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偉創AC80矢量型(xing)變頻器在卷揚機上的應用

一、前言

    卷(juan)揚機又(you)叫絞車，由人力或機械動(dong)力驅動(dong)卷(juan)筒、卷(juan)繞繩索(suo)來完成牽引工作的裝置(zhi)。垂直(zhi)提升、水平或傾斜拽引重物的簡單起重機械。分(fen)手動(dong)和電(dian)動(dong)兩(liang)種。

    電動(dong)卷(juan)揚機由電動(dong)機、聯軸節、制動(dong)器(qi)、齒輪箱和(he)卷(juan)筒組成，共同安裝在機架上。對于起升度高和(he)裝卸(xie)量大，工作(zuo)繁忙的情(qing)況下，要求(qiu)調速性能(neng)好，特別要空鉤能(neng)快速下降。對安裝就(jiu)位或敏感的物料，要能(neng)以微動(dong)速度下降。

    卷(juan)(juan)揚(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)機(ji)包括，電(dian)動(dong)(dong)卷(juan)(juan)揚(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)機(ji)，建(jian)筑卷(juan)(juan)揚(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)機(ji)，微型卷(juan)(juan)揚(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)機(ji)主(zhu)要產品有：JM電(dian)控(kong)(kong)(kong)慢速(su)(su)大(da)噸(dun)位卷(juan)(juan)揚(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)機(ji)、JM電(dian)控(kong)(kong)(kong)慢速(su)(su)卷(juan)(juan)揚(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)機(ji)、JK電(dian)控(kong)(kong)(kong)高速(su)(su)卷(juan)(juan)揚(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)機(ji)、JKL手控(kong)(kong)(kong)快(kuai)速(su)(su)溜(liu)放卷(juan)(juan)揚(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)機(ji)、2JKL手控(kong)(kong)(kong)雙(shuang)快(kuai)溜(liu)放卷(juan)(juan)揚(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)機(ji)、電(dian)控(kong)(kong)(kong)手控(kong)(kong)(kong)兩用(yong)卷(juan)(juan)揚(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)機(ji)、JT調速(su)(su)卷(juan)(juan)揚(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)機(ji)等，僅能在(zai)地上(shang)使用(yong)，可以通過(guo)修改用(yong)于船(chuan)上(shang)。它以電(dian)動(dong)(dong)機(ji)為(wei)動(dong)(dong)力，經彈性(xing)(xing)聯軸節，三級(ji)封(feng)閉式(shi)齒輪減速(su)(su)箱(xiang)，牙嵌式(shi)聯軸節驅動(dong)(dong)卷(juan)(juan)筒，采用(yong)電(dian)磁制動(dong)(dong)。卷(juan)(juan)揚(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)機(ji)產品通用(yong)性(xing)(xing)高、結構緊湊、體積小、重量輕、起重大(da)、使用(yong)轉移方便(bian)，被廣泛應用(yong)于建(jian)筑、水(shui)利工程、林業、礦山、碼頭等的物料(liao)升降或(huo)平拖，還可作現代化電(dian)控(kong)(kong)(kong)自(zi)動(dong)(dong)作業線的配套設備。

二、傳統卷揚機的控制方式

    卷揚提升機的(de)工作(zuo)特點是(shi)：啟動速(su)(su)度慢，轉(zhuan)矩(ju)大，加速(su)(su)平滑，停車平穩、準確。傳(chuan)統的(de)調速(su)(su)方法是(shi)：采用繞線轉(zhuan)子(zi)異步電(dian)(dian)動機，通過(guo)集電(dian)(dian)環(huan)和碳(tan)刷在轉(zhuan)子(zi)回路中串(chuan)入若干(gan)段電(dian)(dian)阻，由接觸器控制接入電(dian)(dian)阻的(de)多少來控制轉(zhuan)速(su)(su)。

但存在以下(xia)缺點(dian)：

（1）串(chuan)聯電阻調(diao)速(su)，其(qi)調(diao)速(su)變化呈跳躍(yue)狀，使得減速(su)機齒輪(lun)、天輪(lun)、中輪(lun)、料車與斜橋導(dao)軌之間，在加減速(su)運行階段均受到沖(chong)擊(ji)力的作用(yong)，設備易損(sun)壞(huai)，鋼絲繩易疲勞，導(dao)致(zhi)維修量大，檢修費用(yong)增加。

（2）串聯電阻調(diao)速范圍小，使得(de)料車速度呈突變(bian)，減速后停車時仍(reng)有較高轉(zhuan)速，對制動器和限位開(kai)關的(de)調(diao)整精度要(yao)求高，且容易發生(sheng)(sheng)越位及掉道事故而影響生(sheng)(sheng)產。

