ES850系列变频器在塔式起重机上的应用

一、行业概述

1、塔式起重机发展

    随着我国城镇化战略政策的推进，以及基础建设的布局，建筑塔式起重机使用越来越普遍，从普通多层建筑到中心城区摩天大楼，以及铁路工程、桥梁工程和水利工程的建设，塔式起重机都有广泛的应用。传统塔式起重机采用工频启动冲击大、效率低和能耗高，越来越不符合现代化的要求，变频调速已经是大势所趋。

    塔式起重机技术越来越趋向于智能和绿色化，起升机构变频器应用已多年，效果良好，但使用面不广。它的优点是调速运行可控，满足长时间运行，实现大力矩零速启动和停机制动，运行平稳无冲击，能延长机械结构和传动系统寿命，延长钢丝绳排绳寿命，同时提高了塔机的安全性。

2、塔式起重机变频应用面临的难点

        一是进口变频器依然较贵，国产变频器技术不过关；

       二是变频器一旦出了问题，一般修不了，大多只能换新，变频调速成本过高，一般中小吨位起升机构应用较少，大吨位则较多。

    三是国产变频器控制起升机构，由于低频力矩不够，大都存在启动震动问题，启停过程会有溜钩现象。

    四是很多产品调试复杂，涉及参数太多，并且无法时时监控设备数据信息，故障问题时有发生，控制运行极不稳定。

    不过，随着电力电子技术的发展，国产变频器技术日益成熟，价格优势明显，应用于中小塔机已经成为可能。库马克ES850系列变频器基于行业顶尖的矢量算法和稳定的硬件平台，良好的结构设计，能够很好地满足塔式起重机行业应用需求。

二、塔式起重机简介

1、基本构成

    塔式起重机简称塔机或塔吊，动臂装在高耸塔身上部的旋转起重机。其作业空间大，主要用于房屋建筑施工中物料的垂直和水平输送及建筑构件的安装。

    主要构成包括：金属结构、工作机构和电气系统三部分。

    金属结构包括：塔身、动臂和底座等。

    工作机构包括：起升、变幅、回转和行走四部分。

    电气系统包括：电动机、控制器、配电柜、连接线路、信号及照明装置等。

2、传统控制方式缺点

塔式起重机是建筑工地上应用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启动和调速，有如下劣势：

        1）  长期重载运行，频繁正、反转，冲击电流很大；

        2）  故障率高，电机的滑环、碳刷及接触器经常损坏，电机电阻烧毁现象时有发生；

        3）  线路复杂，回转机构的轴承经常需要更换；

        4）  效率低，由于主扬机结构大多由两个电机工作在一个轴上，高速电机处于工作状态，则低速电机处于制动状态，始终处于一个工作、一个制动的矛盾中；

        5）  安全系数低，在由快速向慢速转换时机械冲击大，经常发生打齿现象。

3、 塔吊的工作原理

     大车运行机构：用于拖动整台起重机顺着工地做横向运动，由电动机、制动器、减速装置和车轮组成。

    小车运行机构：用于拖动吊钩及重物顺着桥架做纵向运动，也由电动机、制动器、减速装置和车轮组成。

    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，大型起动机（超过 10T）有两个起升机构；“主钩”和“副钩”不能同时起吊货物。

    回转机构：拖动桥臂以轴为中心做旋转运动，由于防止跑偏，通常由双电机、减速机构、制动器组成。

    变幅机构：幅度指从塔式起重机回转中心线至吊钩中心线的水平距离，变幅动作就是指塔吊起重臂上面载重小车的往返运行，通过小车的运行，可以调整吊钩覆盖的幅度范围。

三、塔式起重机起升机构对变频器的技术要求

1、低频大力矩输出，满足低频开闸合闸不溜钩；

2、超强过载能力，负载波动时，不会导致故障停车；

3、宽电压范围，满足现场电压大幅波动正常使用；

4、丰富的系统保护功能，能够对因操作错误导致的设备故障信息做及时反馈，确保系统安全运行；

5、丰富的起重行业专用功能，配合系统给定和反馈信号，完成不同的起吊动作；

四、系统控制方案及配置

    中小型塔式起重机一般起吊重量为3吨到8吨，系统配置有起升电机、回转电机和变幅电机。控制系统PLC接收控制台指令，并检测各种传感器信号，执行设定好的程序，给变频器发送启停运行控制及速度给定指令，达到完美控制运行效果。

1、电机参数设置：

   P63.00 电机额定功率

   P63.01 电机额定电压

   P63.02 电机额定电流

   P63.03 电机额定转速

   P63.04 电机额定转速

   P63.06 设置为2，启动变频器做电机静止自学习

2． 起升机构系统接线和参数设置

起升部分采用 37kW 高性能矢量变频器 ES850 系列，接线图如下：

3．回转机构系统接线和参数设置

回转部分采用 4kW 高性能矢量变频器 ES850 系列，接线图如下：

4． 变幅机构（小车部分）方案及配置

变幅部分采用 4kW 高性能矢量变频器 ES850 系列，其系统接线图如下：

五、ES850系列塔机专用变频器行业应用优势

1、响应速度快，低频大力矩输出，较好的抑制启动时振动现象；零速抱闸和开闸，彻底杜绝溜钩和倒冲现象发生。

2、精准的电流输出，使载荷、输出功率和运行速度之间的匹配达到较为理想的状态，甚至在机械容许情况下，可以高速运行，提高起料运转效率。

3、变频调速可实现启动和停止制动平稳，机械冲击小，可以延长塔吊整机的使用寿命。

4、高可靠性，密闭电路结构和多层三防漆加厚工艺，防护等级达到IP40，更适应野外恶劣环境。

5、电机输出功率优化，在提高工作效率的同时，可降低能耗，产生很好的经济效益。

6、工业级大尺寸智能液晶键盘显示各种运行参数，便于操作人员时时掌握运行状态信息，可实现远程控制、故障诊断和参数修正。

7、宽电压范围（±20%），满足现场电压大幅波动正常运行。

8、精准的变频控制方案可限制超载或越档作业，从控制系统上防止操作人员粗暴施工和野蛮操作，有效保护工作机构正常运行。

9、塔机能够提升的负载重量与变幅幅度有关，使用变频调速后，可通过小车变幅机构与起升机构的联动，实现不同幅度时的全自动载荷控制。

10、使用变频器限速功能，可以避免钢丝绳松弛时高速绷紧，减少钢丝绳的损耗，防止钢丝绳崩断造成的严重事故。