英威騰CHV190開環(huán)矢量控制在固定式門座起重機(jī)上的應(yīng)用

目前起重機(jī)的起升電機(jī)都采用閉環(huán)矢量控制，具有定位精度高，機(jī)械特性硬，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，起動(dòng)力矩大等優(yōu)點(diǎn)，但這必須安裝軸編碼器采集電機(jī)的轉(zhuǎn)速信號(hào)，在很多老式門座機(jī)改造的現(xiàn)場(chǎng)，加裝軸編碼器困難很大，無法實(shí)現(xiàn)閉環(huán)矢量控制，然而英威騰CHV190系列起重提升專用變頻器采用開環(huán)矢量控制也能實(shí)現(xiàn)門座機(jī)平穩(wěn)起制動(dòng)，確保良好控制不溜鉤，本文就是一個(gè)CHV190在固定式門座機(jī)開環(huán)矢量控制改造的實(shí)例。

一、系統(tǒng)概述

固定式門座起重機(jī)是起重行業(yè)當(dāng)中的一種典型設(shè)備，廣泛應(yīng)用于倉庫、廠房、碼頭和露天貯料場(chǎng)等處。系統(tǒng)有提升、回轉(zhuǎn)、變幅三個(gè)機(jī)構(gòu)，由于轉(zhuǎn)臺(tái)和支承固定于工作場(chǎng)所的土建基礎(chǔ)上，故沒有大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)，不能實(shí)現(xiàn)整機(jī)的水平移動(dòng)。

固定式門座機(jī)提升機(jī)構(gòu)與普通門座機(jī)類似，上行、下放不允許產(chǎn)生“溜鉤”，性能上4HZ速度給定時(shí)，要求輸出至少150%的額定轉(zhuǎn)矩，功能上需有可靠的抱閘時(shí)序控制。

本項(xiàng)目GZ1620固定式起重機(jī)起升額定重量16噸，最大工作幅度20M，最小工作幅度7.5M，起升高度7M，起升工作速度33M/min，主要改造機(jī)構(gòu)是雙起升機(jī)構(gòu)，起升機(jī)構(gòu)為兩臺(tái)55KW繞線式異步電動(dòng)機(jī)，改造前為傳統(tǒng)繼電器接觸器控制線路，沒有PLC控制器，起升電機(jī)采用串電阻調(diào)速，通過逐級(jí)切除轉(zhuǎn)子電阻來實(shí)現(xiàn)多檔切換和起動(dòng)電流限制，該調(diào)速方式可靠性低，噪音大，能耗高，故障停時(shí)長(zhǎng)，機(jī)械抱閘由液壓制動(dòng)器完成，當(dāng)起升手柄回零，抱閘信號(hào)立即送出，沒有減速停車時(shí)間，抱閘沖擊很大，對(duì)金屬結(jié)構(gòu)、機(jī)械傳動(dòng)裝置以及制動(dòng)器本身都容易造成損壞，鑒于以上不足，港口方面決定與我司合作，采用我司的CHV190系列變頻器對(duì)門座機(jī)的起升機(jī)構(gòu)進(jìn)行變頻調(diào)速改造。

二、改造技術(shù)方案

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，加裝軸編碼器非常不易，而該門座機(jī)主要用于裝卸鋼卷、鋼絲條等件雜貨，對(duì)定位精度要求不高，客戶要求原有控制線路不做大規(guī)模變動(dòng)，仍然保留原來的控制線路和連鎖保護(hù)，改動(dòng)線路部分盡可能少，方便港方后續(xù)維護(hù)，于是我方?jīng)Q定采用如下改造方案：

1.采用2臺(tái)CHV190-075G-4+制動(dòng)單元+制動(dòng)電阻驅(qū)動(dòng)2臺(tái)55KW繞線電機(jī);

2.不配置異步PG卡，直接采取開關(guān)矢量控制;

3.制作兩臺(tái)變頻柜，配置斷路器，輸入輸出電抗器，控制變壓器，中間繼電器，電流互感器，指針電流表，指針電壓表，運(yùn)行/故障指示燈等，安裝于原有開關(guān)柜旁邊，將開關(guān)柜電源線引到變頻柜進(jìn)線端作為主電源，使原有連鎖保護(hù)仍然發(fā)揮作用;

4.拆除原有調(diào)速電阻器，安裝制動(dòng)電阻箱;

5.將繞線電機(jī)轉(zhuǎn)子短接，作為鼠籠電機(jī)使用;

6.保留原切除電阻的接觸器，通過中間繼電器隔離處理作為變頻器多段速給定信號(hào)以及方向信號(hào)。

7.改造制動(dòng)器控制方式，采用變頻器輸出繼電器端子作為制動(dòng)器油泵電機(jī)接觸器的線圈控制信號(hào)，由變頻器實(shí)現(xiàn)減速停車，加速起動(dòng)，松閘/抱閘，保證不溜鉤的同時(shí)避免對(duì)金屬結(jié)構(gòu)的沖擊。

三、系統(tǒng)圖

改造前，采用串電阻調(diào)速，接觸器切換吸合實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)，抱閘在運(yùn)行信號(hào)消失的同時(shí)動(dòng)作。

改造后，采用變頻器多段速功能調(diào)速，S曲線加減速運(yùn)行，變頻器輸出繼電器控制抱閘。

四、調(diào)試過程

1.起升變頻器1調(diào)試過程

由于負(fù)載現(xiàn)場(chǎng)無法分開，設(shè)定電機(jī)基本參數(shù)后采用靜止自學(xué)習(xí)功能，參數(shù)見下表：

2.起升變頻器2參數(shù)調(diào)試

電機(jī)基本參數(shù)以及自學(xué)習(xí)參數(shù)

參數(shù)設(shè)定完畢后，兩臺(tái)電機(jī)進(jìn)行空載試運(yùn)行，1#變頻器空載電流35A，2#變頻器空載電流27A，吊掛12噸負(fù)載后2#電機(jī)出現(xiàn)提升力矩不夠的現(xiàn)象，提升開始瞬間開始下溜，調(diào)整2#變頻器參數(shù)P2.11為0.05，P2.14為31.4，2#電機(jī)回歸正常，吊掛16噸負(fù)載后，1#電機(jī)偶爾在提升重物過程中出現(xiàn)下溜，雖然不是每次都發(fā)生，但是客戶表示不能接受，于是我方調(diào)整1#變頻器P2.11為0.039，1#電機(jī)回歸正常。

3.記錄波形如下

1#變頻器波形

2#變頻器波形

五、結(jié)束語

起重機(jī)行業(yè)對(duì)變頻器的性能、功能有著較高的要求，傳統(tǒng)的閉環(huán)矢量控制對(duì)于改造項(xiàng)目，存在安裝編碼器困難，改動(dòng)線路多，改造周期長(zhǎng)等不利因素，英威騰CHV190系列變頻器的開環(huán)矢量控制在門座機(jī)上的成功應(yīng)用，使傳統(tǒng)門座機(jī)變頻改造變得簡(jiǎn)單易行。