深圳市東力科創(chuàng)技術(shù)有限公司
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- 商品名稱: 建筑升降機(jī)上的應(yīng)用
- 商品編號(hào): 1123164982913683456
相比傳統(tǒng)控制方式，采用變頻器控制方式的建筑升降機(jī)，不僅能避免電機(jī)在啟動(dòng)和停止瞬間因輸出力矩不夠而產(chǎn)生的“溜鉤”現(xiàn)象，而且大大減小了機(jī)械系統(tǒng)之間的沖擊，同時(shí)也提高了運(yùn)行過程中的平穩(wěn)性和工作效率。本文以某公司采用東力科創(chuàng)CT200變頻器控制的建筑升降機(jī)為例，詳細(xì)分析了該建筑升降機(jī)的控制原理與電氣系統(tǒng)。
相比傳統(tǒng)控制方式，采用變頻器控制方式的建筑升降機(jī)，不僅能避免電機(jī)在啟動(dòng)和停止瞬間因輸出力矩不夠而產(chǎn)生的“溜鉤”現(xiàn)象，而且大大減小了機(jī)械系統(tǒng)之間的沖擊，同時(shí)也提高了運(yùn)行過程中的平穩(wěn)性和工作效率。本文以某公司采用東力科創(chuàng)CT200變頻器控制的建筑升降機(jī)為例，詳細(xì)分析了該建筑升降機(jī)的控制原理與電氣系統(tǒng)。
關(guān)鍵詞：建筑升降機(jī) 變頻器 沖擊 平穩(wěn)性 效率
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引言
施工升降機(jī)是現(xiàn)代高層建筑施工中必不可少的設(shè)備，傳統(tǒng)施工梯采用的是繼電-接觸器控制方式，直接啟動(dòng)和機(jī)械抱閘強(qiáng)制制動(dòng)，啟制動(dòng)沖擊大， 舒適性差，大大影響了機(jī)械結(jié)構(gòu)的使用壽命。采用變頻器控制方式的建筑升降機(jī)，不僅能避免電機(jī)在啟動(dòng)和停止瞬間因輸出力矩不夠而產(chǎn)生的“溜鉤”現(xiàn)象，而且大大減小了機(jī)械系統(tǒng)之間的沖擊，同時(shí)也提高了運(yùn)行過程中的平穩(wěn)性和工作效率。變頻施工梯所占比重越來越大，已經(jīng)成為發(fā)展的必然趨勢。
本文以某公司采用東力科創(chuàng)CT200系列變頻器控制的建筑升降機(jī)為例，詳細(xì)分析了該建筑升降機(jī)的控制原理與電氣系統(tǒng)。
升降機(jī)參數(shù)與電氣系統(tǒng)
升降機(jī)結(jié)構(gòu)簡圖如圖1所示
圖1：建筑升降機(jī)結(jié)構(gòu)簡圖
最大起升重量為3.5T，其中最大載重量2T，自重1.5T，最高升降速度為35m/MIN，最大加速度為0.3G。升降機(jī)電氣系統(tǒng)主要由主電路和控制電路組成，主電路電氣原理圖如圖2所示，控制電路電氣原理圖如圖3所示，抱閘控制電氣原理如圖4所示。
電氣傳動(dòng)部分由兩臺(tái)異步電機(jī)組成，兩臺(tái)電機(jī)由一臺(tái)CT200變頻器控制，其中每臺(tái)電機(jī)額定功率為11KW，額定頻率為50HZ，額定轉(zhuǎn)速為1390 R/MIN，額定電流為24A，變頻器額定輸出功率為37KW，制動(dòng)電阻阻值為4歐姆、功率為30KW。
為提高起停時(shí)電機(jī)輸出的扭矩，變頻器采用開環(huán)矢量控制模式，并配置制動(dòng)單元與制動(dòng)電阻。變頻器采用端子控制方式，通過帶有上升、停機(jī)、下降功能的手柄控制變頻器上升、停機(jī)、下降入信號(hào)。變頻器有兩路輸出繼電器T1、T2，其中T1設(shè)置為故障輸出功能，T2設(shè)置為變頻器輸出頻率檢測功能以控制電機(jī)制動(dòng)器的抱閘接觸器。
圖2：控制電路
圖3：抱閘制動(dòng)電路
