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SJ-07A起重设备节能控制系统

 
机构概况
项目展示
GGD系列交流低压配电柜
SJ-01A变频节能控制系统
SJ-02A智能中央空调节能控制柜
SJ-03A空压机节能装置
SJ-04A恒压供水节能控制装置
SJ-05A电网净化节能控制装置
SJ-06A通用智能变频节能装置
SJ-07A起重设备节能控制系统
SJF01数字化工业视频监控系统
SJS02系列全数字车床控制系统
SJS03系列龙门刨(铣)控制系统
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概  述

SJ-07A起重设备节能控制系统,主要应用于行车、门机、塔吊、抓斗等起重设备变频调速控制,具有投资省、操作简单、高效节能、占地少等优点。
1、采用公共直流母线、超级电容器等先进节能技术有更好的节能效果

2、具有吊钩驱动系统的零速满转矩输出和零速抱闸制动等优异性能 各电机负荷分配均衡,起吊物定位准确

3、采用台达VE变频器,性能优良

4、保护功能完善,设备运行安全可靠
 
VE变频器在提升机构上的应用设计
  为了确保设计条件,项目对于台达VE系列变频器起重机工程适用性进行实际测试。测试地点为株洲某专业生产起重设备的工厂。测试配置:电机型号为YZR200L-8(绕线电机),功率15Kw,额定数入电压380V,额定输入电流34.6A,电机极数8极,额定频率为50HZ,额定转速为712rpm,无编码器。抱闸采取电磁阀方式,使用3相380V电源控制。考虑到以后超负荷运行的可能,以及长期运行的稳定性,选用台达VFD220V43A-2变频器做测试。
2.1主电路设计
  由于台达变频器功率大于11KW型号等级无内置刹车单元,所以选配外置推荐刹车单元VFDB4030一台。刹车电阻说明书上标配型号为4800W/27.2欧姆,考虑到刹车性能以及天气炎热时电阻的散热性能,刹车电阻规格的选择原则有两个方面的依据:等效电阻值保持在推荐最小电阻值,功率选择为推荐功率的2倍左右。由于手头上有BR1K5W040(1500W/40欧姆)规格现货,所以选择12根BR1K5W040规格的电阻,通过串并联连接,其等效电阻为30欧姆,等效功率为18KW。实际连接示意图如图2所示。VE系列变频器电气接线图参见图3。
图2外置刹车单元VFDB4030电原理图
图3 VE系列变频器电气接线
2.2变频器SVC控制方式
  无速度传感器矢量控制(也称为SVC控制方式,sensorless VC)可以获得接近闭环控制的性能,同时省去了速度传感器,具有较低的维护成本。与传统V/Hz控制比较,无速度传感器矢量控制可以获得改进的低速运行特性,变负载下的速度调节能力亦得到改善,同时还可获得高的起动转矩,这在高摩擦与惯性负载的起动中有明显的优势。正是由于这些驱动特性,该控制技术已逐渐成为通用恒转矩驱动应用的选择。
  台达VE系列变频器提供SVC控制方式,能够很好的满足起重设备上启动时需要满负载(甚至是过负载,通常运行时间很短)运行。SVC控制方式从基本原理上讲能够获得优异的动静态特性,但是前提是获得准确地电机参数。VE变频器涉及到电机的相关参数参见表1。
表1 VE变频器电机相关参数
2.3 报闸时序控制
  在起重设备的应用上,一般都会存在机械抱闸机构,这主要是考虑到安全方面的因素。提升机构在机械抱闸机构抱住之前和松开之后的瞬间,极易发生重物由停止状态下滑的现象(称为溜钩),防止溜钩是桥式起重机控制系统设计中的安全控制环节。当吊钩起吊重物停止在半空中时,如果要作上升或者下降动作,变频器的运行和对机械抱闸机构的控制,这两者之间的配合就显得非常重要;配合不好,有可能出现变频器报警(过载或者过流),也有可能出现重物溜钩的现象。针对这种现象,台达VE变频器专门开发参数来方便调整。使用台达VE变频器多功能输出指令第42号功能就能够很好的解决这个问题,具体时序图如图4所示。
图4 报闸控制时序
  多功能输出指令42主要用来控制机械抱闸机构的动作,其条件为:实际输出频率,实际输出电流,延迟时间。如果当实际输出频率大于02-33设置值,并且当实际输出电流大于2-32设置值,变频器开始计时,时间超过2-31设置延迟时间,多功能输出指令42就动作,打开机械抱闸机构;反之,如果实际输出频率小于02-33设置值,或者实际输出电流小于2-32设置值,多功能输出指令42就不动作,机械抱闸机构关闭。这样做能够有效检测主吊电机是否励磁完成,保证起吊货物的安全性。
  除了使用到多功能输出指令42,如果配合齿隙功能(7-15齿隙加速中断时间/7-16齿隙加速中断频率/7-17齿隙减速中断时间/7-18齿隙减速中断频率),就能够有效消除机械抱闸松开时的抖动现象,使启动/停止的速度更加平滑。
2.4 变频器参数设计
(1)参数恢复出厂值:
(2)设置电机参数:
注意:对于05-05无载电流,可以通过几种方式获得:1。通过变频器动态测试电机参数计算出来(电机必须拖开负载运行),但是由于此台起重设备无法进行动态测试,这种方式不能采用;2。在电机铭牌上获得;3。在VF模式下空载运行,察看变频器输出电流;4。查询手册。
(3)电机参数测量:
  作静态测量。目前VE系列变频器提供3种电机参数测量方式:①动态测试,此种方式电机测量时电机需要做无载运行;②静态测试,此种方式需要事先输入电机无载电流;③静态测试(电机轴端有机械锁定)。
  电机参数测量完成后,察看电机参数:
(4)调整控制方式为SVC(矢量控制)方式:
(5)调整加减速时间以及点动频率:
(6)调整机械抱闸控制点:
由于机械抱闸使用接触器控制,接触器电源为220V,所以采用继电器控制,选用RA/RC常开触点。
(7)其他保护参数:
2.5 负载运行
  使用以上参数,进行负载运行。0-50HZ带6吨载运行时母线电压的状态:
  (1)不运行状态。500VDC;上升启动时电压480VDC;下降过程中最大电压730VDC;
  (2)带8吨载运行时输出电流的状态。上升启动时最大电流70A 下降过程中最大电流56A 稳定运行时电流29A。
结束语
  带载情况下启动电流保持在3倍额定电流范围(VE变频器过载电流范围为额定3倍)以内,能够提供足够启动转矩;带载下降过程中最大母线电压维持在730VDC设定值,保证了变频器不出现OU报警;2-11=42功能判断条件采取频率和电流综合判断,保证在带载情况下不出现溜钩现象。经过测试能够满足项目起重设备长期安全稳定运行的要求。