伟创AC80专用变频器对吊车改造的方案

一、前言

   随着工业生产对起重机调速性能要求的不断提高，常用传统的起重机调速方法如：绕线转子异步电动机转子串电阻调速、晶闸管定子调压调速和串级调速等共同的缺点是绕线转子异步电动机有集电环和电刷，它们要求定期维护，由集电环和电刷引起的故障较为常见，再加上大量继电器、接触器的使用，致使现场维护量较大，调速系统的故障率较高，而且调速系统的综合技术指标较差，已不能满足工业生产的特殊要求。

交流变频调速技术在工业界的广泛应用，为交流异步电动机驱动的起重机大范围、高质量地调速提供了全新的方案。它具有高性能的调速指标，可以使用结构简单、工作可靠、维护方便的鼠笼异步电动机，并且高效、节能，其外围控制线路简单，维护工作量小，保护监测功能完善，运行可靠性较传统的交流调速系统有较大的提高。所以，采用交流变频调速是起重机交流调速技术发展的主流。

交流变频调速技术应用于起重机后，与市场上大量使用的传统的绕线异步电动机转子串电阻调速系统相比，可带来以下显著经济效益和安全可靠性：

（1）采用交流变频调速技术的起重机由于变频器驱动的电动机机械特性硬，具有精确定位的优点，不会出现传统起重机负载变化时电动机转速也随之变化的现象，可以提高装卸作业的生产率。

（2）变频起重机运行平稳，启动、制动平缓，运行中加、减速时整机振动和冲击明显减小，安全性提高，并且延长了起重机机械部分的寿命。

（3）机械制动器在电动机低速时动作，主钩以及大、小车的制动由电气制动完成，所以机械制动器的制动片寿命大为延长，维护保养费用下降。

（4）采用结构简单、可靠性高的鼠笼异步电动机取代绕线转子异步电动机，避免了因集电环、电刷磨损或腐蚀引起接触不良而造成电动机损坏或不能起动的故障。

（5）交流接触器大量减少，电动机主回路实现了无触点化控制，避免了因接触器触头频繁动作而烧损以及由于接触器触头烧损而引起的电动机损坏故障。

（6）交流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。

（7）交流变频调速系统属高效率调速系统，运行效率高，发热损耗小，因此比老式调速系统大量节电。

（8）变频器具有完善的保护、监测及自诊断功能，如再结合PLC控制，可大幅度提高变频起重机电控系统的可靠性。

二、起重机运行的特点

（1）起重机应具有大的启动转矩，通常超过150%的额定转矩，若考虑超载等因素，至少应在起动加速过程中提供200%的额定转矩。

（2）由于机械制动器的存在，为使变频器输出转矩与机械制动器的制动转矩平滑切换，不产生溜钩现象，必须充分研讨变频器启动信号与机械制动器动作信号的控制时序。

（3）当起升机构向下运行或平移机构急减速时，电动机将处于再生发电状态，其能量要向电源侧回馈，必须根据现场情况处理再生能量。

（4）起升机构在抓吊重物离开或接触地面瞬间负载变化剧烈，变频器应能对这种冲击性负载进行平滑控制。

三、伟创AC80起重机专用变频器简介

1、主要功能及特点

伟创AC80起重机专用变频器是深圳伟创电气有限公司针对起重行业专业设计的一款高性能矢量变频器，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。主要的功能及特点如下：

（1）调速范围宽，可实现有精确控制定位要求的作业；

（2）软启动、软停止的功能降低了机械传动冲击，可明显改善钢结构的承载性能，延长了起重机的使用寿命；

（3）抱闸逻辑控制与监控，准确的抱闸开启和闭合控制时序，通过抱闸实时状态反馈和起动预转矩补偿，确保控制的安全性和可靠性；

（4）轻负载升速，起重机空钩或轻载时实现2倍速运行，提高装卸效率。轻负载升速功能主要应用于起升高度较大的起重机，以缩短时间来提高装卸效率；

（5）控制回路电源和主回路电源可以分别控制提高了用户调试时的安全性，便于故障诊断与维护。  

（6）支持MODBUS通讯协议，能实现多个变频器和PLC之间的通讯连接。

（7）危险速度监视、快速停车及超速保护变频器实时监测电机的运行速度，当电机速度大于设定的最高允许速度或速度偏差值时，变频器发出故障报警并立即停止输出，机械制动器动作，使起重机处于安全状态。

快速停车功能给用户提供以下三种方式供选择：

方式1：电气制动的停车；

方式2：电气制动加机械制动的停车；

方式3：机械制动的停车。

（8）预励磁功能是在启动之前自动地对电机实行直流励磁，以保证电动机快速地提供起动转矩，并通过调节励磁的时间使电动机的起动与机械制动器的释放时间相配合，避免出现“溜钩”现象。

（9）起重机操作模式——方便、灵活

 根据起重机不同的操作模式，为用户提供以下操作模式选择：操纵杆模式、遥控模式、电动电位器模式、分级操纵杆给定模式、分级遥控给定模式、通讯给定模式等。

2、制动功能说明

   伟创AC80起重机专用变频器内部内置了机械抱闸逻辑顺序控制功能，只要设定参数就可以解决机械制动逻辑的问题。在起重设备的应用上，一般都会存在机械抱闸机构，这主要是考虑到安全方面的因素。提升机构在机械抱闸机构抱住之前和松开之后的瞬间，极易发生重物由停止状态下滑的现象（称为溜钩），防止溜钩是桥式起重机控制系统设计中的安全控制环节。当吊钩起吊重物停止在半空中时，如果要作上升或者下降动作，变频器的运行和对机械抱闸机构的控制，这两者之间的配合就显得非常重要；配合不好，有可能出现变频器报警（过载或者过流），也有可能出现重物溜钩的现象。针对这种现象，伟创AC80起重机专用变频器专门开发参数来方便调整。使用AC80变频器多功能输出端子就能够很好的解决这个问题。

   先设定变频器输出端子Y1或Y2为变频器输出频率水平检测信号，将输出频率水平检测设为2Hz，当起重机开始工作在提升或下放时机械制动必须在变频器运行在2Hz以上时才能打开。当起重机工作在提升或下放时将要停止时机械制动必须在变频器运行速度在2Hz以下时才能关闭。

根据起重机负载特点来说，在下放物体时候是发电状态，为了在下放物体的时候变频器不产生过压，必须将能量释放掉，这样就要求变频器带制动单元，通过制动电阻将能量消耗掉。

3、应用范围

   伟创AC80起重机专用矢量变频器，具有优异的力矩控制性能，广泛适用于岸边集装箱起重机（STS）、轨道式集装箱龙门起重机(RMG)、轮胎式集装箱龙门起重机（RTG）、门座式起重机、造船用龙门起重机、装船机、卸船机、翻车机、堆取料机等各类港口机械，以及各类普通桥式、门式、塔式起重机和提梁机、架桥机等起重机械的起升、变幅、大车、小车、回转、抓斗等机构的交流无级调速。

四、结束语

   通过使用伟创变频器，解决了旧的调速系统所存在的故障率高、线路复杂、不能平滑调速、维护量大等弊病，同时也简化了设计工作，使电气控制性能上了一个新台阶。其可靠性和先进性是旧的调速系统所无法比拟的，并以其优越的性能价格比受到了用户的欢迎。