CN101665220A - 起重机变频调速控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及自动控制系统，尤其涉及一种起重机变频调速控制系统。本发明公开了一种起重机变频调速控制系统，解决现有技术中调速方式均为有级调速对机械结构造成巨大冲击及安全性低的问题。其技术方案的要点是：起重机变频调速控制系统，包括联动操作控制平台、变频器、安全保护装置、变频电机、电机检测装置、减速器、卷筒及制动器；联动操作控制平台提供联动操作控制指令；电机检测装置、变频电机、安全保护装置及制动器均连接变频器；变频电机连接电机检测装置、制动器与卷筒；制动器也连接卷筒；减速器连接变频电机与卷筒。本发明的有益效果是：调速范围宽、定位精度高、降低机械传动冲击、延长起重机使用寿命、安全性好，尤其适用于塔式起重。

Description

起重机变频调速控制系统

技术领域

本发明涉及自动控制系统，具体的说是涉及一种起重机变频调速控制系统。

背景技术

目前国内塔机(塔式起重机)起升机构普遍采用的调速方式均为传统的交流调速，大致有：变极调速、绕线电机转子串电阻加涡流调节同时带电磁离合器换档综合调速、两个绕线电机一个转子串电阻另一个电机能耗制动调速、双绕线电机转子串电阻调速等方式。

上述几种调速方式相对应的装置结构简单，成本低，但也存在不足之处：均为有级调速，有级调速对机械结构造成巨大冲击，容易使钢结构疲劳或破坏；采用继电器接触器控制，频繁起停容易烧毁触点，电器故障率高，可靠性差、维护费用高；调速范围小，定位精度很差；由于没有配备电阻箱进行安全保护，安全性也差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提出一种起重机变频调速控制系统，解决现有技术中的调速方式均为有级调速对机械结构造成巨大冲击及安全性低的问题。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：起重机变频调速控制系统，包括联动操作控制平台、变频器、安全保护装置、变频电机、电机检测装置、减速器、卷筒及制动器；所述联动操作控制平台提供联动操作控制指令；所述变频器实现速度调节与控制；所述安全保护装置对变频调速系统进行安全保护及故障提示；所述电机检测装置负责检测变频电机实际转速，并向变频器反馈速度信号；所述电机检测装置、变频电机、安全保护装置及制动器均连接变频器；所述变频电机连接电机检测装置、制动器与卷筒；所述制动器也连接卷筒；所述减速器连接变频电机与卷筒。

进一步，还包括重量检测装置，所述重量检测装置负责检测吊钩上物品的重量并反馈给联动操作控制平台，符合重量控制要求后由联动操作控制平台提供给变频器相应的超速指令。

所述故障提示包括超高度限位提示、超力矩限制提示、超最大负荷限制提示。

所述电机检测装置为设置在变频电机短轴上的脉冲编码器。

所述安全保护装置为电阻箱。

本发明的有益效果是：调速范围宽、定位精度高、降低机械传动冲击、延长起重机使用寿命、安全性好。

附图说明

图1为本发明的系统构成框图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步的描述。

本发明是针对现有技术中的几种调速方式均为有级调速，对机械结构冲击大，调速范围小、定位精度差的缺点提出了一种新型变频调速控制系统。本发明主要利用了变频技术，变频器具有过流、过载、电动机过热、过压及欠压、超速及失速等完善的保护监测功能，组成的控制系统安全可靠；可通过其外部控制端子实现电动机的启停、正反转、S曲线加减速及多段速度控制，从而降低机械传动冲击，改善钢结构的承载性能，延长起重机的使用寿命；能提供运行信号、零速信号及速度到达信号。极低的起动电流，减轻了用户电网扩容的负担；节能的调速方式，减少了系统运行能耗；单速的鼠笼电动机保证了机构的运行可靠性。高集成度组件及高可靠性低压电器，有效解决原塔机电气系统接线复杂问题，不仅降低了系统故障率，而且容易维护；调速范围宽，任意低的工作速度可实现起吊作业的精确定位；零速机械制动减小了制动器摩擦片的磨损，消除了制动时对减速器输入轴的附加弯矩；变频技术应用于小型塔式起重机前，由于小型塔机竞争激烈，成本控制严格，所以变频器应用极少。随着电力电子技术的发展，国家的十一五计划，节约能源。国产变频器技术日趋成熟，价格优势明显，变频器应用于小型塔机已经成为可能。

如图1所示，本发明中的起重机变频调速控制系统，包括联动操作控制平台、变频器、安全保护装置、变频电机、电机检测装置、减速器、卷筒及制动器；所述联动操作控制平台提供联动操作控制指令；所述变频器实现速度调节与控制；所述安全保护装置对变频调速系统进行安全保护及故障提示；所述电机检测装置负责检测变频电机实际转速，并向变频器反馈速度信号；所述电机检测装置、变频电机、安全保护装置及制动器均连接变频器；所述变频电机连接电机检测装置、制动器与卷筒；所述制动器也连接卷筒；所述减速器连接变频电机与卷筒。

