塔式起重機(jī)是建筑工地上應(yīng)用得十分廣泛的一種起重機(jī)

 械，采用變頻器拖動(dòng)三相異步電機(jī)的控制方式取代傳統(tǒng)

 調(diào)速方式，可以從根本上解決天車故障率高的問(wèn)題，而

 且技術(shù)先進(jìn)、節(jié)能顯著，是塔式起重機(jī)理想的傳動(dòng)控制

 裝置。

一、概述

   塔式起重機(jī)是建筑工地上應(yīng)用得十分廣泛的一種起重

 機(jī)械，傳統(tǒng)的控制方式多采用交流繞線式電機(jī)串電阻的

 方法啟動(dòng)和調(diào)速。由于長(zhǎng)期重載運(yùn)行，頻繁正、反轉(zhuǎn)，

 沖擊電流很大，再加上有些場(chǎng)合工作環(huán)境差，電機(jī)的滑

 環(huán)、炭刷及接觸器經(jīng)常損壞，接觸器的觸頭燒毀、炭刷

 冒火、電機(jī)及電阻燒毀現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，線路復(fù)雜，回轉(zhuǎn)

 機(jī)構(gòu)的軸承經(jīng)常需要更換，由于主卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)大多是由兩

 個(gè)電機(jī)工作在一個(gè)軸上，高速電機(jī)處于工作狀態(tài)、則低

 速電機(jī)處于制動(dòng)狀態(tài)，始終處于一個(gè)工作、一個(gè)制動(dòng)的

 矛盾中，在由快速向慢速轉(zhuǎn)換時(shí)機(jī)械沖擊大，經(jīng)常發(fā)生

 打齒現(xiàn)象，曾經(jīng)出現(xiàn)過(guò)貨物已經(jīng)定位，工人已經(jīng)扶住纜

 繩，再由快速向慢速切換時(shí)，發(fā)生打齒現(xiàn)象，慢速電機(jī)

 制動(dòng)失靈，非常危險(xiǎn)。偶爾也會(huì)出現(xiàn)折軸的現(xiàn)象，故障

 率較高，對(duì)生產(chǎn)影響很大，維修量及維護(hù)費(fèi)用也很高。

 由于異步電機(jī)有著無(wú)可倫比的優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單堅(jiān)固、價(jià)

 格便宜、易于維護(hù)，因此采用變頻器拖動(dòng)三相異步電機(jī)

 的控制方式取代傳統(tǒng)調(diào)速方式，可以從根本上解決天車

 故障率高的問(wèn)題，而且技術(shù)先進(jìn)、節(jié)能顯著，是塔式起

 重機(jī)理想的傳動(dòng)控制裝置。

二、工作原理

1.大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)：用于拖動(dòng)整臺(tái)起重機(jī)順著工地

做“橫向”運(yùn)動(dòng)，由電動(dòng)機(jī)、制動(dòng)器、減速裝置和車

輪組成。

2.小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)：用于拖動(dòng)吊鉤及重物順著橋架

做“縱向”運(yùn)動(dòng)，也由電動(dòng)機(jī)、制動(dòng)器、減速裝置和

車輪組成。

3.提升機(jī)構(gòu)：用于拖動(dòng)重物做上升或下降的起升運(yùn)

動(dòng)，由電機(jī)、減速裝置、卷筒和制動(dòng)器組成。大型起

重機(jī)（超過(guò)10噸）有兩個(gè)起升機(jī)構(gòu)：“主鉤”和“副

鉤”，通常“主鉤”和“副鉤”不能同時(shí)起吊貨物。

4.回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)：拖動(dòng)橋臂以軸為中心做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，由于

防止跑偏，通常由雙電機(jī)、減速機(jī)構(gòu)、制動(dòng)器組成。

三、系統(tǒng)配置

在QTZ起重機(jī)中，起重量為8噸，提升機(jī)構(gòu)采用Y200L-4

型異步電機(jī)，功率30KW，轉(zhuǎn)速1500rpm；小車采用

Y112M-4型異步電機(jī)，功率4KW，轉(zhuǎn)速1500rpm；回轉(zhuǎn)機(jī)

構(gòu)采用Y112M-4型異步電機(jī)，功率4KW轉(zhuǎn)速1500rpm，控

制系統(tǒng)中，PLC主要功能是接受控制臺(tái)的指令，并檢測(cè)

各種傳感器的信號(hào)，執(zhí)行預(yù)先設(shè)定好的程序步驟；變

頻器的主要功能是接受PLC指令，按照程序命令調(diào)整電

機(jī)的速度。

1：主要技術(shù)原理

(1)采用全數(shù)字速度傳感器閉環(huán)矢量控制，使系統(tǒng)調(diào)速

范圍寬、調(diào)速精度高。變頻器在低頻運(yùn)行時(shí)，也保證

有180％以上額定力矩輸出。最大轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的2

倍，矢量控制實(shí)現(xiàn)的基本原理是通過(guò)測(cè)量和控制異步

電動(dòng)機(jī)定子電流矢量，根據(jù)磁場(chǎng)定向原理分別對(duì)異步

電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流和轉(zhuǎn)矩電流進(jìn)行控制，從而達(dá)到控