當(dāng)主電路空氣開關(guān)閉合時(shí)，在電路無故障情況下KM1吸合，主電路上電；在空氣開關(guān)QF3和QF4閉合的情況下，控制電路上電；中間繼電器KA1的狀態(tài)由變頻器輸出繼電器T1控制，T1A與T1B之間為常閉觸點(diǎn)，只有在變頻器通電且發(fā)生故障的情況下T1A與T1B之間才斷開；控制電路上電時(shí)，KA1吸合，如果變頻器啟動(dòng)按鈕觸發(fā)，則KM2吸合且自鎖，變頻器輸入電源由交流接觸器KM2控制；變頻器設(shè)置成端子控制方式，上升與下將命令由繼電器KD與KH控制，且KD與KH在電氣接線圖上形成互鎖，如此設(shè)計(jì)主要是考慮方便操作；在升降機(jī)工作中變頻器出現(xiàn)故障時(shí)，T1A與T1B之間斷開，KA1斷開，從而KM1斷開，變頻器輸入電路斷開，T1A與T1B之間重新閉合，如操作者再按下變頻器啟動(dòng)按鈕ST1，則KM1重新吸合，變頻器重新上電，可查閱變頻器上一次故障及時(shí)排除故障，在故障沒有排除的情況下，即使重新觸發(fā)變頻器啟動(dòng)按鈕ST1，啟動(dòng)上升或下降開關(guān)，升降機(jī)也無法上升或下降。這樣，通過變頻器輸出繼電器與外圍電氣設(shè)計(jì)，使系統(tǒng)強(qiáng)制性的在安全范圍內(nèi)工作，控制流程如圖5所示：
圖4：控制流程
抱閘控制繼電器KB通過變頻器輸出繼電器T2控制，T2A與T2C之間為常開觸點(diǎn)。變頻器啟動(dòng)且變頻器上升或下降端子接通時(shí)，變頻器直接以3.0HZ頻率啟動(dòng)，且持續(xù)保持0.3S，0.3S后變頻器輸出頻率以設(shè)定的加速度上升，當(dāng)變頻器輸出頻率達(dá)到3.6HZ時(shí)，T2A與T2C之間接通，抱閘控制繼電器KB吸合，電機(jī)制動(dòng)器松閘，電機(jī)處于可運(yùn)行狀態(tài)，如此設(shè)置目的是使升降機(jī)在上升或下降啟動(dòng)時(shí)電機(jī)輸出足夠的扭矩防止“溜鉤“，同時(shí)也防止在上升啟動(dòng)時(shí)電機(jī)沖擊機(jī)械系統(tǒng)而產(chǎn)生振動(dòng)甚至損壞整個(gè)機(jī)械系統(tǒng)。
當(dāng)變頻器控制升降機(jī)在上升過程中減速時(shí)，變頻器處于第二象限工作狀態(tài)，當(dāng)變頻器輸出頻率低于或等于3.6HZ時(shí)，T2A與T2C之間斷開，抱閘控制繼電器KB斷開，電機(jī)制動(dòng)器立即抱閘。為保證抱閘穩(wěn)定，變頻器輸出頻率繼續(xù)按設(shè)定的減速度下降，當(dāng)輸出頻率為3.0HZ時(shí)，變頻器輸出直流制動(dòng)電流，使電機(jī)提供100%的制動(dòng)扭矩，且持續(xù)時(shí)間為1S，如此設(shè)置目的是為保證電機(jī)在低速至停機(jī)過程中具有足夠的扭矩防止“溜鉤“，同時(shí)也使升降機(jī)在上升過程中停機(jī)時(shí)不產(chǎn)生抖動(dòng)，且能實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的定位。
當(dāng)變頻器控制升降機(jī)在下降過程中減速時(shí)，變頻器處于第四象限工作狀態(tài)，當(dāng)變頻器輸出頻率低于或等于3.6HZ時(shí)，T2A與T2C之間斷開，抱閘控制繼電器KB斷開，電機(jī)制動(dòng)器立即抱閘，為保證抱閘穩(wěn)定，變頻器輸出頻率繼續(xù)按設(shè)定的減速值下降，當(dāng)輸出頻率為3.6HZ時(shí)，變頻器輸出直流制動(dòng)電流，使電機(jī)提供100%的制動(dòng)扭矩，且持續(xù)時(shí)間為1S，如此設(shè)置目的是為保證升降機(jī)下降過程中電機(jī)在低速至停機(jī)過程中具有足夠的扭矩防止“溜鉤”，同時(shí)也使升降在下降過程中停機(jī)時(shí)不產(chǎn)生抖動(dòng)，且能實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的定位。
當(dāng)運(yùn)行過程中變頻器出現(xiàn)故障，如變頻器過流、電機(jī)過載等故障時(shí)，由控制電路將變頻器輸入電路立即切斷，T2A與T2C之間斷開，抱閘控制繼電器KB斷開，電機(jī)制動(dòng)器立即抱閘，整個(gè)系統(tǒng)處于安全狀態(tài)，如此在整個(gè)系統(tǒng)處于非運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，電機(jī)制動(dòng)器均處于抱閘狀態(tài)，保證了整個(gè)系統(tǒng)的高度安全；電機(jī)制動(dòng)器抱閘與松閘控制流程如圖6所示：
圖5：抱閘與松閘
變頻器設(shè)定參數(shù)值
根據(jù)升降機(jī)電氣系統(tǒng)原理圖，為達(dá)到用戶的滿意程度，設(shè)定變頻器參數(shù)如下表所示：
