CN201550078U - 施工升降机分体变频调速系统 - Google Patents

Abstract

一种施工升降机分体变频调速系统，包括整流单元、回馈能量释放单元、直流母线、控制回路电源变换单元、逆变单元和控制回路，系统由装在地面部分和装在吊笼部分组成，地面部分有整流单元，吊笼上的部分有控制回路电源变换单元、逆变单元和控制回路，两部分由直流母线进行电气连接，回馈能量释放单元连接到直流母线上，逆变单元驱动交流电动机运行，逆变单元由控制回路控制，控制回路的工作电源由控制回路电源变换单元提供，控制回路电源变换单元与直流母线相连接。本实用新型减少了装配在吊笼上的系统重量，减少了动力电缆成本，提高了系统的可维护性。

Description

施工升降机分体变频调速系统

技术领域：

本实用新型涉及一种建筑机械，具体涉及一种施工升降机分体变频调速系统。

背景技术：

施工升降机是建筑工地的大型作业设备，其主要作用是在高楼建设中垂直输送建筑工人和小型物料，随着建筑业的不断发展，高层建筑越来越多，原有每分钟30多米运行速度的施工升降机已经严重影响了施工效率，由于楼层越高，作业工人也越多，要运送完所有工人的时间就更长，同时，建筑施工单位对施工升降机的运行舒适性也要求越来越高，所以如何提高施工升降机的运行速度和运行舒适性是各国升降机制造商都在大力投入研发的技术，要满足以上要求，必须要做到施工升降机的运行速度可调，也就是要研发适合施工升降机的调速系统，近10年来，国内外的施工升降机制造商做了大量的研究工作，也推出了几种不同的调速方式，如液压调速系统、多速电机调速系统、绕线电机电阻调速系统以及变频调速系统等，然而应用最广泛和性能最好的要首推变频调速系统，逐渐地，随着变频技术的不断发展，不断地被人们认识，它以绝对的优势超越了其他的任何调速方案，其优点数不胜数，如：零速抱闸对制动器无磨损；任意低的就位速度可用于精确平层；速度的平滑过渡提高了运行舒适性；极低的起动电流，减轻了用户电网扩容的负担；几乎任意宽的调速范围，提高了设备的工作效率；节能的调速方式，减少了系统运行能耗。所以国外著名的施工升降机制造商ALIMARK公司和PEGA公司等推出的最新的施工升降机也是采用变频调速系统的。同时我们认为，随着变频器价格的不断降低；可靠性不断提高，变频技术一定能在我国的建筑机械上得到广泛应用。这将对中高速施工升降机的安全运行和减少运行能耗都有重要的意义。

我国的施工升降机生产企业也几乎与国外同步开发了施工升降机的变频调速系统，通过尽10来年的使用，得到了广大的升降机用户肯定，几乎现在所有的中高速升降机都采用的是变频调速系统。

然而，现在所采用的变频调速系统都是整体式的，全部的电气控制装置都安装在吊笼上，由于吊笼的结构限制，整体式变频调速系统带来了安装的不方便问题，还增加了吊笼重量，加大了维修难度。

发明内容：

本实用新型所要解决的技术问题是：针对上述现有技术存在的问题，而提供一种施工升降机分体变频调速系统，尽量减少装配在吊笼上的系统重量，减少动力电缆成本，提高系统的可维护性。

本实用新型采用的技术方案是：这种施工升降机分体变频调速系统包括整流单元、回馈能量释放单元、直流母线、控制回路电源变换单元、逆变单元和控制回路，整个系统由装在地面部分和装在吊笼上部分组成，地面部分有整流单元，吊笼上的部分有控制回路电源变换单元、逆变单元和控制回路，两部分由直流母线进行电气连接，回馈能量释放单元连接到直流母线上，且回馈能量释放单元可装在地面也可安装在吊笼上；逆变单元驱动交流电动机运行，逆变单元由控制回路控制，控制回路的工作电源由控制回路电源变换单元提供，回馈能量释放单元和控制回路电源变换单元都与直流母线相连接。

