方案背景:
回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(Slewing mechanism)是為塔機(jī)回轉(zhuǎn)提供動力的傳動裝置,該裝置一般是由帶制動器的電機(jī)、行星減速器、小齒輪、回轉(zhuǎn)限位器等組成;大多數(shù)的塔機(jī)采用了兩套這樣的裝置,對稱地分布于回轉(zhuǎn)支承兩邊,安裝在上支座上,其小齒輪與回轉(zhuǎn)支承的大齒圈嚙合。(兩臺電機(jī)為硬性連接)
方案要求:
塔式起重機(jī)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)控制的特殊性:回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)是塔機(jī)慣性沖擊影響最直接的傳動機(jī)構(gòu),臂架越長,影響越突出。傳統(tǒng)的有級調(diào)速機(jī)構(gòu)無法解決這一難題,導(dǎo)致整機(jī)扭擺沖擊大,電機(jī)斷電后臂架溜車時間長,就位很困難,回轉(zhuǎn)減速機(jī)容易損壞。由于塔式起重機(jī)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)是拖動塔吊上部的整體,其重量少則幾十噸,多則上百噸,大臂的長度多在60米以上,一般要求要在十秒鐘左右要達(dá)到全速運轉(zhuǎn),也要在12秒左右穩(wěn)定的停止。在運行中停車時,雖然回轉(zhuǎn)電機(jī)失去電源停止運行,但塔機(jī)前臂、后臂仍然在巨大的回轉(zhuǎn)慣性作用下繼續(xù)減速回轉(zhuǎn)運行,短時間造成吊物滑越目的地,而無法準(zhǔn)確落下,這就要求塔機(jī)操作人員要根據(jù)經(jīng)驗提前一段距離連續(xù)點動停車。目前塔式起重機(jī)的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)控制方式大致分為以下幾種,第一、線繞試電機(jī)加液力耦合器控制;第二、(OMD)滑差電機(jī)控制;第三、(RCV)力矩電機(jī)調(diào)壓加渦流控制;第四、線繞試電機(jī)加渦流控制。以上的控制方式存在如下不足:(1)經(jīng)常發(fā)生減速箱輸出軸扭斷故障,嚴(yán)重影響此設(shè)備的正常運行,增加了維修成本和維修次數(shù);(2)啟動嚴(yán)重不平穩(wěn),對塔身沖擊較大,嚴(yán)重威脅著鋼結(jié)構(gòu)的運行安全,降低澀北本身的使用壽命(3)在停車時塔身扭動嚴(yán)重,偶有抖動現(xiàn)象,使塔吊司機(jī)明顯感覺運行不平穩(wěn)。(4)電器控制件容易損壞,配件費用高。
電控方案設(shè)計:
針對上述回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的特殊性,收獲公司提出了變頻器的控制方案:
第一:變頻器驅(qū)動以及制動
針對兩臺回轉(zhuǎn)電機(jī):3.7 千瓦(配編碼器一個),選用收獲11KW 變頻器一臺,制動電阻 1.6KW,85歐,編碼器卡一個形成閉環(huán)矢量控制。
使用收獲變頻器特有的一拖二矢量控制方式,做一拖二控制,利用11KW變頻器同時控制3.7KW的電機(jī)兩臺;達(dá)到兩臺電機(jī)在運行的時候有同樣的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速,通過閉環(huán)控制下的矢量控制,可以給電機(jī)輸出精確力矩,以及強大的制動能力,并且可以更加準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)速控制,達(dá)到較好的速度控制,提高工作效率。
第二:通訊方式:
收獲變頻器支持:模擬量、數(shù)值量信號(4-20MA,0-10V)輸入/輸出。如果需要構(gòu)建總線結(jié)構(gòu)Profiubs 通訊方式和MODBUS方式;可以選配收獲的通訊卡: MODBUS卡(選配)?梢詫㈦娫慈毕、電機(jī)缺相、電機(jī)過載、電機(jī)接地、電機(jī)過載等故障以及力矩、電流、電壓等數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔粰C(jī)以及監(jiān)系統(tǒng)中。并可以通過總線將數(shù)據(jù)指令傳輸?shù)阶冾l器中。
第三:防搖擺控制與定位控制
防擺軟件內(nèi)置(免費) :對于其他品牌的變頻器,為了使擺臂達(dá)到準(zhǔn)確啟停和精確的定位,就不得不另外購置防止搖擺專用的搖擺卡,對與收獲變頻器而言,在其精確的矢量控制以及力矩控制的基礎(chǔ)上,并且結(jié)合的防搖擺軟件功能,在無需外購搖擺卡的情況下就可以實現(xiàn)對擺臂的精確點動控制。這樣就可以提高塔機(jī)的工作效率,提高安全性、可靠性。
電氣主回路圖
方案實施效果:
采用如上方案后,利用收獲變頻其完整的控制性能,較好的加、減速性能,可以實現(xiàn)無沖擊加、減速,實現(xiàn)塔式起重機(jī)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)平穩(wěn)運行,實際運行過程中回轉(zhuǎn)電機(jī)不會嚴(yán)重發(fā)熱,很大程度上延長了電機(jī)的使用壽命與保養(yǎng)時間。
變頻器可以實現(xiàn):電源缺相、電機(jī)缺相、電機(jī)過載、電機(jī)接地、電機(jī)過熱、電機(jī)過載以及等功能,能為塔式起重機(jī)的維修保養(yǎng)提供準(zhǔn)確的參考。
采用變頻器控制塔式起重機(jī)回轉(zhuǎn)調(diào)速,可以最好的解決在起、止動過程中實現(xiàn)勻加速,不存在速度的突變的問題。實現(xiàn)對電機(jī)的運行到停止全過程的可調(diào)控制。最大限度的降低應(yīng)力的突然釋放而造成的塔身抖動。均勻的加減速控制,使機(jī)械的沖擊力減小到最小,實現(xiàn)了回轉(zhuǎn)起、止動過程的平穩(wěn)運行,消除了電機(jī)速度突變對減速箱的沖擊,最大限度的保護(hù)變速箱,同時減小對塔身鋼結(jié)構(gòu)的沖擊,最大限度的延長塔吊的使用壽命,并可以大大節(jié)約電能。
方案元件清單
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