制異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的目的。具體是將異步電動(dòng)機(jī)的定

子電流矢量分解為產(chǎn)生磁場(chǎng)的電流分量(勵(lì)磁電流)和

產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的電流分量(轉(zhuǎn)矩電流)分別加以控制，并同

時(shí)控制兩分量問(wèn)的幅值和相位，即控制定子電流矢

量，這種控制方式稱為矢量控制方式。這樣就可以將

一臺(tái)三相異步電機(jī)等效為直流電機(jī)來(lái)控制，因而獲得

與直流調(diào)速系統(tǒng)同樣的靜、動(dòng)態(tài)性能。

2：使用變頻時(shí)注意事項(xiàng)：

2.1回轉(zhuǎn)系統(tǒng)：

主要特點(diǎn)：多采用分別拖動(dòng)方式（即有兩臺(tái)電機(jī)拖

動(dòng)），調(diào)速范圍一般為6：1范圍內(nèi)；改造方案：采用

變頻專用電機(jī)，兩臺(tái)電機(jī)使用兩臺(tái)變頻器，采用TH300

系列，可以采用阿爾法先進(jìn)的主從控制，使控制精度

更精確。

具有領(lǐng)先的阿爾法主／從控制功能的變頻器使兩臺(tái)牽

引電機(jī)的負(fù)荷平衡。TH300系列是采用磁通矢量控制的

新一代變頻器，可在0.5Hz時(shí)產(chǎn)生180％Me轉(zhuǎn)矩，只需

輸入電機(jī)名牌數(shù)據(jù)，系統(tǒng)通過(guò)自動(dòng)建立精確的電機(jī)模

型，在得到準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)子速度信號(hào)后作為速度環(huán)的反饋

信號(hào)，能夠精確控制鼠籠電機(jī)的速度和轉(zhuǎn)矩。TH300系

列變頻器程序具有獨(dú)特的主／從控制，從變頻器通過(guò)

輸入輸出口與主變頻器通信，實(shí)時(shí)跟蹤主變頻器的速

度、轉(zhuǎn)矩和其他故障信息，保證了兩電機(jī)負(fù)載均衡和

安全運(yùn)行。

2.2小車拖動(dòng)系統(tǒng)：

主要特點(diǎn)：只用一臺(tái)變頻器，由于行程較短，故調(diào)速

范圍較小，一般范圍在4：1。拖動(dòng)方案：采用變頻專

用電機(jī)，變頻器型號(hào)選擇TH300系列。

2.3 制動(dòng)方式

制動(dòng)方法采用直流制動(dòng)、再生制動(dòng)和機(jī)械制動(dòng)相結(jié)合

的方法：

A、首先通過(guò)變頻調(diào)速系統(tǒng)的再生制動(dòng)和直流制動(dòng)把運(yùn)

動(dòng)中的回轉(zhuǎn)或小車的轉(zhuǎn)速迅速而準(zhǔn)確地降為“0”，待

電磁制動(dòng)器將軸抱住后再取消運(yùn)行信號(hào)；

B、小車使用的變頻器，由于再生制動(dòng)僅出現(xiàn)在降速過(guò)

程中，再生電能通過(guò)制動(dòng)電阻消耗掉即可。但對(duì)于回

轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)使用的變頻器，由于所需要的制動(dòng)電阻容量較

大，非但體積大，產(chǎn)生的熱量也很大，建議常備用。

C、防止溜鉤：在電磁制動(dòng)器抱住之前和松開(kāi)之后，極

容易發(fā)生重物自由落體下滑現(xiàn)象，

防止溜鉤現(xiàn)象應(yīng)該注意的主要問(wèn)題是：

（1）電磁離合器在通電到松開(kāi)（或從斷電到抱住）大

約需要時(shí)間0.6秒左右（根據(jù)型號(hào)大小而定）；

（2）重物升降的控制邏輯。

四、系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)

1）一體化方案：采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)與起重邏輯控制有機(jī)

結(jié)合的方式，省去了原系統(tǒng)中的PLC，減少潛在故障

點(diǎn)，簡(jiǎn)化系統(tǒng)接線、調(diào)試簡(jiǎn)單靈活，代表未來(lái)起重機(jī)

控制的發(fā)展方向；

2）寬電壓設(shè)計(jì)更能滿足惡劣的電源環(huán)境；

3）起重機(jī)專業(yè)邏輯設(shè)計(jì)：集多年起重機(jī)行業(yè)設(shè)計(jì)的經(jīng)

驗(yàn)，設(shè)計(jì)了專家級(jí)、廣泛應(yīng)用的起升機(jī)構(gòu)的控制和安

全邏輯，包括時(shí)序配合、防溜鉤、等功能，為配套客

戶提供完美的解決方案。