上述技术方案中，双吊笼的施工升降机，其两个吊笼的直流母线并联到地面的一个整流单元上，由一个整流单元提供两个吊笼的电源。

上述技术方案中，双吊笼的施工升降机，两直流母线都同时并联到一个整流单元时，在地面安装一个回馈能量释放单元，由一个回馈能量释放单元来释放两个吊笼上电动机的回馈能量，或者在每台吊笼上分别安装一个回馈能量释放单元。

上述技术方案中，回馈能量释放单元把电动机的回馈能量以发热的方式消耗掉，或者采用逆变的方式把电动机的回馈能量回送到电网上。

上述技术方案中，直流母线采用电缆或滑接线。

本实用新型的工作过程是这样的：工地的380V交流电源经总开关后，就连接到装在地面的整流单元，经整流单元出来的是直流电源，该直流电源经直流母线直接输送到吊笼，直流电在吊笼上一方面经控制回路电源变换单元转换成多种控制回路、电机制动器及其它如照明等用电器需要的工作电源，另一方面就连接到逆变单元，逆变单元的作用主要是把把直流电源逆变成交流电源并驱动电动机，逆变单元输出交流电源的电压和频率由控制回路给出的指令决定，逆变单元的输出端连接到施工升降机的驱动电动机，电动机可以是两台也可以是多台，电动机的三相输入电源都并联到逆变单元的输出上。当各个门限位、超载限位等其它限位都处于吊笼可运行状态时，且总电源开关也处于接通状态，并且系统也有正常的380V交流市电接入，那么，此时直流母线上就应该有400多伏的直流电源，该电源送到吊笼上后，经控制回路电源变换单元就可对控制回路、电机制动器及其它如照明等用电器需要的工作电源正常供电，此时，控制回路、电机制动器等其它用电装置都处于运行准备状态，与此同时，直流母线中的400多伏直流电源也供到了逆变单元，逆变单元也处于正常的运行准备状态中。

当需要吊笼上升时，操作者会操作控制回路中的向上操作器件发出上升的工作指令，控制回路将根据该指令向逆变器给出向上运行对应的速度档位，逆变单元收到向上档运行指令后，将启动直流电转换成三相交流电的逆变过程，输出三相交流电的电压和频率的大小将根据原先设定好的档位对应的输出频率和电压值来确定，同时逆变单元还提供一个正常打开电机制动器的控制信号，控制回路将根据该信号把电动机制动器打开，吊笼电动机此时将根据逆变单元输出的三相交流相应的速度和对应的方向运转，并拖动吊笼向上运行。改变运行速度档位，实际上就是经控制回路改变逆变单元的输出电压和频率达到改变电动机转速，进而改变吊笼的运行速度。此时电动机处于电动状态，施工升降机运行所需要的能量由市电提供。

当需要吊笼下降时，操作者会操作控制回路中的向下操作器件发出下降的工作指令，控制回路将根据该指令向逆变器给出向下运行对应的速度档位，逆变单元收到向下运行指令后，将启动直流电转换成三相交流电的逆变过程，输出三相交流电的电压和频率的大小将根据原先设定好的档位对应的输出频率和电压值来确定，同时逆变单元还提供一个正常打开电机制动器的控制信号，控制回路将根据该信号把电动机制动器打开，吊笼电动机此时将根据逆变单元输出的三相交流相应的速度和对应的方向运转，并拖动吊笼向下运行。改变运行速度档位，实际上就是经控制回路改变逆变单元的输出电压和频率达到改变电动机转速，进而改变吊笼的运行速度。此时电动机处于发电工作状态。

