的加速和减速的时机。

公司选用的变频器都配有外制动器和制动器电阻。在起重机卸货时，由于重力的影响，电动机所产生的动力会反馈到变频器直流环路上，使电动机直流电压不断上升。因此，为了使直流电路中的能量消耗殆尽，使直流的电流保持在可以承受的范围。制动器电阻会把这部分能量消耗殆尽。在选择制动系统的时候，要添加一个等级，以便延长制动的持续时间，缩短制动的周期。在所选择的条件下，制动器的额定功率也应当增加一倍。

四、变频器在桥式起重机控制系统的改造设计

在桥梁吊车的控制中，采用了变频器，既要满足系统所设置的各项功能，又要具有良好的运行和维修能力。通过对吊车运行的需求，对其进行了模块化设计，既可减少程序的语言表达，又可大大缩短程序的运算速度，使控制器的反应速度得到提升，并可使吊车的负荷迅速调整，使调试人员能够迅速查找和优化程序。

五、结束语

利用变频器对吊车的整体改造和优化进行了整体的优化，使其能够满足实际运行的需要，并能根据客户的触摸屏和人机交互设定变频、启动、停止等功能，利用变频器对吊车的电动机进行变频调速器，在行业中有着广阔的发展前景。

对变频调速吊车进行了改进。起重机的控制电路因其无需采用交流接触器、串联电阻等开关式的电子部件而大大地简化了电力控制电路。吊车启动、制动、加速、减速等过程变得更为顺畅、快捷，降低了负荷的起伏，大大改善了行车的安全。在轻载情况下，由于不正确的操纵而导致的失控。变频装置也可以很容易地根据实际工况调节各个挡的转速及加、降的时间，从而使得起重机的运行更快捷、更灵活。在此基础上，利用变频器对电动机进行软启动，可有效地防止机器受到大扭矩的影响，降低机器的维修和维修成本，从而达到改善其工作效能的目的。经实际应用，取得了很好的效果。

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