施耐德电气ATV71变频器在QD250/50/10t水电站吊钩桥式起重机中的应用

前言

某水电站250/50/10t慢速双梁单小车桥式起重机，主要用于电站水轮发电机组及其辅助系统设备的安装、运行维护和检修的吊装任务，也用于电站建设期间设备安装、检修及一般装卸作业。起重机整体按A3工作级别进行设计， 起重机主要由桥架结构、大车运行机构、小车（分别含有起升和小车运行机构）、电动葫芦以及电气设备五大部分及其附件组成。四机构均采用施耐德ATV71变频器进行调速，全车采用PLC进行控制。

一、电气控制方案

1. 1 起重机电气系统是由配电照明保护回路，主起升回路，副起升回路，大车运行回路，小车运行回路及电动葫芦所组成的。本起重机以PLC为核心系统，用于接受和处理各机构发出的信号并实现响应功能。采用变频调速，从而保证了整台车的运行平稳性及定位准确性。起重机各机构的运转，由司机室联动台操纵杆进行操作。

1. 2 主副起升机构

主副起升机构均采用操纵杆控制器（电气无级调速，为增加操作感人为设置有级4-0-4档操作）+PLC+变频器+电机的控制方式，无级调速；调速精度0.05%。档位明显，操作者速度感强，易于操作。

（1）变频器采用高性能矢量控制型或直接转矩控制型，并带有速度检测元件，直接返回变频器，在变频器外部形成直接速度反馈闭环控制系统。

（2）启动时，先采取电制动方式使电动机保持一上升力矩，以防重载时溜钩，之后松开机械制动器，机构开始按给定速度要求稳定运行。

（3）停车时，先采用电制动的方式使机构快速电气制动，基本0速时，机械制动器上闸，既提高了制动器的可靠性，又减少了制动器刹车片的磨损。

（4）主、副起升机构均设有上升限位及下降限位,主、副钩均设有超载限制器、旋转编码器，可实现闭环速度控制，以稳定速度和实现超速保护。

（5）变频调速，起制动平稳，可做到零速制动停车，加减速平滑过渡，可实现无级调速，对机械传动装置冲击小，延长了机械传动装置的寿命，可满足各种吊装工艺要求。

起升机构变频器原理图

1.3小车运行机构

小车运行机构采用主令控制器（电气无级调速，为增加操作感人为设置有级4-0-4档操作）+PLC+变频器+电机的控制方式。控制方式为u/f标量控制，控制系统为开环控制，调速范围可达到5～50Hz（1:10 恒转矩调速），调速精度为3%，，由联动台上主令控制器作为变频器的给定，通过变频调速器，制动控制单元，制动电阻来控制小车运行机构的电动机作起动，制动与调速运行，能实现准确停车。

小车运行机构设有限位开关，以限制小车运行的极限位置,同时设置预减速限位开关。

小车运行机构变频器原理图

1.4大车运行机构

大车运行机构采用主令控制器（电气无级调速，为增加操作感人为设置有级4-0-4档操作）＋变频器+电机的控制方式。大车运行机构为四个电机拖动，用两台变频器分别控制起重机两台电机，两台变频器采用主从控制，保证大车电机之间的电气同步及速度一致，避免大车运行啃轨。控制系统为开环，调速范围可达到5～50Hz（1:10 恒转矩调速），调速精度为3%，由联动台上主令控制器作为变频器的给定，通过变频调速器，制动控制单元，制动电阻来控制大车运行机构的电动机作起动，制动与调速运行，能实现准确停车。

大车运行机构设有限位开关，以限制大车运行的极限位置，同时设置预减速限位开关。大车运行设有声光报警。

大车运行机构变频器原理图

二、主要电气元器件的选择

三、结论：

起重机的质量的好坏和使用稳定性，将直接影响电站设备的安全和投产发电。施耐德ATV71系列变频器内置的起重应用宏和制动逻辑功能激活以后通过变频器的输出控制抱闸动作的执行，最大限度的简化了设计和现场调试的难度，自2012年项目投入运行以来，客户现场反映效果良好，运行稳定，满足适用水电站的需求。具有一定的借鉴和参考价值。