變頻器在卷揚機上的應(yīng)用
一．概述
卷揚機又稱絞車，用來起重和拖拽重物。它可以單獨使用，也可以配合滑車在其它機構(gòu)中使用。由于工作負載的不同，卷揚機在不同情況下吊鉤的速度是需要變化的。以前大部分卷揚機用的是串極、直流或轉(zhuǎn)子串電阻來調(diào)速，這種調(diào)速方式不僅效率低、控制復(fù)雜，而且故障率高。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電力半導(dǎo)體器件的不斷更新，變頻調(diào)速系統(tǒng)逐漸取代了原調(diào)速系統(tǒng)。這種控制方式的改變，不僅簡化了控制線路，而且使設(shè)備調(diào)速方便、運行平穩(wěn)，機械特性強，控制精度高，還可以節(jié)約很多電能。因此，變頻系統(tǒng)的應(yīng)用把卷揚機推入了一個新的階段！
二．卷揚機對變頻控制系統(tǒng)的要求
卷揚機和電梯類似，都是屬于特種設(shè)備，所以對于可靠性和安全性都有很嚴格的要求。這樣，它對變頻控制系統(tǒng)也提出了相應(yīng)的要求。
1、 起動和制動性能好————快速、平穩(wěn)和準確的起動和制動。
2、 全速范圍內(nèi)都有很好的恒轉(zhuǎn)矩性能。
3、 重物下降時（除空載或輕載外），都依靠自重下降。為了克服重力加速度的不斷加速，電動機必須產(chǎn)生足夠的制動轉(zhuǎn)矩，使重物在所需的轉(zhuǎn)速下平穩(wěn)下降。
4、 停車距離不得超過吊鉤一分鐘上升或下降距離的5%，且重物在空中停住的前后不得有“溜鉤”現(xiàn)象
三．系統(tǒng)的組成
1 、電機的選擇
拖動主電機選用75KW起重及冶金專用變頻調(diào)速的三相異步電動機。其承載能力強；有獨立的風(fēng)冷機構(gòu)，可防止電機在低頻恒轉(zhuǎn)矩運行時溫度超過允許值；使用了F級絕緣，在高次諧波作用下仍可保證可靠的絕緣，是最適合變頻驅(qū)動的電機。
2 、富凌變頻器的選用
根據(jù)卷揚機的使用場合和實際中所帶負載的情況，我們應(yīng)用中外合資臺州富凌機電有限公司制造的DZB100系列通用型恒轉(zhuǎn)矩變頻器。該變頻器有靈活的電位調(diào)速、很好的轉(zhuǎn)矩補償功能，可滿足吊鉤在不同負載情況下的工作；配備了一系列的制動單元、制動電阻來消耗能量，以更好的滿足下降停車要求；同時滿足電機在5-50Hz恒轉(zhuǎn)矩和50-100Hz恒功率特性，以適應(yīng)使用者在各種情況的操作要求。
3 、制動的選擇
（1）制動方式的選擇
由于卷揚機對停車制動的嚴格要求，所以我們采取了能耗制動、直流制動和電磁機械制動相結(jié)合的方式。這樣可保證運動中的卷筒能迅速而準確的停止，定位。另外電磁機械制動（電磁抱閘）主要是為了防止有意外發(fā)生（如忽然斷電等外界突發(fā)因素）時，吊在空中的重物下滑。
（2）制動單元和制動電阻的選擇
卷揚機整個運行過程中有兩個狀態(tài)反饋的能量比較大:一種狀態(tài)是在重物下降時，電機處于發(fā)電狀態(tài)，產(chǎn)生的再生能量反饋；另一種狀態(tài)是制動停止時產(chǎn)生的再生能量反饋。針對這兩種情況，在選制動單元和制動電阻時，我們選擇了制動電流較大的富凌牌DZB70BR—4045的制動單元以及與之配套的大功率的適當阻值的制動電阻。因為制動單元和制動電阻的選擇直接影響到整個系統(tǒng)的運行情況，所以選擇時要特別慎重。經(jīng)過多次的工廠試車以及現(xiàn)場的調(diào)試、操作，結(jié)果證明我們的選擇完全可以滿足要求。