（3）串聯電阻(zu)調速(su)，使(shi)得料(liao)車起(qi)動(dong)及減(jian)速(su)時(shi)(shi)，大部(bu)分電能消耗(hao)在電阻(zu)器(qi)上(shang)；當電動(dong)機在電壓下降時(shi)(shi)，力矩下降，轉差率增大，嚴重時(shi)(shi)，料(liao)車無(wu)法啟動(dong)，易于產生事故。

（4）能(neng)耗高(gao)，低(di)速(su)(su)機(ji)械特性(xing)軟(ruan)。因為轉(zhuan)速(su)(su)的(de)降低(di)是(shi)通過轉(zhuan)子外接電(dian)阻(zu)消(xiao)耗能(neng)量來(lai)實(shi)現的(de)，并且(qie)轉(zhuan)速(su)(su)越低(di)，機(ji)械特性(xing)越軟(ruan)，消(xiao)耗在電(dian)阻(zu)中能(neng)量比例越大，極不經濟，而且(qie)電(dian)網電(dian)壓的(de)高(gao)低(di)對速(su)(su)度影(ying)響很大。

附表：轉子串(chuan)電(dian)阻調速與變頻調速的比較

三、 AC80 矢量變頻器卷揚機控制方案

      偉創 AC80 矢量(liang)型(xing)變頻器采用全球領先的矢量(liang)控制算(suan)法，把電(dian)機定子電(dian)流(liu)按坐(zuo)標變換分(fen)(fen)解為轉(zhuan)矩電(dian)流(liu)分(fen)(fen)量(liang)和勵磁電(dian)流(liu)分(fen)(fen)量(liang)，從而實(shi)現精確的轉(zhuan)矩控制。與 V/F 控制算(suan)法相比具有(you)低頻力(li)矩特性好，動(dong)態(tai)響應特性好，速度(du)控制精度(du)高等優點。

當變頻器有 0.50Hz 輸出時即有 180% 以上的(de)(de)高(gao)(gao)起動(dong)轉(zhuan)矩，保(bao)證懸空起動(dong)及低速運(yun)轉(zhuan)時的(de)(de)電機力矩，并可在  1:50 的(de)(de)速度(du)(du)范圍內（ 1 ～ 50Hz ）以 100% 轉(zhuan)矩連續運(yun)行。速度(du)(du)調速偏(pian)差小于 ±1% 。并利用(yong)一(yi)(yi)個高(gao)(gao)速微處理器和最(zui)新一(yi)(yi)代(dai) DSP 來提高(gao)(gao)響應(ying)速度(du)(du)，在提升設備中對防止 “ 滑落(luo) ” 很(hen)有效(xiao)果(guo)，轉(zhuan)矩響應(ying)時間約 0.1 秒(miao)便可達到 150% 的(de)(de)轉(zhuan)矩。下落(luo)時，變頻器將(jiang)受到較高(gao)(gao)電勢的(de)(de)能量釋(shi)放過程(cheng)，為保(bao)證變頻器不(bu)過壓跳閘不(bu)被擊壞，需增設能耗(hao)制動(dong)單元來保(bao)證變頻器的(de)(de)正常工作。進(jin)行制動(dong)時制動(dong)電阻與電機內部的(de)(de)有功損耗(hao)部分結合成制動(dong)轉(zhuan)矩。

1 ）傳統控制的(de)變頻改(gai)造

 1 、短接繞(rao)線電機轉子繞(rao)組，取消原串(chuan)電阻(zu)調速方案(an)；也可設計切換回路，將原串(chuan)電阻(zu)調速方案(an)作為備用方案(an)。

 2 、將電機抱閘系統獨立供電，由變頻器輔助控制。

 3 、將原(yuan)調速裝置改造(zao)，使其可以(yi)控制變頻器速度。

 4 、將變(bian)頻(pin)器故障保護信(xin)號串(chuan)入安全回路。

該方(fang)案改造簡(jian)單(dan)設備(bei)投資少，可以很好的利用原控制系(xi)統，且不改變(bian)操(cao)作工人的操(cao)作習慣(guan)。它適合控制系(xi)統較(jiao)完善的卷揚(yang)機系(xi)統變(bian)頻改造。

2 ）成(cheng)套卷揚(yang)機(ji)變頻控制系統

 1 、采用 AC80 矢(shi)量(liang)型(xing)變頻器作(zuo)為(wei)調速系統(tong)(tong)核心，采用 PLC 作(zuo)為(wei)控制系統(tong)(tong)核心。

