一、概述

　　塔式起重機是建筑工地上應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?！爸縻^”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)行預先設定好的程序步驟;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ALPHA6000s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。ALPHA6000s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。ALPHA6000s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ALPHA6000s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

　　主鉤升降控制電路簡圖

　　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)寬電壓設計更能滿足惡劣的電源環(huán)境

　　3)起重機專業(yè)邏輯設計：集多年起重機行業(yè)設計的經(jīng)驗，設計了專家級、廣泛應用的起升機構(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;

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

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