四．控制電路的設(shè)計
1、 控制電路中抱閘電機的電路設(shè)計比較特殊：我們用變頻器信號控制電機的運行。這樣設(shè)計最大優(yōu)點是可以防止抱閘電機打開的前后，變頻器控制的電機力矩不足而產(chǎn)生卷揚機瞬間的“溜鉤”，用變頻器通過檢測電機輸入電流來控制抱閘的系統(tǒng)。
2、控制電路圖如下：（需要電路圖可致信walkmanxu@VIP.sina.com）。
五． 卷揚機采用變頻調(diào)速的優(yōu)點
1、 故障率低，控制靈活
原系統(tǒng)速度和上下方向的變化是由許多接觸器、繼電器系統(tǒng)控制才能實現(xiàn)：其控制復(fù)雜，故障率高，維修也很麻煩。采用變頻調(diào)速后：控制靈活，系統(tǒng)也大大簡化了；檢測保護性能好（富凌變頻器可以檢測輸出電壓，電流）可靠性提高，還可以節(jié)約很大一部分電能。
2 、調(diào)速質(zhì)量提高
原三速電機系統(tǒng)只有三個變化不均勻的速度，對機械和電源有很大的沖擊。變頻器可以用電位器靈活的控制速度，且是無級調(diào)速，調(diào)速比可達1：50，精確度可達1%。
3 、延長了電磁抱閘系統(tǒng)的壽命
原拖動系統(tǒng)是在運動的情況下直接抱閘，而采用變頻控制后，可以在基本停住的狀態(tài)下進行抱閘，閘皮的磨損也就大大減小了，且制動效果比原來還要好。
六 ．使用效果
我司變頻器為如皋神力機械廠所配套的卷揚機應(yīng)用在南海石油春曉油田廣東湛江石油平臺，該司對所購產(chǎn)品都要經(jīng)過各個部門的審核進行嚴格的檢驗。該卷揚設(shè)備自2004年12月份投入運行以來一直使用情況很好，客戶給予較高的評價。
卷揚機又稱絞車，用來起重和拖拽重物。它可以單獨使用，也可以配合滑車在其它機構(gòu)中使用。由于工作負載的不同，卷揚機在不同情況下吊鉤的速度是需要變化的。以前大部分卷揚機用的是串極、直流或轉(zhuǎn)子串電阻來調(diào)速，這種調(diào)速方式不僅效率低、控制復(fù)雜，而且故障率高。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電力半導(dǎo)體器件的不斷更新，變頻調(diào)速系統(tǒng)逐漸取代了原調(diào)速系統(tǒng)。這種控制方式的改變，不僅簡化了控制線路，而且使設(shè)備調(diào)速方便、運行平穩(wěn)，機械特性強，控制精度高，還可以節(jié)約很多電能。因此，變頻系統(tǒng)的應(yīng)用把卷揚機推入了一個新的階段！
二．卷揚機對變頻控制系統(tǒng)的要求
卷揚機和電梯類似，都是屬于特種設(shè)備，所以對于可靠性和安全性都有很嚴格的要求。這樣，它對變頻控制系統(tǒng)也提出了相應(yīng)的要求。
1、 起動和制動性能好————快速、平穩(wěn)和準確的起動和制動。
2、 全速范圍內(nèi)都有很好的恒轉(zhuǎn)矩性能。
3、 重物下降時（除空載或輕載外），都依靠自重下降。為了克服重力加速度的不斷加速，電動機必須產(chǎn)生足夠的制動轉(zhuǎn)矩，使重物在所需的轉(zhuǎn)速下平穩(wěn)下降。
4、 停車距離不得超過吊鉤一分鐘上升或下降距離的5%，且重物在空中停住的前后不得有“溜鉤”現(xiàn)象
三．系統(tǒng)的組成
1 、電機的選擇
拖動主電機選用75KW起重及冶金專用變頻調(diào)速的三相異步電動機。其承載能力強；有獨立的風(fēng)冷機構(gòu)，可防止電機在低頻恒轉(zhuǎn)矩運行時溫度超過允許值；使用了F級絕緣，在高次諧波作用下仍可保證可靠的絕緣，是最適合變頻驅(qū)動的電機。
