變頻調速器在起重機操縱系統的運用

在中國各種礦山開采中，卷揚機升降機廣泛選用串電阻器調速。這套設備存在著許多缺點，比如設備故障率高、維護費高、運行效率低、牽制生產發展等。為了提高生產制造武器裝備技術實力，提升生產量，我企業研發了金礦石月起重機變頻式操縱系統,建筑卷揚機。

一、原起重機系統介紹

原起重機系統關鍵由主軸軸承設備、減速器、纏線式電機、盤形閘、液壓系統、深層指示儀、天輪、承重、門吊、電源柜、加快控制箱、驅動力制動柜、電阻柜等構成。該系統在中國各礦山被廣泛使用。

該系統的原理是通過更改電動機正反轉來完成罐籠升高與降低，而效率的變化則靠更改串入纏線式電機電機轉子的阻值來保持的。其優勢表現在機械設備抱閘制動層面。該抱閘設備操縱便捷，穩定性高，在長期使用中性能穩定，而且使用方便，有利于系統聯接。

這套系統的缺陷都是顯著的，具體表現在系統構成繁雜，容積巨大、實際操作繁雜、設備故障率比較高。從具體系統中我們能清楚地見到，各模塊、各部件間的聯線達數百條；電阻經常損壞，電機銅頭、電刷、炭刷等時常出現異常等。此外，因為操縱系統繁瑣，給維修維護保養產生非常大艱難，都是該系統的主要缺點之一。

從系統運行情況，大家可以看出，原起重機系統為有級變調速，動態性速度變化不穩定、調速范疇小，對罐難度很大，實際操作不容易把握，特別是運作不穩定增強了機器設備損壞。另一方面，當系統低速檔運行中，電機的轉差率大，相對應的轉差輸出功率徹底轉換為熱量消耗掉。因此，該系統僅僅一種規模不經濟、高損耗的調速設備?,電動卷揚機。

我們知道，針對溝通交流電機調速而言，更改電源電壓、電源頻率或電機的極對數均可更改電機轉速比。而對原系統，電機極少數和增加于電機定子側的電源頻率均不會改變，因而，電機的同步轉速也不會改變，所說調速，實際是根據串聯電阻更改定子繞組里的工作電壓，這就使機電傳動控制的穩定調速精密度大幅度降低與此同時，因為串入電機電機轉子控制回路的電阻阻值不可以無極轉變，因此不能完成光滑調速。

人們還需要注意的一點是原系統即便在再造能量回饋情況下依然耗費很多的電力網電磁能，比如，空罐上升，電機處在發電量情況，所造成的再造電磁能所有耗費在電阻器上，而且因為系統處在制動情況，串入的電阻器一樣耗費很多的電量。這就是該系統的致命缺點之一,電動絞車。

二、起重機變頻式操縱系統介紹

變頻式調速是現階段溝通交流異步電機最理想化的調速方法，它仿真模擬直流電電機的調速方式，并考慮了電機動態性能規定，具備無極調速、回應快速、運作穩定、操縱靈便等特性，廣泛運用于各行各業。

但是，目前為止，變頻調速器在冶金工業、礦山開采等領域的都還沒發展出應該有的運用，特別是煤礦起重機提升設備的變頻式更新改造，全國各地未有取得成功案例。2001年，金蟾蜍山金礦石與歐瑞傳動系統有限責任公司協作，研發了“起重機變頻式操縱系統”，用以本礦的新創建煤礦中。該系統的產品研發和交付使用，在全國各地尚屬初次。

“起重機變頻式操縱系統”由變頻柜(包含變頻調速器、釋放模塊、釋放電阻器)、操控臺等構成，如下圖2、圖3圖示。全套系統體型小、重量較輕、實際操作使用方便靠譜，而且徹底延用礦山機械設備的使用良好習慣。實際上，單單從系統外型上看，新系統比系統就會有非常大的優勢：原系統一共有四個電器柜或電阻柜和一個工作臺，而“起重機變頻式操縱系統”只有一個變頻器控制柜和一個工作臺。

釋放模塊和釋放電阻的作用目的是為了釋放電機造成的再造動能。變頻式系統自身含有軟制動，為了安全起見，再次運用了原系統的液壓機抱閘設備，做為安全防范措施。

變頻式調速器是通過更改電機鍵入開關電源的次數來調整電機轉速比的，因而調速范疇很寬，能夠做到0～400Hz。工作頻率調整精密度為0.01Hz，大部分實現了無極調速。因此，選用變頻調速器后，電機能夠完成真正意義里的軟起動和光滑調速。而且，變頻調速器提高了鍵入開關電源的功率因素，在基頻下列為恒扭矩導出，功率隨轉速比轉變，所以有著非常好的節能功效。

“起重機變頻式操縱系統”的創新點之一是在起重機系統中使用了釋放模塊，該設備包含開關電源電路、電壓采樣與解決電源電路、差分信號產生與觸發電路、保護電路、IGBT光耦電路及IGBT功率模塊等。設備外接設備調整旋紐，能用來調整釋放的閾值工作電壓和釋放速率。設備各自與變頻調速器和釋放電阻器聯接。在其中釋放電阻的大小直接關系釋放速率。

“起重機變頻式操縱系統”的另一技術革新點便是在伺服驅動器內部結構設置了“PLC”作用，進而能夠靈便操縱液壓機抱閘設備，使之進行放寬、抱閘和適當抱閘等不一樣實際操作作用。這里，液壓機抱閘設備為原系統常用，其機械設備穩定性早就獲得確認。

