一、概述

　　塔式起重機(jī)是建筑工地上應(yīng)用得十分廣泛的一種起重機(jī)械，傳統(tǒng)的控制方式多采用交流繞線式電機(jī)串電阻的方法啟動(dòng)和調(diào)速。由于長(zhǎng)期重載運(yùn)行，頻繁正、反轉(zhuǎn)，沖擊電流很大，再加上有些場(chǎng)合工作環(huán)境差，電機(jī)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(jī)及電阻燒毀現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，線路復(fù)雜，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的軸承經(jīng)常需要更換，由于主卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)大多是由兩個(gè)電機(jī)工作在一個(gè)軸上，高速電機(jī)處于工作狀態(tài)、則低速電機(jī)處于制動(dòng)狀態(tài)，始終處于一個(gè)工作、一個(gè)制動(dòng)的矛盾中，在由快速向慢速轉(zhuǎn)換時(shí)機(jī)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(shí)，發(fā)生打齒現(xiàn)象，慢速電機(jī)制動(dòng)失靈，非常危險(xiǎn)。偶爾也會(huì)出現(xiàn)折軸的現(xiàn)象，故障率較高，對(duì)生產(chǎn)影響很大，維修量及維護(hù)費(fèi)用也很高。

　　由于異步電機(jī)有著無可倫比的優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單堅(jiān)固、價(jià)格便宜、易于維護(hù)，因此采用變頻器拖動(dòng)三相異步電機(jī)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(jìn)、節(jié)能顯著，是塔式起重機(jī)理想的傳動(dòng)控制裝置。

　　二、工作原理

　　1.大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)：用于拖動(dòng)整臺(tái)起重機(jī)順著工地做“橫向”運(yùn)動(dòng)，由電動(dòng)機(jī)、制動(dòng)器、減速裝置和車輪組成。

　　2.小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)：用于拖動(dòng)吊鉤及重物順著橋架做“縱向”運(yùn)動(dòng)，也由電動(dòng)機(jī)、制動(dòng)器、

　　減速裝置和車輪組成。

　　3.提升機(jī)構(gòu)：用于拖動(dòng)重物做上升或下降的起升運(yùn)動(dòng)，由電機(jī)、減速裝置、卷筒和制動(dòng)

　　器組成。大型起重機(jī)(超過10噸)有兩個(gè)起升機(jī)構(gòu)：“主鉤”和“副鉤”，通?！爸縻^”和“副鉤”不能同時(shí)起吊貨物。

　　4.回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)：拖動(dòng)橋臂以軸為中心做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，由于防止跑偏，通常由雙電機(jī)、減速機(jī)

　　構(gòu)、制動(dòng)器組成。

　　三、系統(tǒng)配置

　　在QTZ起重機(jī)中，起重量為8噸，提升機(jī)構(gòu)采用Y200L-4型異步電機(jī)，功率30KW，轉(zhuǎn)速1500rpm;小車采用Y112M-4型異步電機(jī)，功率4KW，轉(zhuǎn)速1500rpm;回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)采用Y112M-4型異步電機(jī)，功率4KW轉(zhuǎn)速1500rpm，控制系統(tǒng)中，PLC主要功能是接受控制臺(tái)的指令，并檢測(cè)各種傳感器的信號(hào)，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(jī)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(yùn)行時(shí)，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(shí)現(xiàn)的基本原理是通過測(cè)量和控制異步電動(dòng)機(jī)定子電流矢量，根據(jù)磁場(chǎng)定向原理分別對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流和轉(zhuǎn)矩電流進(jìn)行控制，從而達(dá)到控制異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的目的。具體是將異步電動(dòng)機(jī)的定子電流矢量分解為產(chǎn)生磁場(chǎng)的電流分量(勵(lì)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(shí)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(tái)三相異步電機(jī)等效為直流電機(jī)來控制，因而獲得與直流調(diào)速系統(tǒng)同樣的靜、動(dòng)態(tài)性能。

　　2：使用變頻時(shí)注意事項(xiàng)：

　　2.1回轉(zhuǎn)系統(tǒng)：

　　主要特點(diǎn)：多采用分別拖動(dòng)方式(即有兩臺(tái)電機(jī)拖動(dòng))，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(jī)，兩臺(tái)電機(jī)使用兩臺(tái)變頻器，采用ALPHA6000s系列，可以采用阿爾法先進(jìn)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(tái)牽引電機(jī)的負(fù)荷平衡。ALPHA6000s系列是采用磁通矢量控制的新一代變頻器，可在0.5Hz時(shí)產(chǎn)生180%Me轉(zhuǎn)矩，只需輸入電機(jī)名牌數(shù)據(jù)，系統(tǒng)通過自動(dòng)建立精確的電機(jī)模型，在得到準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)子速度信號(hào)后作為速度環(huán)的反饋信號(hào)，能夠精確控制鼠籠電機(jī)的速度和轉(zhuǎn)矩。ALPHA6000s系列變頻器程序具有獨(dú)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(shí)時(shí)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(jī)負(fù)載均衡和安全運(yùn)行。

　　2.2小車拖動(dòng)系統(tǒng)：

　　主要特點(diǎn)：只用一臺(tái)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(dòng)方案：采用變頻專用電機(jī)，變頻器型號(hào)選擇ALPHA6000s系列

　　2.3制動(dòng)方式

　　制動(dòng)方法采用直流制動(dòng)、再生制動(dòng)和機(jī)械制動(dòng)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(dòng)和直流制動(dòng)把運(yùn)動(dòng)中的回轉(zhuǎn)或小車的轉(zhuǎn)速迅速而準(zhǔn)確地降為“0”，待電磁制動(dòng)器將軸抱住后再取消運(yùn)行信號(hào);

　　B、小車使用的變頻器，由于再生制動(dòng)僅出現(xiàn)在降速過程中，再生電能通過制動(dòng)電阻消耗掉即可。但對(duì)于回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)使用的變頻器，由于所需要的制動(dòng)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(dòng)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(shí)間0.6秒左右(根據(jù)型號(hào)大小而定)

　　(2)重物升降的控制邏輯

　　主鉤升降控制電路簡(jiǎn)圖

　　四、系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)

　　1)一體化方案：采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)與起重邏輯控制有機(jī)結(jié)合的方式，省去了原系統(tǒng)中的PLC，減少潛在故障點(diǎn)，簡(jiǎn)化系統(tǒng)接線、調(diào)試簡(jiǎn)單靈活，代表未來起重機(jī)控制的發(fā)展方向;

　　2)寬電壓設(shè)計(jì)更能滿足惡劣的電源環(huán)境

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

　　4)在采礦、冶金、筑路行業(yè)的上料系統(tǒng)有專門的定長(zhǎng)設(shè)計(jì)，使控制更安全可靠。

　　精確的力矩控制:失速防止功能、故障復(fù)位再試功能;加裝應(yīng)用旋轉(zhuǎn)編碼器ALPHA6900可實(shí)現(xiàn)全頻域磁通電流矢量控制，在0.5Hz使電機(jī)保持150%輸出轉(zhuǎn)矩。