 2 、根據配置不同可設(she)計多種(zhong)保護。且(qie)可按需要靈活定制控制系統。

根(gen)據卷揚機工藝控制要求及(ji)信號系統發出的信號指示，控制卷揚機的啟(qi)動，加速運行(xing)，減速，停車(che)等過程，運行(xing)平穩可(ke)靠。

 (1) 實現卷揚機的(de)(de)行程(cheng)監視和位置閉環控制，具有完善的(de)(de)深度(du)(du)和速度(du)(du)顯示及控制功(gong)能。

 (2) 實現卷(juan)揚(yang)機主(zhu)回路(lu)控制器件真空(kong)化(hua)和無觸點(dian)化(hua)的要求(qiu)，采(cai)用 PLC 控制，硬件配(pei)置簡單，軟件編(bian)程靈活，調試方便(bian)且(qie)維護(hu)量小。同時(shi)具有良(liang)好的閉環性能。

 (3) 提高卷揚(yang)機運行的安全可靠性(xing)和控制技術水平，對降低設備(bei)故障率，提高生產效率，減(jian)輕操作人員的勞動強度發揮著重要作用(yong)。

 (4) 安全保護及(ji)聯鎖功能(neng)。安全回路(lu)閉鎖了(le)卷揚機(ji)的運行(xing)條件，只有當外部設(she)備運行(xing)正常，具備開(kai)車條件后，才允許(xu)卷揚機(ji)運轉，安全回路(lu)閉鎖了(le)卷揚機(ji)的全部重故(gu)障保護信號，故(gu)障一旦發(fa)生，卷揚機(ji)立即(ji)進入(ru)緊急制(zhi)動；排除故(gu)障后方可繼續運行(xing)。

（5） 完善的綜合后備保護功能(neng)。

（ 6 ）利用光(guang)電編碼(ma)器實現對卷揚機的運行(xing)速度及位置(zhi)的數字化檢(jian)測(ce)和控制，提高系統控制精(jing)度以及可靠性。

（ 7 ）安全回(hui)路(lu)雙冗余，至少有一路(lu)軟(ruan)件安全回(hui)路(lu)，一路(lu)硬件安全回(hui)路(lu)。

（ 8 ） PLC 本身故(gu)障如“死機”“電池電壓低”“數據傳(chuan)送(song)錯誤”應(ying)能(neng)可靠檢測(ce)出(chu)來并采取相(xiang)應(ying)的保護措施。

（ 9 ）一(yi)路(lu)速(su)度檢測(ce)及深(shen)度檢測(ce)有問題而另一(yi)路(lu)正常(chang)情況(kuang)下應能(neng)用 PLC 進行(xing)限(xian)速(su)開車。

（ 10 ）自動(dong)發送位置信號，如減速、停車(che)、定(ding)點、過卷信號等；重要的(de)點如減速、過卷有兩(liang)路(lu)以上共同(tong)起作用。

（ 11 ）速(su)度(du)(du)、深度(du)(du)有完全獨立的(de)兩路(lu)并進行相互比較(jiao)，比較(jiao)時間間隔不(bu)大(da)于 1 秒，速(su)度(du)(du)、深度(du)(du)不(bu)正確的(de)情況下(xia)會(hui)立即采取必要的(de)防止事故擴大(da)的(de)措施。

四、結束語

      偉創 AC80 矢量(liang)變頻器以(yi)其優異的(de)(de)性(xing)能，大大的(de)(de)提(ti)高了(le)(le)傳統(tong)卷(juan)揚機運行穩定(ding)性(xing)和安(an)全(quan)性(xing)，減少了(le)(le)設備的(de)(de)維(wei)護(hu)工作。偉創電氣(qi)為(wei)卷(juan)揚機定(ding)制(zhi)的(de)(de)控制(zhi)系統(tong)集合了(le)(le)眾(zhong)多安(an)全(quan)技術和自(zi)(zi)動控制(zhi)功能，為(wei)卷(juan)揚機設備廠家提(ti)供了(le)(le)全(quan)套電控解決(jue)方(fang)案，也(ye)可使老舊的(de)(de)卷(juan)揚機煥發青(qing)春。自(zi)(zi)推出(chu)使用以(yi)來，獲(huo)得(de)了(le)(le)用戶的(de)(de)一(yi)致好評，也(ye)解決(jue)了(le)(le)眾(zhong)多機械廠家電控落后(hou)的(de)(de)問題，取(qu)得(de)了(le)(le)良好的(de)(de)社會效益和經(jing)濟效益。