一、概述

    塔式起重機是建筑工地上應(yīng)用得十分廣泛的一種起重機械，傳統(tǒng)的控制方式多采用交流繞線式電機串電阻的方法啟動和調(diào)速。由于長期重載運行，頻繁正、反轉(zhuǎn)，沖擊電流很大，再加上有些場合工作環(huán)境差，電機的滑環(huán)、炭刷及接觸器經(jīng)常損壞，接觸器的觸頭燒毀、炭刷冒火、電機及電阻燒毀現(xiàn)象時有發(fā)生，線路復(fù)雜，回轉(zhuǎn)機構(gòu)的軸承經(jīng)常需要更換，由于主卷揚機構(gòu)大多是由兩個電機工作在一個軸上，高速電機處于工作狀態(tài)、則低速電機處于制動狀態(tài)，始終處于一個工作、一個制動的矛盾中，在由快速向慢速轉(zhuǎn)換時機械沖擊大，經(jīng)常發(fā)生打齒現(xiàn)象，曾經(jīng)出現(xiàn)過貨物已經(jīng)定位，工人已經(jīng)扶住纜繩，再由快速向慢速切換時，發(fā)生打齒現(xiàn)象，慢速電機制動失靈，非常危險。偶爾也會出現(xiàn)折軸的現(xiàn)象，故障率較高，對生產(chǎn)影響很大，維修量及維護費用也很高。由于異步電機有著無可倫比的優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單堅固、價格便宜、易于維護，因此采用變頻器拖動三相異步電機的控制方式取代傳統(tǒng)調(diào)速方式，可以從根本上解決天車故障率高的問題，而且技術(shù)先進、節(jié)能顯著，是塔式起重機理想的傳動控制裝置。

二、工作原理

1.大車運行機構(gòu)：用于拖動整臺起重機順著工地做“橫向”運動，由電動機、制動器、減速裝置和車輪組成。

2.小車運行機構(gòu)：用于拖動吊鉤及重物順著橋架做“縱向”運動，也由電動機、制動器、減速裝置和車輪組成。

3.提升機構(gòu)：用于拖動重物做上升或下降的起升運動，由電機、減速裝置、卷筒和制動器組成。大型起重機（超過10噸）有兩個起升機構(gòu)：“主鉤”和“副鉤”，通常“主鉤”和“副鉤”不能同時起吊貨物。

4.回轉(zhuǎn)機構(gòu)：拖動橋臂以軸為中心做旋轉(zhuǎn)運動，由于防止跑偏，通常由雙電機、減速機構(gòu)、制動器組成。

三、系統(tǒng)配置

在QTZ起重機中，起重量為8噸，提升機構(gòu)采用Y200L-4型異步電機，功率30KW，轉(zhuǎn)速1500rpm；小車采用Y112M-4型異步電機，功率4KW，轉(zhuǎn)速1500rpm；回轉(zhuǎn)機構(gòu)采用Y112M-4型異步電機，功率4KW轉(zhuǎn)速1500rpm，控制系統(tǒng)中，PLC主要功能是接受控制臺的指令，并檢測各種傳感器的信號，執(zhí)行預(yù)先設(shè)定好的程序步驟；變頻器的主要功能是接受PLC指令，按照程序命令調(diào)整電機的速度。

1：主要技術(shù)原理

(1)采用全數(shù)字速度傳感器閉環(huán)矢量控制，使系統(tǒng)調(diào)速范圍寬、調(diào)速精度高。變頻器在低頻運行時，也保證有180％以上額定力矩輸出。最大轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的2倍，矢量控制實現(xiàn)的基本原理是通過測量和控制異步電動機定子電流矢量，根據(jù)磁場定向原理分別對異步電動機的勵磁電流和轉(zhuǎn)矩電流進行控制，從而達到控制異步電動機轉(zhuǎn)矩的目的。具體是將異步電動機的定子電流矢量分解為產(chǎn)生磁場的電流分量(勵磁電流)和產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的電流分量(轉(zhuǎn)矩電流)分別加以控制，并同時控制兩分量問的幅值和相位，即控制定子電流矢量，這種控制方式稱為矢量控制方式。這樣就可以將一臺三相異步電機等效為直流電機來控制，因而獲得與直流調(diào)速系統(tǒng)同樣的靜、動態(tài)性能。

2：使用變頻時注意事項：

2.1回轉(zhuǎn)系統(tǒng)：

主要特點：多采用分別拖動方式（即有兩臺電機拖動），調(diào)速范圍一般為6：1范圍內(nèi)；改造方案：采用變頻專用電機，兩臺電機使用兩臺變頻器，采用6000s系列，可以采用阿爾法先進的主從控制，使控制精度更精確。

具有領(lǐng)先的阿爾法主／從控制功能的變頻器使兩臺牽引電機的負荷平衡。6000s系列是采用磁通矢量控制的新一代變頻器，可在0.5Hz時產(chǎn)生180％Me轉(zhuǎn)矩，只需輸入電機名牌數(shù)據(jù)，系統(tǒng)通過自動建立精確的電機模型，在得到準確的轉(zhuǎn)子速度信號后作為速度環(huán)的反饋信號，能夠精確控制鼠籠電機的速度和轉(zhuǎn)矩。6000s系列變頻器程序具有獨特的主／從控制，從變頻器通過輸入輸出口與主變頻器通信，實時跟蹤主變頻器的速度、轉(zhuǎn)矩和其他故障信息，保證了兩電機負載均衡和安全運行。

2.2小車拖動系統(tǒng)：

主要特點：只用一臺變頻器，由于行程較短，故調(diào)速范圍較小，一般范圍在4：1。拖動方案：采用變頻專用電機，變頻器型號選擇6000s系列。

2.3 制動方式

制動方法采用直流制動、再生制動和機械制動相結(jié)合的方法：

A、首先通過變頻調(diào)速系統(tǒng)的再生制動和直流制動把運動中的回轉(zhuǎn)或小車的轉(zhuǎn)速迅速而準確地降為“0”，待電磁制動器將軸抱住后再取消運行信號；

B、小車使用的變頻器，由于再生制動僅出現(xiàn)在降速過程中，再生電能通過制動電阻消耗掉即可。但對于回轉(zhuǎn)機構(gòu)使用的變頻器，由于所需要的制動電阻容量較大，非但體積大，產(chǎn)生的熱量也很大，建議常備用。

C、防止溜鉤：在電磁制動器抱住之前和松開之后，極容易發(fā)生重物自由落體下滑現(xiàn)象，

防止溜鉤現(xiàn)象應(yīng)該注意的主要問題是：

（1）電磁離合器在通電到松開（或從斷電到抱住）大約需要時間0.6秒左右（根據(jù)型號大小而定）；

  （2）重物升降的控制邏輯。

四、系統(tǒng)優(yōu)點

1）一體化方案：采用電動機驅(qū)動與起重邏輯控制有機結(jié)合的方式，省去了原系統(tǒng)中的PLC，減少潛在故障點，簡化系統(tǒng)接線、調(diào)試簡單靈活，代表未來起重機控制的發(fā)展方向；

2）寬電壓設(shè)計更能滿足惡劣的電源環(huán)境；

3）起重機專業(yè)邏輯設(shè)計：集多年起重機行業(yè)設(shè)計的經(jīng)驗，設(shè)計了專家級、廣泛應(yīng)用的起升機構(gòu)的控制和安全邏輯，包括時序配合、防溜鉤、等功能，為配套客戶提供完美的解決方案。