安川变频器在施工升降机上的应用

一 引言

随着我国建筑业的不断发展，建筑施工机械化水平的不断提高，对施工升降机的制造质量和整机技术水平的要求也越来越高。传统升降机由于运行单一，存在问题较多，采用变频控制系统逐渐成为主流。本文主要介绍建筑工地施工升降机的组成、普通升降机的缺点、采用变频控制控制的特点和节能效果。并以安川H1000变频器应用案例来说明，包括参数设置与调试效果。让读者对安川系列产品有一个比较清晰的认识。

二 建筑施工升降机简介

施工升降机又叫建筑用施工电梯，也可以成为室外电梯，工地升降机。是建筑中经常使用的载人载货施工机械，主要用于高层建筑的内外装修、桥梁、烟囱等建筑的施工。由于其独特的箱体结构让施工人员乘坐起来既舒适又安全。施工升降机在工地上通常是配合塔吊使用。一般的施工升降机载重量在1-3吨，运行速度为1-60m/min。施工升降机的种类很多，按运行方式分有：无对重和有对重两种；按控制方式分为手动控制式和自动控制式。根据实际需要还可以添加变频装置和PLC控制模块，另外还可以添加楼层呼叫装置和平层装置。

1、施工升降机的组成：施工升降机主要组成部分如下：导轨架、吊笼、传动系统、附墙架、底架护栏、电气系统、安全保护装置、电缆供电装置等。如图所示：

图1 施工升降机结构 

2、普通施工升降机存在的问题

1）控制系统

    控制系统是施工升降机的关键部分，决定着整机性能的优劣。普通升降机的控制方式都是通过接触器控制来实现，速度单一、启制动冲击大，对结构和机构损坏较严重，电气元件也易损坏，且运行速度比较低，一般为34－38m／min，既影响了施工速度也影响了施工企业的效益。若单纯地提高速度则将造成加速度过大，结构及机构所受冲击过大而加快齿轮齿条及制动盘的磨损，从而降低运行的可靠性。

2）起动与刹车系统

普通升降机的起动都是采取直接起动或星三角降压起动，启动电流大，对电机和电气元件造成严重的破坏，同时升降机里面的物料容易跌落，特别是有些建筑工地升降机还有乘人现象.存在着极大的安全隐患。普通升降机的的刹车是采用机械抱闸强制制动，升降机突然从高速降为零速的时候，由于惯性的作用，不但对结构和机构造成损坏，而且升降机里面的物料容易跌落，也存在着一定的安全隐患。

3）平层系统 

普通升降机减速到平层时无爬行过程，由运行速度直接向零速减速，升降机的选平层是由司机靠目测手动控制实现的，效率低，经常要上、下点动几次才能准确停层。既降低了效率又增大了拖动与控制系统的疲劳度，缩短了寿命，同时也会造成里面的物料无法搬运，浪费了时间，影响了工作效率。

3、变频控制系统的特点：

    采用变频调速技术，可使起制动过程无级调速，实验表明起制动时间为2s可使加速度降为0.5m/S；启动电流小，仅为额定运转电流的1.4倍，这些特点可以解决上述一系列问题，同时变频调速控制系统具有很强的抗干扰能力，能在恶劣的施工环境中可靠地工作。采用先进的现代交流变频调速技术对升降机电力拖动系统进行技术改造，使升降机实现平稳操作，提高运行效率，改善超负荷作业，消除起制动冲击，减少电气维护，降低电能消耗，提高功率因子等均可取得良好实效。同时还具有过电流、过电压、欠电压和输入缺相保护，以及变频器过热、超载、超速、制动单元过热、I/O故障保护、电动机故障保护等，变频调速方法效率高，其运行速度可达60～70m/min，是传统升降机运行速度（34m/min）的两倍。

无极调速技术有效的解决了机构的传动冲击，延长了齿轮、滚轮、轴承、齿条的使用寿命。由于变频系统具有限流的功能，降低了电机启动时对电网的冲击电流，缓解了用电设备间的相互影响，电缆载流能力大大提高。供电电缆不必加大，与常速升降机相比，反而可以减小。既节约了成本，又为收放电缆创造了方便。
　　变频调速系统具有完善的安全保护功能。如欠压、过压、过转矩、过电流保护等，使整个电控系统的可靠性、安全性得到保证。由于系统为零速制动，制动器无相对转动摩擦，所以使用寿命理论上为无穷大，实际上至少延长十几倍。
　　性能优越的选平层控制系统。传统升降机的选平层是由司机靠目测手动控制实现的，效率低，经常要上、下点动几次才能准确停层。既降低了效率又增大了拖动与控制系统的疲劳度，缩短了寿命。而采用变频选平层使整个系统实现了简单化，彻底代替了故障率高的继电器系统。

