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迈凯诺KE300A变频器在塔吊的应用

一、引言

现在，我国的建筑用塔吊已越来越普遍，从普通的多层建筑、房地产工程、高层建筑到大型的铁路工程、桥梁工程、电力工程、水利工程，到处都有塔吊的应用。计算机辅助设计、微电子技术、程控语言控制技术都在塔吊上得到了应用。其中起升机构、回转机构、牵引机构的控制发展趋势是采用变频器控制。

二、塔吊设备概况

深圳一家建筑工地采用QTZ160（6518）塔式起重机（俗称：塔吊），该机特色有：最大工作幅度65m，最大起升高度200m。

1、起升机构

用于拖动重物做上升或下降的起升运动，由电机、减速装置、卷筒和制动器组成，起升机构电机型号为YZRSW280-4/8型双速绕线电机。起升机构有五种速度，实现轻载高速，重载低速。

电机型号

YZRSW280-4/8

电机功率

55KW

电机转速

1425/725

台数

1台

2、回转机构

回转机构共两套，对称布置在回转支承两旁，由2台电动机驱动，经行星齿轮减速机带动小齿轮，从而带动塔机上部的起重臂、平衡臂左、右回转，在电机尾部带有盘式制动器，盘式制动器处于常开状态，回转制动器用于有风状态下，将工作或顶升时的塔机定位在规定的方位，严禁用制动器停车。其配套电机参数：

电机型号

YTW132M-4B5

电机功率

4KW

电机转速

1440转

台数

2台

回转机构的特点是具有较大的惯性冲击，启动过快冲击大，停车和打反转都不允许过快过急，否则不仅运转不平稳，还会损坏机构。

3、牵引机构

牵引机构是载重小车变幅的驱动装置，起重变幅时由电机经由行星减速机(电机另一头装有电磁盘式制动器) 带动卷筒，通过钢丝绳，使载重小车以0~55米/分的速度在起重臂轨道上往返运动。牵引绳有两根，两根绳的一端分别固定在牵引卷筒的两端，经缠绕后分别向起重臂的前后引出，经起重臂臂根和起重臂臂端导向滑轮后，两根绳的另一端固定在载重小车上。变幅时靠这两根绳一收一放来保证载重小车正常工作。载重小车运行到最小和最大幅度时，卷筒上两根钢丝绳的圈数均不得小于3圈。其配套电机参数：

电机型号

YEJ132S-4B5

电机功率

5.5KW

电机转速

1440转

台数

1台

三、塔吊设备传统的控制劣势分析

传统的控制方式多采用交流绕线式电机串电阻的方法启动和调速，有如下劣势：

1. 由于长期重载运行，频繁正、反转，冲击电流很大，易降低电机绝缘和损坏电气元件，造成检修成本高及器件老化。

2. 故障率高，电机的滑环、碳刷及接触器经常损坏，接触器的触头烧毁、碳刷冒火、电机及电阻烧毁现象时有发生，造成维修量及维护费用很高。

3. 线路复杂，回转机构的轴承经常需要更换；

4. 效率低，满载时功率因数为0.81左右，实际运行功率因数远低于0.8。

5. 安全系数低，在由快速向慢速转换时机械冲击大，经常发生打齿现象，造成慢速电机制动失灵，非常危险，偶尔也会出现折轴的现象，故障率较高，对生产影响大；因此，采用变频器拖动三相异步电机的控制方式取代传统调速方式，可以从根本上解决塔吊故障率高的问题，而且技术先进、节能显著，是塔吊理想的传动控制装置。

四、调试过程中遇到的问题及解决办法

1、起升机构

升降机在下行过程中电机做负功，导致变频器的主回路电压会很高，所以必须加制动单元和制动电阻来释放升降机在下行过程中产生的能量。对于KE300A系列变频器，18.5KW以下都内置了制动单元，只加制动电阻即可。参数P9-04为制动阀值，出厂值为130%；变频器的标准母线电压为540V， 540V*130% = 702V也就是说，当变频器的母线电压达到702V的时候，会打开制动阀。如果变频器还会出现过压（E-05/E-06/E-07）报警，可适当把P9-04参数调小，降低制动打开阀值。由于升降机在整个下行过程中长时间制动，所以制动电阻要适当的选大一些，否则电阻温度会很高，造成系统的异常。

2、回转机构

1、启动过程旋转臂偶尔出现抖动（41Hz，吊了1吨重物），主要因为启动时输出力矩不够造成，通过更改转矩提升参数，电动机从未出现过抖动等现象。

2、因为惯性冲击比较大，按10%制动频度计算出刹车电阻功率偏小，造成停不下来，这时塔吊司机习惯打反转，使变频器经常跳过压故障。通过将刹车电阻功率放大2倍后正常使用。

五、总结迈凯诺KE300A变频器优势特点

迈凯诺KE300A变频器在现场使用中，取得了效率高、故障率低等非常好的效果，得到客户的一致认可。总结方案优势如下：

01、能够与机械刹车及安全回路配合使用，在改造系统中，能够与原来的系统安全回路兼容，同时和各自类型机械刹车配合，较大限度保障了整个系统的安全。
02、宽电压输入，能满足恶劣的电源环境要求。
03、采用模块化设计，配置非常灵活；
04、主控系统采用32 bit高速DSP，集成无PG矢量控制，V/f控制，转矩控制；
05、高启动转矩：无PG矢量控制模式下，在0.5Hz时，可提供150%的启动转矩；
06、优良的鲁棒性能，可以确保负载能快速起停；
07、快速动态响应：无PG矢量控制模式下，动态响应时间小于20ms
08、快速限流功能：可以快速将电流限制在保护点以内，减少频繁过流报警故障概率；
09、高功率因数输出、无功功率损耗降低、软起动时无大电流冲击；
10、具有故障自动复位、掉电复位功能，保证生产连续及生产效率；
11、采用先进的功率模块驱动方式，功率因数高，能有效抑制谐波，消除变频器运行时对外围控制回路和传感器的干扰；
12、完善的保护功能：过电压/欠电压保护、变频器过热保护、接地故障保护、短路保护、过流保护、过载保护等。

六、结束语

迈凯诺（Micno）KE300A开环矢量变频器在塔吊的应用，实际上很好地解决了塔吊上的起升、回转、牵引机构的控制问题。并且采用变频器控制以后使系统控制更为简单，控制系统具有多重保护，使系统更加安全可靠。

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