2 、富凌變頻器的選用
根據(jù)卷揚機的使用場合和實際中所帶負載的情況，我們應(yīng)用中外合資臺州富凌機電有限公司制造的DZB100系列通用型恒轉(zhuǎn)矩變頻器。該變頻器有靈活的電位調(diào)速、很好的轉(zhuǎn)矩補償功能，可滿足吊鉤在不同負載情況下的工作；配備了一系列的制動單元、制動電阻來消耗能量，以更好的滿足下降停車要求；同時滿足電機在5-50Hz恒轉(zhuǎn)矩和50-100Hz恒功率特性，以適應(yīng)使用者在各種情況的操作要求。
3 、制動的選擇
（1）制動方式的選擇
由于卷揚機對停車制動的嚴格要求，所以我們采取了能耗制動、直流制動和電磁機械制動相結(jié)合的方式。這樣可保證運動中的卷筒能迅速而準確的停止，定位。另外電磁機械制動（電磁抱閘）主要是為了防止有意外發(fā)生（如忽然斷電等外界突發(fā)因素）時，吊在空中的重物下滑。
（2）制動單元和制動電阻的選擇
卷揚機整個運行過程中有兩個狀態(tài)反饋的能量比較大:一種狀態(tài)是在重物下降時，電機處于發(fā)電狀態(tài)，產(chǎn)生的再生能量反饋；另一種狀態(tài)是制動停止時產(chǎn)生的再生能量反饋。針對這兩種情況，在選制動單元和制動電阻時，我們選擇了制動電流較大的富凌牌DZB70BR—4045的制動單元以及與之配套的大功率的適當阻值的制動電阻。因為制動單元和制動電阻的選擇直接影響到整個系統(tǒng)的運行情況，所以選擇時要特別慎重。經(jīng)過多次的工廠試車以及現(xiàn)場的調(diào)試、操作，結(jié)果證明我們的選擇完全可以滿足要求。
四．控制電路的設(shè)計
1、 控制電路中抱閘電機的電路設(shè)計比較特殊：我們用變頻器信號控制電機的運行。這樣設(shè)計最大優(yōu)點是可以防止抱閘電機打開的前后，變頻器控制的電機力矩不足而產(chǎn)生卷揚機瞬間的“溜鉤”，用變頻器通過檢測電機輸入電流來控制抱閘的系統(tǒng)。
2、控制電路圖如下：（需要電路圖可致信walkmanxu@VIP.sina.com）。
五． 卷揚機采用變頻調(diào)速的優(yōu)點
1、 故障率低，控制靈活
原系統(tǒng)速度和上下方向的變化是由許多接觸器、繼電器系統(tǒng)控制才能實現(xiàn)：其控制復(fù)雜，故障率高，維修也很麻煩。采用變頻調(diào)速后：控制靈活，系統(tǒng)也大大簡化了；檢測保護性能好（富凌變頻器可以檢測輸出電壓，電流）可靠性提高，還可以節(jié)約很大一部分電能。
2 、調(diào)速質(zhì)量提高
原三速電機系統(tǒng)只有三個變化不均勻的速度，對機械和電源有很大的沖擊。變頻器可以用電位器靈活的控制速度，且是無級調(diào)速，調(diào)速比可達1：50，精確度可達1%。
3 、延長了電磁抱閘系統(tǒng)的壽命
原拖動系統(tǒng)是在運動的情況下直接抱閘，而采用變頻控制后，可以在基本停住的狀態(tài)下進行抱閘，閘皮的磨損也就大大減小了，且制動效果比原來還要好。
六 ．使用效果
我司變頻器為如皋神力機械廠所配套的卷揚機應(yīng)用在南海石油春曉油田廣東湛江石油平臺，該司對所購產(chǎn)品都要經(jīng)過各個部門的審核進行嚴格的檢驗。該卷揚設(shè)備自2004年12月份投入運行以來一直使用情況很好，客戶給予較高的評價。
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