节能效果：以两台15KW电机举例，升降机速度提高了，功率增大了，但与传统产品相比，能耗却下降了50%，因为在下降时，电机无须供电。按一天10小时工作计算：每天可节电140kw，合人民币128元。按每年工作300天计，仅节电一项即可产生效益38400元。维修费用也同样下降。同型号非调速升降机，每年至少要更换四次齿轮和制动盘以及若干个接触器，此项费用至少为25000余元。而且要占用工作时数。用此项技术，齿轮可少换50%，齿条寿命延长一倍，制动器使用十年，年可节约维修费2万多元。

三、安川变频器应用案例介绍

  1、安川H1000变频器特点

     安川变频器是世界知名的变频器之一，由日本安川电机株式会社生产。源于安川电机对电动机的深入了解，安川变频器以其卓越的控制性能和优异的产品品质，依靠安川人“以独特的技术，为社会和公共事业做贡献”的理念得到全球工业领域的认可。全新推出的“H1000”重负载变频器全面代替“G7”系列，高性能的电流矢量控制，可驱动IM/PM电机、零速即可输出200%的转矩，具有零伺服功能、高起动转矩、DWELL功能、过励磁制动、丰富的在线自学习等功能。在起升行业具有高输出、高性能、安全及高可靠性。针对起升行业配有专用的起重软件，包括专用的抱闸时序功能、碰撞停止功能、轻负载增速功能、过负载检测、行程限制等功能。采用Swing PWM方式，可抑制升降机频繁启停所带来的电磁干扰。

  2、安川变频器配置方案

     某商业建筑工地施工现场施工梯需要改造，之前使用某国产品牌变频器，使用过程中出现故障多次，有电磁干扰存在，且无起重软件提供。客户得知安川变频器在起升行业有较高的知名度和市场占有率。故决定用安川变频器来代替。该梯使用两台15KW电机驱动，电机额定电流为33A，吊笼提升重量为4吨，载重量为2吨，提升速度为60m/min，带刹车制动，要求变频器有抑制电磁干扰功能，起升专用功能。根据以上要求，给客户给出如下配置：

       变频器：     安川HB4A0091（37KW、起重软件版）    1台

       制动单元：   安川CDBR-4045D                                        1台

       制动电阻：   3000W 55Ω                            4根（并联）

  3、参数设置表及抱闸时序

图2  参数设置一览表

图3 抱闸指令时序图

  4、参数设置及调试

 主电路及控制电路接线确认正确后，变频器开始通电调试。通过变频器上的操作面板设置上述参数表中的参数。安川H1000变频器标配有中文操作液晶面板，参数设置也非常方便。参数设置完成后，按照施工升降机的国标实验规则，进行了空载测试、额定负载测试及125%额定负载测试几个阶段，适当调整参数后，均通过测试。

 在调试时，若出现溜钩现象，可适当调高抱闸频率，但不宜设置过高，否则变频器易报故障，一般设置在0.3~2Hz内。调试过程需注意以下几点：       

   1）空载试验时，若出现提升时振动的情况，调整N2-01参数。下降时振动，调整S1-02，03参数。

   2）带额定负载实验时。抱闸抱住但出现下滑趋势，调整S1-12~15参数。提升时发生滑落，调整S1-09参数。提升/下降时振动，调整C4-02，N2-01，02参数。

   3）超负载实验提升时发生滑落情况，调整S1-09参数。

   4）下降过程中提升的情况下，若出现电流过大，调整S2-03参数。

   5）起动时发生摩擦抱闸，调整S1-05~08参数，调整抱闸打开电流。

   6）停止时发生摩擦抱闸，调整S1-14，15参数。

   7）快速点动时发生滑落，调整S2-01，02参数。

 安全是施工升降机最重要的标准，在系统调试时必须按照国标进行安全测试。在空载调试时，可测试升降机上下限位、吊笼各门等限位开关是否按设计标准动作；在125%额定负载调试后，将超载保护器调整为110%，进行超载测试。防坠测试，通常在施工升降机上安装有防坠安全器，防坠安全器是施工升降机上重要的一个部件，要依靠它来消除吊笼坠落事故的发生，工地上使用中的升降机都必须每三个月进行一次坠落试验，坠落试验可通过提高变频器输出频率，使电机驱动吊笼在模拟坠落的速度下，看防坠安全器是否动作。

四、结束语

经现场调试验证，使用安川H1000变频器进行改造，安装简单，调试方便，使用专用的起重软件，升降机在起停时无明显冲击和下滑现象，调速平稳，输出电流稳定，低速时启动力矩大，减少了对联轴器等机械设备的冲击，也降低了对电网的冲击，使维护费用大大降低，提高了工作效率，并且节能效果显著，因此变频器调速系统在升降机具有很好的推广应用价值。今年对该客户进行回访时，客户表示11年装机至今，施工梯运行平稳，未出现一次故障，解决了客户之前存在的问题，在施工周期中给予了施工单位最大的支持。客户非常满意。