匯川變頻器在起重機控制中的應用
引言：近兩年我公司在起重機的控制系統中用了一百多臺匯川MD320系列變頻器。匯川變頻器以優越的性價比、良好的技術支持、完善的售后服務體系受到用戶的好評與青睞。本文介紹其中一臺起重機控制系統變頻器的應用與參數設置及在起重機應用中的注意事項。
關鍵詞：起重機、匯川變頻器、無速度矢量模式
1 起重機電機參數與變頻器選型
1.1 起重機主要參數：跨度：40米，起重量：60噸，起升高度：20米。要求各機構全部采用變頻調速。
1.2 大車走行電機參數如下：
單臺額定功率：4.0KW 電機數量：四臺
單臺額定電流：9.2A 額定頻率速度：15米/分鐘
要求速度：0～20米/分鐘
1.3 小車走行電機參數如下：
單臺額定功率：2.2KW 電機數量：兩臺
單臺額定電流：5.6A 額定頻率速度：10米/分鐘
要求速度：0～10米/分鐘
1.4 卷揚機電機參數如下：
單臺額定功率：30KW 電機數量：一臺
單臺額定電流：63.4A 額定頻率速度：2.35米/分鐘
要求速度：0～3.0米/分鐘
1.5 變頻器的選擇：
大車走行和小車走行兩個平移機構采用一拖多的方式，設置V/F控制方式。根據電機總電流并留有一定余量的原則，選擇大車走行變頻器型號為MD320T22GB；小車走行變頻器型號為MD320T7.5G；
卷揚機升降機構采用一拖一的方式，設置無速度傳感器適量控制方式（SVC）。選擇變頻器型號為MD320T37G。
2 變頻器參數設置注意事項 詳細設置參數見下表。
2.1 根據現場測試經驗，變頻器的加減速時間設置為3～6秒比較合適，時間太短，容易出現過電流現象，太長則不容易定位；
2.2 停機方式應該設置為自由停車，在減速停機方式下，機構撞到極限限位開關后，容易出現越過限位的可能；
2.3 在起重機控制中一定要啟用F8-18的啟動保護功能，即零位保護功能，否則在停電后突然來電，功能手柄沒有在零位的情況下，會出現突然自動運行，造成危害；
2.4 在有些施工現場，往往電壓比較低，出現大小車正運行時，卷揚機啟動或周圍突增其他用電負荷，變頻器進入欠壓保護。對于大小車平移機構可以啟用F9-07的瞬停不停功能，一般就可以解決。但是對于卷揚機這種位能負載，絕對不能使用該功能，在吊重過程中，容易出現負載突然下墜的可能，因為維持轉矩太小，而頻率又沒有降到制動頻率以下。必須要求現場增加供電容量，或采取減小電壓損失的其他方法，保證供電質量。
2.5 起重機卷揚機的調速精度要求不高，設置為無速度傳感器適量控制方式完全能滿足要求，但必須要進行調諧，一般靜調諧即可，否則變頻器會出現無規律的故障報警。
起重機：型號：QLH6040-20
序 號 功能標號 功能名稱 大車 小車 卷揚機 備注
1 MD320T22GB MD320T7.5G MD320T37G 變頻器型號
2 F0-01 控制方式 2 2 0
3 F0-02 命令源選擇 1 1 1
4 F0-03 主頻率源X選擇 2 2 2
5 F0-04 輔助頻率源Y選擇 6
6 F0-07 頻率源選擇 2 主X+輔Y切換
7 F0-10 最大頻率 70Hz 50Hz 65Hz
8 F0-12 上限頻率 70Hz 50Hz 65HZ
9 F0-17 加速時間1 4S 4S 4S
10 F0-18 減速時間1 4S 4S 4S
11 F1-11 調諧選擇 1 靜止調諧
12 F4-00 DI1端子功能選擇 1 1 1 正轉運行
13 F4-01 DI2端子功能選擇 2 2 2 反轉運行
14 F4-02 DI3端子功能選擇 12 多段速端子1
15 F4-03 DI4端子功能選擇 13 多段速端子2
16 F4-04 DI5端子功能選擇 14 多段速端子4
17 F4-05 DI6端子功能選擇 18 頻率源切換
18 F5-02 Y1功能 2 2 2 故障
19 F5-03 Y2功能 3 3 3 FDT輸出
20 F8-18 啟動保護 1 1 1
21 F8-19 FDT電平 2HZ 2HZ 4HZ
22 FC-01 多段速1 16HZ 5米/分鐘
23 FC-02 多段速2 33HZ 10米/分鐘
24 FC-04 多段速4 50HZ 15米/分鐘
25 F6-10 停機方式 1 1 1 自由停車
26 F9-07 瞬停不停功能 1 1 0
27
