摘  要：在介绍卷扬机结构原理的基础上。重点论述基于台达大功率变频器的188吨巨型卷扬机变频驱动技术。

    关键词：卷扬机  提升机构  机械制动器

 

    根据我国的十一五规划，我国的起重机械行业将重点发展大型散料港口装卸运输系统成套设备；大型集装箱装卸搬运成套设备；大型港口/公路铁路货运的集装箱装卸运输系统成套设备；大型机械式立体停车系统成套设备；大型水电站专用起重机；大型冶金起重机；汽车、造船和制造业生产线所需的智慧、柔性化各种物料搬运成套设备；城市固体垃圾分捡处理系统所需的垃圾搬运设备。以上几个西分类别将在未来几年保持高速增长。

    近五年起重运输设备制造业保持了年均30%以上的增长速度，2007年行业工业总产值达到2174.73亿元，增长率达到31.39%。2008年2718.41亿元，增长25%。目前我国起重机械市场前景十分看好。

    188吨卷扬机属于特大型起重机械，在国内都屈指可数，配上变频器更是国内首次，是国内卷扬机制造业的里程碑。本文重点介绍台达大功率变频器在188吨卷扬机研制中的应用技术。

    卷扬机（又叫绞车）是利用杠杆原理结合柔性绳索机械动力驱动卷筒的卷绕绳索运动，完成物料移动工作的通用机械。卷扬机既可以可以垂直提升也可以水平或倾斜拽引物料。电动卷扬机由电动机、联轴节、制动器、齿轮箱和卷筒组成，共同安装在机架上。

    根据卷扬机吨位否符合国家标准的角度：卷扬机分为国标卷扬机、非标卷扬机。国标卷扬机指符合国家标准的卷扬机，非标卷扬机是指厂家自己定义标准的卷扬机）通常只有具有生产证的厂商才可以生产国标卷扬机，价格也比非标卷扬机贵一些。

    常见的卷扬机吨位有：0.3T卷扬机 0.5T卷扬机 1T卷扬机 1.5T卷扬机 2T卷扬机 3T卷扬机 5T卷扬机 6T卷扬机 8T卷扬机 10T卷扬机 15T卷扬机 20T卷扬机 25T卷扬机 30T卷扬机。

    （1）提升188吨负载不溜钩

    （2）在空中二次启动不溜钩。

    （3）速度从3HZ--50HZ运行平稳，无共振。

    卷扬机起升机构图片如图1所示。

    卷扬机电机铭牌参数：额定功率：110KW，额定电流：207A，额定电压：380V，额定频率：50HZ，额定转速：740rpm ，如图2所示。

    卷扬机制动器：2台，如图3所示。

 

    

 

    图1  188吨卷扬机提升机构

 

   

    图2 110 千瓦卷扬电机

 

   

    图3 机械制动器

 

    台达C2000大功率系列变频器采用磁场导向的向量控制，不但可做速度控制且可作为伺服位置控制，同时在位置控制可达到点对点定位、独特的动态响应性能，可以很好地满足上述控制要求。四象限运行方式适用于卷扬机势能负载要求的驱动与制动的双向能量传输。

    C2000系列变频器的技术性能优势：

    （1）优异的速度/转矩/位置控制模式、双额定设计（ND一般负载/HD重负载）；

    （2）优异的四象限转矩控制及转矩限制；

    （3）感应马达与同步马达控制双机一体；

    （4）内建台达PLC功能、安全停车机能、煞车制动单元；

    （5）LCD液晶显示，开机画面可显示客户LOGO

    （6）驱动系统网络化；

    （7）同步定位控制功能；

    （8）长寿命设计与重要零件之寿命侦测；

    （9）增强的环境耐受性与保护；

    （10）全球安规相容于CE/UL/CUL；

    （11）模块化设计易于维护与扩充；

    （12）高速通讯接口且内建CANopen及MODBUS工业总线， 并可选购PROFIBUS-DP、 DeviceNet、 MODBUS TCP、EtherNet/IP Cards等工业总线。

    台达C2000系列变频器如图4所示。主卷扬钩变频器接线方式如图5所示。

   

    图4—1 台达C2000系列大功率变频器VFD1100C43A

图4-2 制动单元VFDB4132                        

    4-3 80KW4.5欧姆制动电阻柜

   

    4-4 变频器主柜

 

 

    图5 主卷扬钩变频器接线

    （1）确认机种代码与铭牌相符。

    （2）控制模式00-11选择2（SVC）；控制模式00-16选择1（重載模式）

    （1）01-00最大操作频率（电梯速度）50HZ；

    （2）01-01第一输出频率（电机铭牌）50HZ；

    （3）01-02第一输出电压（电机铭牌）380V。

    （1） 05-01电机满载电流(额定电流) 207A；

    （2） 05-02电机额定功率110KW；

    （3） 05-04电机极数  8极；

    （4）05-03电机额定转速740r/min。

    注意：必须设定1-01，5-04，最后设定5-03，否则之前两个参数会关联5-03的数值变化。

     按PU键此时PU灯亮起，进入参数05-00设定为2，按RUN执行电机参数自动量测

此自动量测不需释放机械抱闸。自动量测过程中LED会显示tUn，当tUn消失后表示参数已经量测结束并已将结果存入05-06到05-09， 05-05人工输入05-01*0.4。

    外部端子只有正反转信号输入，频率来源有西门子S7-200通过模拟量0-10V给定，机械抱闸也是S7-200控制。变频器只需要提供足够的提升和制动力矩控制电机正常上下行即可。

    （1）1-12=2秒，第一加速时间

    （2）1-13=2秒，第一减速时间。

    （3）7-01=80，直流制动准位。

    （4）7-02=2秒，启动直流制动时间。

    （5）7-03=3秒，停止直流制动时间。

    （6）7-04=2HZ，停止直流制动频率。

    通过现场实际卷扬机工程提升实验，台达C2000变频器驱动成功起重188吨负载。通过同等功率选型，充分考验了C2000的过载能力。下行重载制动效果很好，没有出现溜钩情况，所有条件满足客户需求，4套C2000变频器验收交付客户。

    随着自动化程度的不断提高，变频器改造技术将广泛应用于起重行业，无论是提升还是行走，旋转，变频调速技术起到越来越重要的作用。C2000变频器在起重行业的出色表现深受用户的喜爱，随着市场的应用越来越广泛，C2000变频器将会有更大的发展空间。