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摘  要：在介紹卷揚機結構原理的基礎上。重點論述基于臺達大功率變頻器的188噸巨型卷揚機變頻驅動技術。

關鍵詞：卷揚機  提升機構  機械制動器

1  引言

      根據我國的十一五規劃，我國的起重機械行業將重點發展大型散料港口裝卸運輸系統成套設備；大型集裝箱裝卸搬運成套設備；大型港口/公路鐵路貨運的集裝箱裝卸運輸系統成套設備；大型機械式立體停車系統成套設備；大型水電站專用起重機；大型冶金起重機；汽車、造船和制造業生產線所需的智慧、柔性化各種物料搬運成套設備；城市固體垃圾分撿處理系統所需的垃圾搬運設備。以上幾個西分類別將在未來幾年保持高速增長。

      近五年起重運輸設備制造業保持了年均30%以上的增長速度，2007年行業工業總產值達到2174.73億元，增長率達到31.39%。2008年2718.41億元，增長25%。目前我國起重機械市場前景十分看好。

      188噸卷揚機屬于特大型起重機械，在國內都屈指可數，配上變頻器更是國內首次，是國內卷揚機制造業的里程碑。本文重點介紹臺達大功率變頻器在188噸卷揚機研制中的應用技術。

2 卷揚工藝簡介

      卷揚機（又叫絞車）是利用杠桿原理結合柔性繩索機械動力驅動卷筒的卷繞繩索運動，完成物料移動工作的通用機械。卷揚機既可以可以垂直提升也可以水平或傾斜拽引物料。電動卷揚機由電動機、聯軸節、制動器、齒輪箱和卷筒組成，共同安裝在機架上。

      根據卷揚機噸位否符合國家標準的角度：卷揚機分為國標卷揚機、非標卷揚機。國標卷揚機指符合國家標準的卷揚機，非標卷揚機是指廠家自己定義標準的卷揚機）通常只有具有生產證的廠商才可以生產國標卷揚機，價格也比非標卷揚機貴一些。

      常見的卷揚機噸位有：0.3T卷揚機 0.5T卷揚機 1T卷揚機 1.5T卷揚機 2T卷揚機 3T卷揚機 5T卷揚機 6T卷揚機 8T卷揚機 10T卷揚機 15T卷揚機 20T卷揚機 25T卷揚機 30T卷揚機。

3  變頻器卷揚機設計

3.1 卷揚提升要求

      （1）提升188噸負載不溜鉤
      （2）在空中二次啟動不溜鉤。
      （3）速度從3HZ－－50HZ運行平穩，無共振。

3.2 卷揚機動力結構

      卷揚機起升機構圖片如圖1所示。

      卷揚機電機銘牌參數：額定功率：110KW，額定電流：207A，額定電壓：380V，額定頻率：50HZ，額定轉速：740rpm ，如圖2所示。

      卷揚機制動器：2臺，如圖3所示。

圖1  188噸卷揚機提升機構



圖2 110 千瓦卷揚電機



圖3 機械制動器
 

4  臺達變頻器應用設計

4.1 臺達C2000變頻器

      臺達C2000大功率系列變頻器采用磁場導向的向量控制，不但可做速度控制且可作為伺服位置控制，同時在位置控制可達到點對點定位、獨特的動態響應性能，可以很好地滿足上述控制要求。四象限運行方式適用于卷揚機勢能負載要求的驅動與制動的雙向能量傳輸。

      C2000系列變頻器的技術性能優勢：

      （1）優異的速度/轉矩/位置控制模式、雙額定設計（ND一般負載/HD重負載）；
      （2）優異的四象限轉矩控制及轉矩限制；
      （3）感應馬達與同步馬達控制雙機一體；
      （4）內建臺達PLC功能、安全停車機能、煞車制動單元；
      （5）LCD液晶顯示，開機畫面可顯示客戶LOGO
      （6）驅動系統網絡化；
      （7）同步定位控制功能；
      （8）長壽命設計與重要零件之壽命偵測；
      （9）增強的環境耐受性與保護；
      （10）全球安規相容于CE/UL/CUL；
      （11）模塊化設計易于維護與擴充；
      （12）高速通訊接口且內建CANopen及MODBUS工業總線， 并可選購Profibus-DP、DeviceNet、 MODBUS TCP、EtherNet/IP Cards等工業總線。

      臺達C2000系列 變頻器如圖4所示。主卷揚鉤變頻器接線方式如圖5所示。
 

圖4—1 臺達C2000系列大功率變頻器VFD1100C43A



圖4-2 制動單元VFDB4132



4-3 80KW4.5歐姆制動電阻柜



4-4 變頻器主柜



圖5 主卷揚鉤變頻器接線
 

4.2 變頻器基本參數設定

      （1）確認機種代碼與銘牌相符。
      （2）控制模式00-11選擇2（SVC）；控制模式00-16選擇1（重載模式）

4.3 選擇參數01群設定電機參數

      （1）01-00最大操作頻率（電梯速度）50HZ；
      （2）01-01第一輸出頻率（電機銘牌）50HZ；
      （3）01-02第一輸出電壓（電機銘牌）380V。

4.4 選擇參數05群設定電機參數

      （1） 05-01電機滿載電流(額定電流) 207A；
      （2） 05-02電機額定功率110KW；
      （3） 05-04電機極數  8極；
      （4）05-03電機額定轉速740r/min。

      注意：必須設定1-01，5-04，最后設定5-03，否則之前兩個參數會關聯5-03的數值變化。

4.5 電機參數自動量測

      按PU鍵此時PU燈亮起，進入參數05-00設定為2，按RUN執行電機參數自動量測
此自動量測不需釋放機械抱閘。自動量測過程中LED會顯示tUn，當tUn消失后表示參數已經量測結束并已將結果存入05-06到05-09， 05-05人工輸入05-01*0.4。

4.6 I/O設定

      外部端子只有正反轉信號輸入，頻率來源有西門子S7-200通過模擬量0-10V給定，機械抱閘也是S7-200控制。變頻器只需要提供足夠的提升和制動力矩控制電機正常上下行即可。

4.7 相關參數調整

      （1）1-12=2秒，第一加速時間
      （2）1-13=2秒，第一減速時間。
      （3）7-01=80，直流制動準位。
      （4）7-02=2秒，啟動直流制動時間。
      （5）7-03=3秒，停止直流制動時間。
      （6）7-04=2HZ，停止直流制動頻率。

      通過現場實際卷揚機工程提升實驗，臺達C2000變頻器驅動成功起重188噸負載。通
過同等功率選型，充分考驗了C2000的過載能力。下行重載制動效果很好，沒有出現溜鉤情況，所有條件滿足客戶需求，4套C2000變頻器驗收交付客戶。

5  結束語

      隨著自動化程度的不斷提高，變頻器改造技術將廣泛應用于起重行業，無論是提升還是行走，旋轉，變頻調速技術起到越來越重要的作用。C2000變頻器在起重行業的出色表現深受用戶的喜愛，隨著市場的應用越來越廣泛，C2000變頻器將會有更大的發展空間。