汇川变频器在起重机控制中的应用
- 关键词：电机,恒压供水,直流调速,工控
- 作者：邯郸中铁桥梁机械有限公司 阴生富（电气工程师）
引言：近两年我公司在起重机的控制系统中用了一百多台汇川MD320系列变频器。汇川变频器以优越的性价比、良好的技术支持、完善的售后服务体系受到用户的好评与青睐。本文介绍其中一台起重机控制系统变频器的应用与参数设置及在起重机应用中的注意事项。
关键词：起重机、汇川变频器、无速度矢量模式
1 起重机电机参数与变频器选型
1.1 起重机主要参数：跨度：40米，起重量：60吨，起升高度：20米。要求各机构全部采用变频调速。
1.2 大车走行电机参数如下：
单台额定功率：4.0KW 电机数量：四台
单台额定电流：9.2A 额定频率速度：15米/分钟
要求速度：0～20米/分钟
1.3 小车走行电机参数如下：
单台额定功率：2.2KW 电机数量：两台
单台额定电流：5.6A 额定频率速度：10米/分钟
要求速度：0～10米/分钟
1.4 卷扬机电机参数如下：
单台额定功率：30KW 电机数量：一台
单台额定电流：63.4A 额定频率速度：2.35米/分钟
要求速度：0～3.0米/分钟
1.5 变频器的选择：
大车走行和小车走行两个平移机构采用一拖多的方式，设置V/F控制方式。根据电机总电流并留有一定余量的原则，选择大车走行变频器型号为MD320T22GB；小车走行变频器型号为MD320T7.5G；
卷扬机升降机构采用一拖一的方式，设置无速度传感器适量控制方式（SVC）。选择变频器型号为MD320T37G。
2 变频器参数设置注意事项 详细设置参数见下表。
2.1 根据现场测试经验，变频器的加减速时间设置为3～6秒比较合适，时间太短，容易出现过电流现象，太长则不容易定位；
2.2 停机方式应该设置为自由停车，在减速停机方式下，机构撞到极限限位开关后，容易出现越过限位的可能；
2.3 在起重机控制中一定要启用F8-18的启动保护功能，即零位保护功能，否则在停电后突然来电，功能手柄没有在零位的情况下，会出现突然自动运行，造成危害；
2.4 在有些施工现场，往往电压比较低，出现大小车正运行时，卷扬机启动或周围突增其他用电负荷，变频器进入欠压保护。对于大小车平移机构可以启用F9-07的瞬停不停功能，一般就可以解决。但是对于卷扬机这种位能负载，绝对不能使用该功能，在吊重过程中，容易出现负载突然下坠的可能，因为维持转矩太小，而频率又没有降到制动频率以下。必须要求现场增加供电容量，或采取减小电压损失的其他方法，保证供电质量。
2.5 起重机卷扬机的调速精度要求不高，设置为无速度传感器适量控制方式完全能满足要求，但必须要进行调谐，一般静调谐即可，否则变频器会出现无规律的故障报警。
起重机：型号：QLH6040-20
序 号 功能标号 功能名称 大车 小车 卷扬机 备注
1 MD320T22GB MD320T7.5G MD320T37G 变频器型号
2 F0-01 控制方式 2 2 0
3 F0-02 命令源选择 1 1 1
4 F0-03 主频率源X选择 2 2 2
5 F0-04 辅助频率源Y选择 6
6 F0-07 频率源选择 2 主X 辅Y切换
7 F0-10 最大频率 70Hz 50Hz 65Hz
8 F0-12 上限频率 70Hz 50Hz 65HZ
9 F0-17 加速时间1 4S 4S 4S
10 F0-18 减速时间1 4S 4S 4S
11 F1-11 调谐选择 1 静止调谐
12 F4-00 DI1端子功能选择 1 1 1 正转运行
13 F4-01 DI2端子功能选择 2 2 2 反转运行
14 F4-02 DI3端子功能选择 12 多段速端子1
15 F4-03 DI4端子功能选择 13 多段速端子2
16 F4-04 DI5端子功能选择 14 多段速端子4
17 F4-05 DI6端子功能选择 18 频率源切换
18 F5-02 Y1功能 2 2 2 故障
19 F5-03 Y2功能 3 3 3 FDT输出
20 F8-18 启动保护 1 1 1
21 F8-19 FDT电平 2HZ 2HZ 4HZ
22 FC-01 多段速1 16HZ 5米/分钟
23 FC-02 多段速2 33HZ 10米/分钟
24 FC-04 多段速4 50HZ 15米/分钟
25 F6-10 停机方式 1 1 1 自由停车
26 F9-07 瞬停不停功能 1 1 0
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2.6 有关变频器与机械制动的配合设置。一般设置好F8-19的频率检测值（FDT电平）即可，根据使用经验，水平平移运行机构设置为2赫兹，提升机构设置为4赫兹。需要指出的是，为安全可靠，提升机构必须做静载、动载试验。静载试验方法：吊起1.25倍的额定载荷，离开地面10～20公分，停车不应该有溜钩现象（此处指的是机械制动动作之前）；动载试验方法：吊起1.10倍的额定载荷，离开地面10～20公分，停车稳定后再提升时，不应该有溜钩现象。以上若有溜钩现象，需要适当提高FDT值，直到不溜钩为止。同时以不溜钩为前提，FDT值越小越好。以上试验反复三次合格为准。该试验做好，能够充分发挥变频器的性能，同时也能避免溜钩的安全事故。
该控制系统在天津天达公司的使用现场，，一次调试合格。得到用户肯定。
3 变频器在起重机控制应用中的几点体会
3.1 关于制动组件的配置
提升机构设置制动组件是常识问题，往往不会出现问题。平移机构是否设置制动组件，常常被忽略，造成现场使用出现诸多问题。主要是三点，一是起重机的自重和起重量量大，停车惯性比较大，出现停机减速过电流故障；二是起重机在海边或风阻大的现场使用，出现恒速过电流或停机减速过电流故障；三是走行轨道不可能水平，在下坡运行，出现恒速过电流或停机减速过电流故障。所以建议平移机构的变频器也必须设置制动组件。汇川变频器30KW以下均可以内置制动单元，只要配置制动电阻就可。30KW以上的变频器按照变频器用户手册中的制动组件选型表配置。
3.2 关于抗干扰问题
变频器在起重机的控制中，如果没有设备间同步的问题，调速以模拟量无级调速最好，调速平稳，冲击最小。但干扰源容易通过模拟量进入控制系统，典型的现象是减速停机过程中出现频率抖动，造成起重机整体晃动。解决的方法，将模拟量信号的屏蔽层由原接在PE端，改接在GND上，即可消除。请同行遇到该问题不妨一试。
3.3 变频器容量的选择确定
在变频器一拖多的情况下，选择变频器一定要按照电流的原则确定，比如该起重机的大车走行中，单台电机4KW，四台电机16KW，选用18.5KW变频器好象还有余量，但单台电机的额定电流是9.2A，总电流应该是36.8A，而18.5KW变频器的额定输出电流是37.0A。已经没有多少余量了，所以选择22KW变频器应该是比较合理的。
结束语
汇川变频器在我公司起重机控制系统中的应用，已经占据主导地位，产品范围从起重量几十吨直到四百五十吨，完全替代了进口品牌。实践证明，汇川变频器的性能完全能满足起重机控制系统的使用要求。
参考文献：
1： MD系列模块化矢量变频器 MD320用户手册；
2：实用起重机电气技术手册 主编 裘为章 机械工业出版社
本文作者：邯郸中铁桥梁机械有限公司 阴生富 电气工程师
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