吊笼下行时，在电动机处于发电工作状态中，电动机相当于发电机，发出的电能经逆变单元向直流母线供电，将升高直流母线的电压，当直流母线电压高到设定的某一值时，回馈能量释放单元就将从直流母线上吸收能量，回馈能量释放单元分为两种工作原理，其一为受控的斩波开关连接一套发热元件如电阻器等，当电压高到一定值后，斩波开关开始工作，经发热元件如电阻器等把能量消耗掉，改变斩波开关的占空比，就可改变消耗能量的大小，当电压越高，消耗的能量也越大，当电动机发出的能量和消耗的能量达到平衡后，电动机就能达到匀速运行，吊笼也就能就按预先设定的速度匀速下降。另一种方式为逆变回馈能量方式，这种回馈能量释放单元从直流母线上吸收能量，通过直流变三相交流的方式把电动机发出的能量回馈到供电电网，电动机发电量越大，回馈给电网的能量也就越大，从而使电动机发出的能量和回馈到电网的能量达到平衡，电动机也能达到匀速运行，吊笼也就能就按预先设定的速度匀速下降。回馈能量释放单元可安装在地面也可安装在吊笼上。

本实用新型主要解决了如下问题：

一、与现在采用的施工升降机变频系统相比较，该实用新型可以降低吊笼的整体重量，提高了升降机的运行经济性。现在的施工升降机变频调速系统中的所有单元部件全部都安装在吊笼上，三相市电直接连到吊笼上面，所以，控制系统的全部重量都加在了吊笼上，减少了实际载重能力。

二、减少了电缆的成本和重量，进一步提高了吊笼的载重能力。现行系统采用的全部是5芯电缆，本实用新型中采用的电缆可以是两芯电缆，即使为了系统安全性，也只需三芯电缆线，这样就大大节约了电缆成本和电缆的重量，因为电缆在运行中是由吊笼拽着的，减少电缆重量实际就是增加了吊笼的载重能力。

三、增加系统的运行可靠性，提高了系统的可维护性。由于原来的整体式变频调速系统所有的部件都得随吊笼运行，由于震动带来的设备故障时有发生，而改成分离式的系统后，至少有部分部件装在地面上，其故障率将大幅度下降，即使出故障后，由于在地面操作，所有维修难度少了许多。

附图说明

图1为本实用新型结构原理图

图2为本实用新型具体实施电路图

附图标注说明：

1——整流单元              2——回馈能量释放单元

3——逆变单元              4——电动机

5——电机制动器            6——控制回路

7——控制回路电源变换单元  8——直流母线

具体实施方式：

参见图1，本实用新型包含有整流单元1、回馈能量释放单元2、直流母线8、控制回路电源变换单元7、逆变单元3和控制回路6等部分构成。整流单元1固定在地面而不随吊笼运动，其作用是把工频市电转换成直流电源经长距离的直流母线8把电能输送到吊笼上，装在吊笼上的控制回路电源变换单元7把直流母线8送来的直流电变换成控制回路6需要的电源类型和等级，以便使控制系统能正常地控制逆变单元3和其它执行元件，达到控制电机4运行的目的；回馈能量释放单元2主要作用是释放当电动机4处于发电状态时发出的能量，释放该能量的方式或发热消耗掉或逆变送回电网，回馈能量释放单元2可以安装在吊笼上也可以固定在地面。

本实用新型的一个具体实施例为图2，市电三相电源经开关KK、接触器MM连接到整流单元1上，整流单元选VACON公司的NFE型前端单元，整流单元1的直流输出母线8(M1/M2)连接到吊笼上，回馈能量释放单元2选用VACON公司的BCU型制动斩波单元，该单元接有与系统功率匹配的无感放电电阻R，BCU和电阻R可接在地面，也可安装在吊笼上。直流母线8的另一端连接到吊笼上的断路器FK上，断路器FK的输出连接到两个部件，其一是控制回路电源变换单元7(D/C)，其二为主接触器KM上。主接触器KM的输出与逆变单元3相连，逆变器3选用VACON公司的INU型逆变单元，逆变单元3输出与电动机4相连，逆变单元3输出一准备好信号K-INT给控制回路6，同时也接收控制回路6送来的方向和速度信号。直流电经控制回路电源变换单元7(D/C)变换成交流电后，一方面给控制回路6供电，还要给超载单元(HC-B型-长沙海川公司生产)供电，同时经整流回路(C/D)连接到制动器5的控制接触器KMB上。控制回路6由接触器KM、UP、DW、S1、S2、KMB、操作开关、各种限位开关和长沙市海川机电技术开发公司生产的超载保护器HC-B组成。

