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建筑机械

    德弗斯D900变频器 在建筑升降机行业的应用


    摘   要:相比传统控制方式,采用变 频器控制方式的建筑升降机,不仅能 避免电机在启动和停止瞬间因输出力矩不够而产生的“溜钩”现象,而且大 大减小了机械系统之间的冲击,同时也 提高了运行过程中的平稳性和工作效率。本文以某公司采用德弗斯D900变频器 控制的建筑升降机为例,详细分 析了该建筑升降机的控制原理与电气系统。
    关键词:建筑升降机    变频器    冲击    平稳性    效率

    1、 引言
        随着我 国城市化进程的加快,建筑机 械行业也迎来了其发展的黄金期。建筑提 升机作为建筑施工必不可少的机械设备,产能逐年递增。
        普通升降机的上升、下降、停机功 能都是通过接触器-继电器控制来实现,而且速度不易控制、起停机瞬间冲击大,对机械 结构和机构的损坏较严重;运行速度不可调,影响施工企业效益,停车稳定性差。
        采用变频控制,可实现 施工升降机的启动加减速、制动过程的无级调速,减小了 起停机时电机对机械系统的冲击,提高了 施工升降机运行过程中的平稳性和舒适感,延长了 施工升降机的使用寿命,极大地 提高了工作效率。
        本文以某公司采用德弗斯D900变频器 控制的建筑升降机为例,详细分 析了该建筑升降机的控制原理与电气系统。
    2、 升降机 参数与电气系统
        升降机结构简图如图1所示,最大起升重量为3.5T,其中最大载重量2T,自重1.5T,最高升降速度为35m/MIN,最大加速度为0.3G。

                               

        升降机 电气系统主要由主电路和控制电路组成,主电路 电气原理图如图2所示,控制电 路电气原理图如图3所示,抱闸控 制电气原理如图4所示。
        电气传 动部分由三台异步电机组成,三台电机由一台D900变频器控制,其中每 台电机额定功率为11KW,额定频率为50HZ,额定转速为1390 R/MIN,额定电流为24A,变频器 额定输出功率为45KW,制动电阻阻值为4欧姆、功率为30KW。
        为提高 起停时电机输出的扭矩,变频器 采用开环矢量控制模式,并配置 制动单元与制动电阻。变频器 采用端子控制方式,通过带有上升、停机、下降功 能的手柄控制变频器上升、停机、下降输入信号。变频器 有两路输出继电器RO1、RO2,其中RO1设置为故障输出功能,RO2设置为 变频器输出频率检测功能以控制电机制动器的抱闸接触器。

      

      

      图2:升降机主电路

          图3:控制电路

            

    图4:抱闸制动电路


        当主电 路空气开关闭合时,在电路无故障情况下KM1吸合,主电路上电;在空气开关QF3和QF4闭合的情况下,控制电路上电;中间继电器KA1的状态 由变频器输出继电器RO1控制,RO1A与RO1B之间为常闭触点,只有在 变频器通电且发生故障的情况下RO1A与RO1B之间才断开;控制电路上电时,KA1吸合,如果变 频器启动按钮触发,则KM2吸合且自锁,变频器 输入电源由交流接触器KM2控制;变频器 设置成端子控制方式,上升与 下将命令由继电器KD与KH控制,且KD与KH在电气 接线图上形成互锁,如此设 计主要是考虑方便操作;在升降 机工作中变频器出现故障时,RO1A与RO1B之间断开,KA1断开,从而KM1断开,变频器输入电路断开,RO1A与RO1B之间重新闭合,如操作 者再按下变频器启动按钮ST1,则KM1重新吸合,变频器重新上电,可查阅 变频器上一次故障及时排除故障,在故障 没有排除的情况下,即使重 新触发变频器启动按钮ST1,启动上升或下降开关,升降机 也无法上升或下降。这样,通过变 频器输出继电器与外围电气设计,使系统 强制性的在安全范围内工作,控制流程如图5所示

                

