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台达CH2000变频器在塔吊起升上的应用

中达电通股份有限公司
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 随着我国城市化进程的加快,建筑机械行业也迎来了其发展的黄金期。塔吊作为建筑施工必不可少的机械设备,产能逐年递增。

普通塔吊的上升、下降、停机功能都是通过接触器-继电器控制来实现,起机瞬间冲击大,对机械结构和机构的损坏较严重;运行速度不可调,影响施工企业效益,停车稳定性差。

采用变频控制,可实现塔吊起升的启动加减速、制动过程的无级调速,减小了起停机时电机对机械系统的冲击,提高了电机运行过程中的平稳性和舒适感,延长了设备的使用寿命,极大地提高了工作效率。这个案例中的用户,就是采用了台达起重行业专用的高性能向量变频器CH2000,设备运行效率大增。

 

1  CH2000变频器特点

达以新世代驱动技术推出起重行业专用的高性能向量变频器CH2000,具有大启动转矩、高过载能力的特性,可满足冲击性瞬间负载及高过载、重负荷等应用,适用于起重、运输、数控机床等特殊控制需求。以其优越之性能,无瑕之结构,内赋大启动转矩,高过载能力之特性特别适合提升应用之冲击性负载、重负荷之应用,达成快速响应,平稳安全之运行。

高过载能力:超重载单一设定,高耐受力,电流过载能力150% 60秒;200% 3秒。

大启动转矩:控制模式FOC+PG可以在极低转速下,产生高达200%的初始转矩,速度控制稳定度高。

快速反应性:100%快速响应冲击性瞬间负载。

弹性化设定:弹性化设置转矩输出与电流限制参数,保护设备不受突发冲击而损坏。

减速能源再生:瞬间断电时,电机可减速至停车以避免损坏,并在电源恢复时,追速启动。

双模控制:感应马达与永磁马达控制双机一体,可精准控制位置、速度和转矩。

高速通讯网络:提供多种通讯RTU网络和现场总线选配卡,支持RS485ProfibusDevicenetEtherNet等通訊协议。

智慧型逻辑控制:内置PLCCANopen协议高速通讯总线,可轻易进行多形性系统整合。过载能力:额定电流150%可达60s200%可达3s

 

塔吊介绍

塔吊是一种动臂装在高耸塔身上部的旋转的起重机。作业空间大,主要用于房屋建筑施工中物料的垂直和水平输送及建筑构件的安装。由金属结构、工作机构和电气系统三部分组成。金属结构包括塔身、动臂和底座等。工作机构有起升、变幅、回转三部分。电气系统包括电动机、控制器、配电柜、连接线路、信号及照明装置等。

 

技术参数

案例中的塔吊是一台平头塔,位于江西宜春的某施工工地,最大载荷5t,最大幅度50m,详细见以下参数表。

3.1塔吊型号 TC5010

 

1 TC5010型号塔吊技术参数表

额定起重力矩

KN·m

523.8

最大额定起重量

T

5

最大额定起重量最大幅度

M

10.68/21

最小工作幅度

M

3

最大工作幅度

M

50

最大工作幅度起重量

T

1

起升高度

M

37/120

起升速度

m/min

65.14/32.57/13.04    31.9/15.95/6.38

最低稳定下降速度

m/min

7

回转速度

r/min

0.75

变幅速度

m/min

38.6/25.2

顶升速度

m/min

0.4

*注:现场使用的两倍率钢丝绳,所以最大起重量为2.5t

3.2起升电动机

电机型号:YZTP120M- 4-J12004

额定功率:15kW

额定电流:29A

额定转速:1467r/min

额定电压:380V

生产厂家:江西特种电机股份有限公司

数量:1

3.3变频器:VFD-185CH43A

额定输出电流:38A

额定输出容量:30KW

过载能力:额定电流150%可承受 60s200%可承受3s

载波频率:5~15kHz

 

应用特点

使用了台达CH2000变频器的塔吊相比未使用此变频器的塔吊具备以下几方面的应用特点:

1、由于建筑机械装机量大、覆盖面广的应用的特点,所以建机企业希望减少设备使用的难度。这里就采用的VF开环控制的简单方式,不需要做自整定以及接驳编码器线,省去很多中间环节。

2、简单良好的抱闸控制,通过RY2继电器输出控制制动器。参数使用29号功能,放闸频率根据现场而定,一般设置2-3Hz即可。如果开闭闸运行效果不好再使用63号功能将开闭闸分开调整参数更加精细。

3、为提高变频器运行状态的稳定将载波频率降到最低。

4、需要3档不同速度运行,可通过多段速度功能进行实现。

5、应用轻负载提速功能,但负载判断交由力矩限制器作专业判断,变频器只需要提供超工频运行功能即可,本系统最高频率限制为75Hz运行。如客户需要变频器进行判断也可通过变频器的轻负载提速功能全部实现。

 

参数表

2 参数表

Pr-No

Parameter Description

Unit

Content Value

00-17

载波频率       

kHz

5

00-21

AUTO运转指令   

   

1

01-00

最高操作频率   

Hz 

75.00

01-01

M1最高频率     

Hz 

50.00

01-02

M1最大电压     

V  

380.0

01-04

M1中间1电压    

V  

35.0

01-06

M1中间2电压    

V  

24.0

01-07

M1最低频率     

Hz 

2.00

01-09

启动频率       

Hz 

2.00

01-10

上限频率       

Hz 

75.00

01-12

加速时间 1     

sec

3.00

01-13

减速时间 1      

sec

3.00

02-14

输出端子RLY2   

   

29

02-34

MO设立速度区段 

Hz 

2.00

04-00

第一段速       

Hz 

10.00

04-01

第二段速       

Hz 

20.00

04-02

第三段速       

Hz 

50.00

04-06

第七段速       

Hz 

100.00

06-01

OV失速防止     

V  

0.0

06-03

加速OC防止     

%  

200

06-04

运转中OC防止   

%  

200

06-12

最大电流限制

%

250

06-16

OC限制准位     

%  

100

07-26

转矩补偿增益   

   

5

 

 

6  CH2000变频器效果

起制动平稳不溜钩,响应快速,起吊3.7t负载空中二次起吊也没有出现溜钩现象。下面为现场负载(1.3t左右,额定2t)波形。

1 现场负载波形图(额定负载2t 实际负载1.3t

结束语

使用CH2000作为塔吊起升机构的驱动器,参数设置简单,过载能力强,能够很好的满足使用要求。

 

作者简介:

喻然,男,生于1983年,毕业于江汉大学,物理与信息工程学院,自动化专业。现任台达集团——中达电通股份有限公司华中大区起重行业高级工程师,从事台达产品的起重行业系统应用方案制作、行业客户开发、技术支援,具有丰富的起重行业自动化控制的经验。


 
 
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