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塔式起重機的變頻調速系統的研究

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更新時間：2013-08-03
發布人：紫愿言秣

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塔式起重機的變頻調速系統的研究摘要
隨著當代工程建設需要以及機械化的發展，塔式起重機是港口、建筑工地等施工項目中重要的不可缺少的工程機械，而且對其安全性、平穩性和高效性都有很高的要求。
傳統的調速控制式是廣泛采用多極電動機、繞線電動機等來驅動其各個機構。這種方式存在很多缺點：調速速比小低速過高、制動器剎車片、繞線式電動機電刷及滑環等需要經常進行維護、維修；控制系統使用大量接觸器和中間繼電器，既不節能也不經濟、安全、維護工作量高、使用成本大。
現在變頻調速技術在各行業中已經廣泛使用，在塔式起重機上應用也有多年的歷史。變頻調速技術與可編程序控制器相結合，是提升塔式起重機品質的有效途徑。變頻器具有過流、過載、電動機過熱、過壓及欠壓、超速及失速等完善的保護監測功能，組成的控制系統安全可靠；可通過其外部控制端子實現電動機的啟停、正反轉、S曲線加減速及多段速度控制，從而降低機械傳動沖擊，改善鋼結構的承載性能，延長起重機的使用壽命；能提供運行信號、零速信號、速度到達信號及運行準備信號等給可編程序控制器，以便可編程控制器綜合外部信號進行分析及邏輯運算，向外部設備及變頻器發出控制命令；高集成度組件及高可靠性低壓電器，有效解決原塔機電氣系統接線復雜問題，不僅降低了系統故障幾率，而且容易維護；調速范圍寬，任意低的工作速度可實現起吊作業的精確定位；零速機械制動減小了制動器摩擦片的磨損，消除了制動時對減速器輸入軸的附加彎矩；極低的起動電流，減輕了用戶電網擴容的負擔；節能的調速方式，減少了系統運行能耗；單速的鼠籠電動機保證了機構的運行可靠性。
本文通過對傳統的塔機調速系統分析，指出其在塔機上應用時存在的問題，同時對變頻調速系統的強大控制功能和優越性進行了介紹，針對塔機起升機構、變幅機構的不同特點制定了閉環矢量控制、開環矢量控制、群拖U/f控制等不同的變頻控制方案。通過采用先進的變頻控制技術和可編程序控制，使運行可靠性比傳統塔機電控系統有較大的提高，運行更加節能、高效、安全、可靠。

關鍵詞：塔式起重機，變頻調速，矢量控制，PLC

ABSTRACT
With the development of contemporary construction needs as well as mechanization, the tower crane construction machinery, ports, construction sites and construction projects indispensable and its security, stability and efficiency have a high requirement.
Speed control type is widely used in multi-pole motor, winding motor to drive its various agencies. In this way there are many drawbacks: speed speed ratio, low speed is too high, brake brake pads, wound motor brushes and slip rings require frequent maintenance, repair; control systems use a large number of contactors and intermediate relay, both energy saving is not economic, security, maintenance workload, the use of cost.
Variable frequency speed regulation technology combined with PLC is one of the best ways to improve the performance of tower cranes The AC inverter provides sufficient protection such as over-heating, over-current, over-voltage, under-voltage, open-phase etc. The inverter can set parameters by digital operator display or input terminal, and provide several control methods such as close loop vector, open loop
Vector， V/F with or without PG. The inverter supply with S curve acceleration or deceleration, dwell functions and droop control .These can provide tower canes lower arrival speed, small shock pulse， zero speed braking, simple wire connecting, energy saving, and high reliability.
The article introduces the application of the inverter in tower crane’s lifting, trolley, and slewing mechanism in mode of vector control or V/F, and illustrate with figure. Compared with traditional tower crane control system, variable frequency speed control has advantages in safe, reliability and energy saving.

Keywords: Tower crane, Variable－frequency speed regulation, Vector control, PLC

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