2.6 有關變頻器與機械制動的配合設置。一般設置好F8-19的頻率檢測值（FDT電平）即可，根據使用經驗，水平平移運行機構設置為2赫茲，提升機構設置為4赫茲。需要指出的是，為安全可靠，提升機構必須做靜載、動載試驗。靜載試驗方法：吊起1.25倍的額定載荷，離開地面10～20公分，停車不應該有溜鉤現象（此處指的是機械制動動作之前）；動載試驗方法：吊起1.10倍的額定載荷，離開地面10～20公分，停車穩定后再提升時，不應該有溜鉤現象。以上若有溜鉤現象，需要適當提高FDT值，直到不溜鉤為止。同時以不溜鉤為前提，FDT值越小越好。以上試驗反復三次合格為準。該試驗做好，能夠充分發揮變頻器的性能，同時也能避免溜鉤的安全事故。
該控制系統在天津天達公司的使用現場，，一次調試合格。得到用戶肯定。
3 變頻器在起重機控制應用中的幾點體會
3.1 關于制動組件的配置
提升機構設置制動組件是常識問題，往往不會出現問題。平移機構是否設置制動組件，常常被忽略，造成現場使用出現諸多問題。主要是三點，一是起重機的自重和起重量量大，停車慣性比較大，出現停機減速過電流故障；二是起重機在海邊或風阻大的現場使用，出現恒速過電流或停機減速過電流故障；三是走行軌道不可能水平，在下坡運行，出現恒速過電流或停機減速過電流故障。所以建議平移機構的變頻器也必須設置制動組件。匯川變頻器30KW以下均可以內置制動單元，只要配置制動電阻就可。30KW以上的變頻器按照變頻器用戶手冊中的制動組件選型表配置。
3.2 關于抗干擾問題
變頻器在起重機的控制中，如果沒有設備間同步的問題，調速以模擬量無級調速最好，調速平穩，沖擊最小。但干擾源容易通過模擬量進入控制系統，典型的現象是減速停機過程中出現頻率抖動，造成起重機整體晃動。解決的方法，將模擬量信號的屏蔽層由原接在PE端，改接在GND上，即可消除。請同行遇到該問題不妨一試。
3.3 變頻器容量的選擇確定
在變頻器一拖多的情況下，選擇變頻器一定要按照電流的原則確定，比如該起重機的大車走行中，單臺電機4KW，四臺電機16KW，選用18.5KW變頻器好象還有余量，但單臺電機的額定電流是9.2A，總電流應該是36.8A，而18.5KW變頻器的額定輸出電流是37.0A。已經沒有多少余量了，所以選擇22KW變頻器應該是比較合理的。
結束語
匯川變頻器在我公司起重機控制系統中的應用，已經占據主導地位，產品范圍從起重量幾十噸直到四百五十噸，完全替代了進口品牌。實踐證明，匯川變頻器的性能完全能滿足起重機控制系統的使用要求。
關鍵詞：起重機、匯川變頻器、無速度矢量模式
1 起重機電機參數與變頻器選型
1.1 起重機主要參數：跨度：40米，起重量：60噸，起升高度：20米。要求各機構全部采用變頻調速。
1.2 大車走行電機參數如下：
單臺額定功率：4.0KW 電機數量：四臺
單臺額定電流：9.2A 額定頻率速度：15米/分鐘
要求速度：0～20米/分鐘
1.3 小車走行電機參數如下：
單臺額定功率：2.2KW 電機數量：兩臺
單臺額定電流：5.6A 額定頻率速度：10米/分鐘
要求速度：0～10米/分鐘
1.4 卷揚機電機參數如下：
單臺額定功率：30KW 電機數量：一臺
單臺額定電流：63.4A 額定頻率速度：2.35米/分鐘
要求速度：0～3.0米/分鐘
1.5 變頻器的選擇：
大車走行和小車走行兩個平移機構采用一拖多的方式，設置V/F控制方式。根據電機總電流并留有一定余量的原則，選擇大車走行變頻器型號為MD320T22GB；小車走行變頻器型號為MD320T7.5G；
卷揚機升降機構采用一拖一的方式，設置無速度傳感器適量控制方式（SVC）。選擇變頻器型號為MD320T37G。
2 變頻器參數設置注意事項 詳細設置參數見下表。
2.1 根據現場測試經驗，變頻器的加減速時間設置為3～6秒比較合適，時間太短，容易出現過電流現象，太長則不容易定位；
2.2 停機方式應該設置為自由停車，在減速停機方式下，機構撞到極限限位開關后，容易出現越過限位的可能；
2.3 在起重機控制中一定要啟用F8-18的啟動保護功能，即零位保護功能，否則在停電后突然來電，功能手柄沒有在零位的情況下，會出現突然自動運行，造成危害；
2.4 在有些施工現場，往往電壓比較低，出現大小車正運行時，卷揚機啟動或周圍突增其他用電負荷，變頻器進入欠壓保護。對于大小車平移機構可以啟用F9-07的瞬停不停功能，一般就可以解決。但是對于卷揚機這種位能負載，絕對不能使用該功能，在吊重過程中，容易出現負載突然下墜的可能，因為維持轉矩太小，而頻率又沒有降到制動頻率以下。必須要求現場增加供電容量，或采取減小電壓損失的其他方法，保證供電質量。