    图5:控制流程

        抱闸控制继电器KB通过变 频器输出继电器RO2控制,RO2A与RO2C之间为常开触点。变频器 启动且变频器上升或下降端子接通时,变频器直接以0.3HZ频率启动,且持续保持0.3S,0.3S后变频 器输出频率以设定的加速度上升,当变频 器输出频率达到0.31HZ时,RO2A与RO2C之间接通,抱闸控制继电器KB吸合,电机制动器松闸,电机处于可运行状态,如此设 置目的是使升降机在上升或下降启动时电机输出足够的扭矩防止“溜钩“,同时也 防止在上升启动时电机冲击机械系统而产生振动甚至损坏整个机械系统。
        当变频 器控制升降机在上升过程中减速时,变频器 处于第二象限工作状态,当变频 器输出频率低于或等于0.31HZ时,RO2A与RO2C之间断开,抱闸控制继电器KB断开,电机制动器立即抱闸。为保证抱闸稳定,变频器 输出频率继续按设定的减速度下降,当输出频率为0.3HZ时,变频器 输出直流制动电流,使电机提供100%的制动扭矩,且持续时间为1S,如此设 置目的是为保证电机在低速至停机过程中具有足够的扭矩防止“溜钩“,同时也 使升降机在上升过程中停机时不产生抖动,且能实现准确的定位。
        当变频 器控制升降机在下降过程中减速时,变频器 处于第四象限工作状态,当变频 器输出频率低于或等于0.31HZ时,RO2A与RO2C之间断开,抱闸控制继电器KB断开,电机制动器立即抱闸,为保证抱闸稳定,变频器 输出频率继续按设定的减速值下降,当输出频率为0.3HZ时,变频器 输出直流制动电流,使电机提供100%的制动扭矩,且持续时间为1S,如此设 置目的是为保证升降机下降过程中电机在低速至停机过程中具有足够的扭矩防止“溜钩”,同时也 使升降在下降过程中停机时不产生抖动,且能实现准确的定位。
        当运行 过程中变频器出现故障,如变频器过流、电机过载等故障时,由控制 电路将变频器输入电路立即切断,RO2A与RO2C之间断开,抱闸控制继电器KB断开,电机制动器立即抱闸,整个系 统处于安全状态,如此在 整个系统处于非运行状态时,电机制 动器均处于抱闸状态,保证了 整个系统的高度安全;电机制 动器抱闸与松闸控制流程如图6所示。
       

      

    图6:抱闸与松闸

    3 、变频器设定参数值
        根据升 降机电气系统原理图,为达到 用户的满意程度,设定变 频器参数如下表所示:

                            

    4 、系统调试
        在确保 主电路及控制电路接线正确的情况,系统开始上电调试。按照建 筑提升机行业的实验规则,将调试分为空载调试、1/2额定负载调试、额定负载调试及125%额定负 载调试几个阶段。
        考虑到低频转矩问题,变频器 采取开环矢量控制模式,故调试 前需对电机参数进行自学习。参数自 学习有静态与动态两种。在负载 及减速机无法脱开的情况下,需进行 静态参数自学习。鉴于该 行业的机械特征,通常采 取静态参数自学习。自学习 前必须正确输入电机的铭牌参数(P2.01-P2.05),自学习 后可检测出电机的定子电阻、转子电 阻以及电机的漏感。电机的 互感和空载电流调节规律如下:
        互感调节规律:1/2额定频率运行时,变频器输出电压需为190V左右,若偏低 则适度提高互感值,反之亦反。额定频率运行时,变频器输出电压需为380V左右,若偏低 则适度提高互感值,反之亦反。
        空载电流调节规律:空载电 流一般为电机额定电流的1/3,小电机 的空载电流占额定电流的比例会高一些,有的会达到50%~60%。
    经现场调试验证,该升降 机在运行过程中,电机的 松抱闸逻辑健全,没有发生溜钩现象,起停时无明显的冲击,在性能 上完全达到用户要求。

    5 、结束语
        采用德弗斯D900变频器,不仅使 建筑升降机整个电气系统的设计简单、可靠,整个系 统始终处于安全运行状态,而且可 以通过变频器故障查询功能迅速排除系统故障;在起停过程中,几乎感 觉不到机械系统之间的冲击,大大提 高了升降机运行过程中的平稳性和舒适感,同时也极大地 提高了工作效率。


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