实施例：

本例中的起重机变频调速控制系统，包括联动操作控制平台、变频器、脉冲编码器、变频电机、电阻箱、制动器、减速器及卷筒；脉冲编码器、变频电机、电阻箱及制动器均连接变频器；变频电机连接脉冲编码器、制动器与卷筒；述制动器也连接卷筒；减速器连接变频电机与卷筒。

启动塔机电源按钮，电源控制箱内主接触器吸合，塔机得到工作电源。按下复位按钮，紧急停止按钮触点均处于常态，变频器内接触器闭合，接入电源开始工作。

当联动操作控制平台给出起升运行控制方向和制动的开关量信号及控制速度的给定频率信号指令时，输入到变频器多功能输入端子，从而实现正转或反转速度指令，通过控制平台的电位器模拟信号指令和轻载增速指令通过调节板和板输入到变频器模拟量输入端子，从而实现0～50Hz，75Hz，100Hz，120Hz速度的调节。与变频电机同轴安装的脉冲编码器检测电机的实际速度，将实际速度信号反馈给变频器，与控制平台给定速度指令进行比较后，由偏差信号进行速度的控制调节，从而构成速度负反馈闭环控制。SLch1、SLch2、SLch3：SLch1、SLch2、SLch3为起升重量3个轻负载限制开关。

当吊钩挂接上重物时，联动操作控制平台向变频器发出运行指令和给定频率指令，变频器在确认输出力矩能够与负载平衡确保重物不溜钩后，发出抱闸控制使制动器松开，并按给定运转方向和给定速度值运行，加速运行至给定频率指令上。当减速停车时，变频电机通过减速器降低卷筒转速，在电气制动力矩作用下速度迅速降低为零，变频器在确保零速转矩与负载平衡的情况下，发出抱闸控制信号使制动器制动。

此外，我们还进行了安全保护的设计，在程序控制中，把高度限位SLH，力矩限制SLMo，最大载荷限制SLchPv等作为变频器外部故障频率指令设置。当SLMo、SLchPv、SLH触点动作时，其对应的输入接口变为低电平；其动合触点断开变频器外部频率指令端子无输出；上升运行指令停止，变频器输出端子也断开，制动器抱闸制动。进一步设置，还可在吊钩上设计一个重量检测装置，将重量检测分为三个档，如SLch1，SLch2，SLch3；以便实现超速保护；若SLch3因载荷重量而断开，那么起升机构速度最多只能维持在100HZ的起升频率上，此时可选择的速度为100Hz、75Hz、0～50Hz。若SLch2因载荷重量而断开，那么起升机构速度只能维持在75 Hz的起升频率上，此时可选择的速度为75Hz、0～50Hz。若SLch1也因载荷重量而断开，那么起升机构只能运行在0～50Hz速度，起升不能进行超速运行。

除上述保护措施外还可以设置上升减速保护、下降保护减速、变频器故障报警保护等等，这里不再一一赘述。

变频器具有十分强大的故障检测功能，通过变频器的合理设置，可实现过载、过力矩、过电流、欠电压、缺相、短路、接地、失速、过速、速度偏差、信号过大，外部故障等诸多保护功能。在诸多调速方法，变极调速、定子调压、转子串电阻，变频调速中，变频调速的性能最好，具有调速范围大，调速平稳，工作效率高，可靠性好、结构简单、安全、经济、节约成本等优点。变频调速技术大大提高了工作效率，在塔机上得到广泛的应用。

Claims (5)

1.起重机变频调速控制系统，其特征在于：包括联动操作控制平台、变频器、安全保护装置、变频电机、电机检测装置、减速器、卷筒及制动器；所述联动操作控制平台提供联动操作控制指令；所述变频器实现速度调节与控制；所述安全保护装置对变频调速系统进行安全保护及故障提示；所述电机检测装置负责检测变频电机实际转速，并向变频器反馈速度信号；所述电机检测装置、变频电机、安全保护装置及制动器均连接变频器；所述变频电机连接电机检测装置、制动器与卷筒；所述制动器也连接卷筒；所述减速器连接变频电机与卷筒。

2.如权利要求1所述的起重机变频调速控制系统，其特征在于：还包括重量检测装置，所述重量检测装置负责检测吊钩上物品的重量并反馈给联动操作控制平台，符合重量控制要求后由联动操作控制平台提供给变频器相应的超速指令。

3.如权利要求1或2所述的起重机变频调速控制系统，其特征在于：所述故障提示包括超高度限位提示、超力矩限制提示、超最大负荷限制提示。

4.如权利要求1或2所述的起重机变频调速控制系统，其特征在于：所述电机检测装置为设置在变频电机短轴上的脉冲编码器。

5.如权利要求1或2所述的起重机变频调速控制系统，其特征在于：所述安全保护装置为电阻箱。

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