2.5 起重機卷揚機的調速精度要求不高，設置為無速度傳感器適量控制方式完全能滿足要求，但必須要進行調諧，一般靜調諧即可，否則變頻器會出現無規律的故障報警。
起重機：型號：QLH6040-20
序 號 功能標號 功能名稱 大車 小車 卷揚機 備注
1 MD320T22GB MD320T7.5G MD320T37G 變頻器型號
2 F0-01 控制方式 2 2 0
3 F0-02 命令源選擇 1 1 1
4 F0-03 主頻率源X選擇 2 2 2
5 F0-04 輔助頻率源Y選擇 6
6 F0-07 頻率源選擇 2 主X+輔Y切換
7 F0-10 最大頻率 70Hz 50Hz 65Hz
8 F0-12 上限頻率 70Hz 50Hz 65HZ
9 F0-17 加速時間1 4S 4S 4S
10 F0-18 減速時間1 4S 4S 4S
11 F1-11 調諧選擇 1 靜止調諧
12 F4-00 DI1端子功能選擇 1 1 1 正轉運行
13 F4-01 DI2端子功能選擇 2 2 2 反轉運行
14 F4-02 DI3端子功能選擇 12 多段速端子1
15 F4-03 DI4端子功能選擇 13 多段速端子2
16 F4-04 DI5端子功能選擇 14 多段速端子4
17 F4-05 DI6端子功能選擇 18 頻率源切換
18 F5-02 Y1功能 2 2 2 故障
19 F5-03 Y2功能 3 3 3 FDT輸出
20 F8-18 啟動保護 1 1 1
21 F8-19 FDT電平 2HZ 2HZ 4HZ
22 FC-01 多段速1 16HZ 5米/分鐘
23 FC-02 多段速2 33HZ 10米/分鐘
24 FC-04 多段速4 50HZ 15米/分鐘
25 F6-10 停機方式 1 1 1 自由停車
26 F9-07 瞬停不停功能 1 1 0
27
2.6 有關變頻器與機械制動的配合設置。一般設置好F8-19的頻率檢測值（FDT電平）即可，根據使用經驗，水平平移運行機構設置為2赫茲，提升機構設置為4赫茲。需要指出的是，為安全可靠，提升機構必須做靜載、動載試驗。靜載試驗方法：吊起1.25倍的額定載荷，離開地面10～20公分，停車不應該有溜鉤現象（此處指的是機械制動動作之前）；動載試驗方法：吊起1.10倍的額定載荷，離開地面10～20公分，停車穩定后再提升時，不應該有溜鉤現象。以上若有溜鉤現象，需要適當提高FDT值，直到不溜鉤為止。同時以不溜鉤為前提，FDT值越小越好。以上試驗反復三次合格為準。該試驗做好，能夠充分發揮變頻器的性能，同時也能避免溜鉤的安全事故。
該控制系統在天津天達公司的使用現場，，一次調試合格。得到用戶肯定。
3 變頻器在起重機控制應用中的幾點體會
3.1 關于制動組件的配置
提升機構設置制動組件是常識問題，往往不會出現問題。平移機構是否設置制動組件，常常被忽略，造成現場使用出現諸多問題。主要是三點，一是起重機的自重和起重量量大，停車慣性比較大，出現停機減速過電流故障；二是起重機在海邊或風阻大的現場使用，出現恒速過電流或停機減速過電流故障；三是走行軌道不可能水平，在下坡運行，出現恒速過電流或停機減速過電流故障。所以建議平移機構的變頻器也必須設置制動組件。匯川變頻器30KW以下均可以內置制動單元，只要配置制動電阻就可。30KW以上的變頻器按照變頻器用戶手冊中的制動組件選型表配置。
3.2 關于抗干擾問題
變頻器在起重機的控制中，如果沒有設備間同步的問題，調速以模擬量無級調速最好，調速平穩，沖擊最小。但干擾源容易通過模擬量進入控制系統，典型的現象是減速停機過程中出現頻率抖動，造成起重機整體晃動。解決的方法，將模擬量信號的屏蔽層由原接在PE端，改接在GND上，即可消除。請同行遇到該問題不妨一試。
3.3 變頻器容量的選擇確定
在變頻器一拖多的情況下，選擇變頻器一定要按照電流的原則確定，比如該起重機的大車走行中，單臺電機4KW，四臺電機16KW，選用18.5KW變頻器好象還有余量，但單臺電機的額定電流是9.2A，總電流應該是36.8A，而18.5KW變頻器的額定輸出電流是37.0A。已經沒有多少余量了，所以選擇22KW變頻器應該是比較合理的。
結束語
匯川變頻器在我公司起重機控制系統中的應用，已經占據主導地位，產品范圍從起重量幾十噸直到四百五十噸，完全替代了進口品牌。實踐證明，匯川變頻器的性能完全能滿足起重機控制系統的使用要求。
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