工作臺在外觀設計上維持了原先設計風格，但內控制度系統和外界標示均為全新升級設計方案。實際操作再次延用之前習慣性，主令電源開關手柄改成無極調速手柄，用以動態性調速。此外，加設了“應急制動”按鍵和“十分制動”按鍵，以提升制動的穩定性。一般地，當變頻調速器發生故障時，系統全自動導出出現異常數據信號，操縱系統安全性抱閘。假如全自動抱閘路線出現異常而無法精確實行作用時，實際操作“應急制動”按鍵能夠應急制動；假如“應急制動”作用也無效，則可啟用“十分制動”，按時該按鍵，就可以斷開接觸器線圈的控制電源，直接啟動抱閘設備，進而做到最可靠的制動。

總而言之，“起重機變頻式操縱系統”具備很高的科技含量和非常好的技術優勢，這關鍵反映在：

2.1 實現了電動機的軟起動。

2.2 實現了無極光滑調速，可在靜態數據或動態性隨意調節電機轉速比。

2.3運作穩定，無轉差沖擊性，增加了機械設備系統的使用期限。

2.4回應快速，操縱靈便，有利于完成集中控制系統和系統集成化。

2.5集信號分析、運行控制、電子器件制動、機械設備制動、安全保護為一體，提高了機器設備的總體基本功能。

2.6實際操作形象化簡單，掌控輕松自在。

2.7環保節能率大。

三、系統的使用應用

起重機變頻式操縱系統的使用應用十分簡單。操控臺的控制面板如下圖4所顯示。具體步驟如下所示：

3.1 蓋上變頻器電源電源開關(即R、S、T鍵入進線開關)，電腦鍵盤控制板的顯示器顯示“-HF-”，約2秒后變成“0”。

3.2先將制動手柄應拔到“關”的部位，調速手柄調至正中間，即“零”部位，隨后開啟電控鎖。

3.3各自按汽油泵、變頻調速器的“運行”按鍵，顯示器顯示已為“0”。這時“開關電源標示”燈、“抱閘標示”燈亮了。

3.4得出方位數據信號(即順轉或翻轉數據信號)后，按鍵盤控制板里的“運作”鍵，與此同時相互配合實際操作制動手柄和調速手柄。這時，變頻調速器導出由0HZ逐漸慢慢升高，假如輸出頻率小于F18(抱閘限定工作頻率)的預設值，則系統全自動抱閘運作(即電機匝間運作)，制動手柄失靈。而當輸出頻率超過F18預設值時，“全自動抱閘”設備停止工作，制動手柄逐漸起作用，系統制動靠手動式抱閘。起重機進到正常運轉操縱情況.

3.5調節速率的速度由調速手柄操縱。當必須迅速停車時，可將調速手柄反方向扳到正中間部位下列，就可以泊車。停車后，應先調速手柄調返回正中間部位。假如轉換方向反方向運作，可反向操作調速手柄。這時無須再按“運作”鍵。

3.6 當軟啟動器產生“OC”(過電流)、“OE”(過電壓)、“OL”(負載)等維護時，變頻調速器關閉導出，系統全自動抱閘制動..這時，應先制動手柄和調速手柄修復到原始部位(正中間部位)，隨后按一下電腦鍵盤控制板里的“校準”鍵，則顯示屏由常見故障表明變成“0”；再按一下運作鍵，這時假如常見故障清除，系統修復運作，不然，再次處在維護情況。

注：第一次通電時也需按一下運作鍵才可以運作，這般設定就是為了提示作業者不要忘了將制動手柄和調速手柄校準。

3.7 “釋放減振”旋紐放置“開”部位時，當承重下發全過程電機處在發電量情況時，制動模塊有也許工作中。制動模塊工作時系統全自動適當抱閘(約為徹底抱閘時緊抱力的1/5)。

3.8本系統萬一發現異常狀況，如“無法控制”時，可直接按住“應急制動”按鍵或“十分制動”按鍵，或是立即關閉電控鎖(也可以斷開全部系統總開關電源)，就可以運行抱閘設備，系統處在“徹底抱閘”情況，進而確保自身和設備安全。

3.9.1 調整運作手柄的運行頻率：當正方向運作推倒最高值而工作頻率不可以做到50Hz時，精確測量這時溫控開關上接線端子排V2、V3間工作電壓，將F19功能碼設成該值；當反方向運作推倒最高值而工作頻率不可以做到50Hz時，精確測量這時溫控開關上接線端子排V2、V3間工作電壓，將F20功能碼設成該值。

3.9.2 F30功能碼用于挑選停車方式：即隨意泊車或降速泊車；當挑選降速停車時，可根據F15功能碼的設置明確減速時間。

3.93 F16／F17功能碼為變頻調速器正常工作時的加快和減速時間，根據調整這兩個主要參數，可調節變頻調速器運行中工作頻率轉變的速度。

四、系統的使用效果

因為“起重機變頻式操縱系統”運用當代微電子技術控制系統和電力電子學，選用室內空間工作電壓閉環控制方法，使溝通交流電機調速贏得了質的飛躍，擺脫了原調速方法的許多缺陷，根據對本工程項目的測評，省電率達45％，每一年可節省水電費11.17萬余元。

金蟾蜍山金礦石目前7臺卷揚機升降機，裝機量為510Kw。若所有改成變頻式操縱系統，一年可以為公司提升經濟收益55.8萬余元。如將全國各地礦山開采升降機用的串電阻器調速都改成變頻式調速，那樣，每一年僅省電一項就可完成經濟收益上億人民幣乃至上百億元。

通過在煤礦六個多月的運作，“起重機變頻式操縱系統”表明出自動化程度高、功能豐富、性能穩定等眾多優勢。因而，在全行業內營銷推廣該系統對提升公司的經濟收益、促進整體時代的科學技術和工藝水平的提升都是有十分重要的意義。