本实用新型是这样完成对升降机的传动控制的：当市电开关KK合上后，如果底笼门都处于关闭状态，那么限位开关DL闭合，接触器MM得电，整流单元1得电，直流母线8将把直流电送到吊笼上，如果此时闭合笼内开关FK，经过控制回路电源变换单元7(D/C)的变换，控制回路6将得电。同时经整流器件(C/D)，接触器KMB的输入有电。

此时，按下启动按钮ST，如果系统未超载且各限位开关都处于闭合状态，主接触器KM闭合，逆变单元3得电，KM的辅助触头闭锁启动开关ST，使系统维持以上状态。

升降机上升过程：按下上升开关UP，如果上限位US未动作，上升接触器UP闭合，使一档接触器S1闭合，逆变单元3的两个输入节点UP、S1闭合，逆变单元3输出低频的三相交流电给电动机4，当逆变单元3检测到电动机4产生了足够的运转转矩后，使K-INT触电闭合，同时制动器接触器KMB闭合，电机制动器5得电打开，电动机4将以预先设定好的速度带动吊笼向上运行。

升降机下降过程：按下下降开关DW，如果下限位DS未动作；上升接触器UP未动作，那么下降接触器DW闭合，同时使S1闭合，逆变单元3的两个输入节点DW、S1闭合，逆变单元3输出低频的、与上升相反相序的三相交流电给电动机4，当逆变单元3检测到电动机4产生了足够的运转转矩后，使K-INT触电闭合，同时制动器接触器KMB闭合，电机制动器5得电打开，电动机4将以预先设定好的速度带动吊笼向下运行，由于向下运行时，电动机4是出于发电状态，此时电动机4会通过逆变单元3向直流母线8馈电，使得直流母线8电压抬高，当该电压高到一定值后(可设定)，回馈能量释放单元2(图中BR1)工作，电动机4发出的电能即可通过连接到回馈能量释放单元2(图中BR1)上的电阻R以发热的方式释放掉，当消耗的能量与电动机4发出的能量平衡时，电动机4就会匀速运转，也即升降机吊笼也会匀速下降。

Claims (4)

1.一种施工升降机分体变频调速系统，其特征在于包括整流单元、回馈能量释放单元、直流母线、控制回路电源变换单元、逆变单元和控制回路，整个系统由装在地面部分和装在吊笼上部分组成，地面部分有整流单元，吊笼上的部分有控制回路电源变换单元、逆变单元和控制回路，两部分由直流母线进行电气连接，回馈能量释放单元连接到直流母线上，且回馈能量释放单元可装在地面也可安装在吊笼上；逆变单元驱动交流电动机运行，逆变单元由控制回路控制，控制回路的工作电源由控制回路电源变换单元提供，回馈能量释放单元和控制回路电源变换单元都与直流母线相连接。

2.根据权利要求1所述的施工升降机分体变频调速系统，其特征在于由一个整流单元提供两个吊笼的电源，两个吊笼的直流母线并联到地面的一个整流单元上。

3.根据权利要求2所述的施工升降机分体变频调速系统，其特征在于两直流母线都同时并联到一个整流单元时，在地面安装一个回馈能量释放单元，由一个回馈能量释放单元来释放两个吊笼上电动机的回馈能量，或者在每台吊笼上分别安装一个回馈能量释放单元。

4.根据权利要求1所述的施工升降机分体变频调速系统，其特征在于回馈能量释放单元把电动机的回馈能量以发热的方式消耗掉，或者采用逆变的方式把电动机的回馈能量回送到电网上。

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