功能碼 名稱 設(shè)定值 參數(shù)詳細(xì)說明 F00.00 速度控制模式 1 無速度反饋矢量控制模式 F00.01 運(yùn)行指令通道 1 端子指令通道 F00.07 最大輸出頻率 50HZ 變頻器最高運(yùn)行頻率50HZ F00.03 X頻率指令選擇 7 多段速端子給定 F00.11 加速時(shí)間 3.0S 變頻器從0Hz加速到最大輸出頻率（P00.07）所需時(shí)間 F00.12 減速時(shí)間 3.0S 變頻器從最大輸出頻率（P00.07）減速到0Hz所需時(shí)間。 F02.02 啟動(dòng)頻率 3HZ 指變頻器起動(dòng)時(shí)的初始頻率 F02.03 起動(dòng)頻率保持時(shí)間 0.2S 在起動(dòng)頻率保持時(shí)間內(nèi)，變頻器輸出頻率為起動(dòng)頻率，然后再從起動(dòng)頻率運(yùn)行到目標(biāo)頻率，若目標(biāo)頻率（頻率指令）小于起動(dòng)頻率，變頻器將不運(yùn)行，處于待機(jī)狀態(tài)。 F02.13 正反轉(zhuǎn)死區(qū)時(shí)間 1S 設(shè)定變頻器正反轉(zhuǎn)過渡過程中，在P01.14所設(shè)定點(diǎn)的過渡時(shí)間 F02.19 停止速度 2HZ F02.20 停止速度延遲時(shí)間 1S 停止速度
延遲時(shí)間電機(jī)組參數(shù)
F01.01 電機(jī)額定功率 22KW 按照電機(jī)銘牌參數(shù)設(shè)置 F01.02 電機(jī)額定頻率 50HZ F01.03 電機(jī)額定轉(zhuǎn)速 1390RPM F01.04 電機(jī)額定電壓 380V F01.05 電機(jī)額定電流 48A F01.06 電機(jī)定子電阻 —— 電機(jī)參數(shù)自辨識(shí)出來的數(shù)據(jù) F01.07 電機(jī)轉(zhuǎn)子電阻 —— F01.08 電機(jī)定、轉(zhuǎn)子漏感 —— F01.09 電機(jī)定、轉(zhuǎn)子互感 —— F01.10 電機(jī)空載電流 —— F06.01 S1端子功能選擇 1 上行運(yùn)行 F06.02 S2端子功能選擇 2 下行運(yùn)行 F06.03 S3端子功能選擇 7 故障復(fù)位 F06.04 S4端子功能選擇 16 多段速端子1（高速） P06.03 繼電器1輸出選擇 5 故障輸出(R01) P06.04 繼電器2輸出選擇 6 頻率水平檢測FDT1 F13.10 FDT電平檢測值 3.6HZ 輸出頻率超過FDT電平對(duì)應(yīng)頻率時(shí)，多功能數(shù)字輸出端子輸出“頻率水平檢測FDT”信號(hào)，直到輸出頻率下降到低于（FDT電平—FDT滯后檢測值）對(duì)應(yīng)的頻率時(shí)，該信號(hào)才無效 F13.11 FDT1滯后(超前)
檢測值-1.5% 是停機(jī)時(shí)候的檢測值，正數(shù)為滯后值，負(fù)數(shù)為超前值。實(shí)際開始的頻率=FDT電平檢測值-最大輸出頻率*FDT滯后（超前檢測值） F13.15 能耗制動(dòng)使能 1 能耗制動(dòng)使能 F08.03 過壓失速保護(hù) 0 禁止 系統(tǒng)調(diào)試
在確保主電路及控制電路接線正確的情況，系統(tǒng)開始上電調(diào)試。按照建筑提升機(jī)行業(yè)的實(shí)驗(yàn)規(guī)則，將調(diào)試分為空載調(diào)試、1/2額定負(fù)載調(diào)試、額定負(fù)載調(diào)試及125%額定負(fù)載調(diào)試幾個(gè)階段。
考慮到低頻轉(zhuǎn)矩問題，變頻器采取開環(huán)矢量控制模式，故調(diào)試前需對(duì)電機(jī)參數(shù)進(jìn)行自學(xué)習(xí)。參數(shù)自學(xué)習(xí)有靜態(tài)與動(dòng)態(tài)兩種。在負(fù)載及減速機(jī)無法脫開的情況下，需進(jìn)行靜態(tài)參數(shù)自學(xué)習(xí)。鑒于該行業(yè)的機(jī)械特征，通常采取靜態(tài)參數(shù)自學(xué)習(xí)。自學(xué)習(xí)前必須正確輸入電機(jī)的銘牌參數(shù)（P2.01-P2.05），自學(xué)習(xí)后可檢測出電機(jī)的定子電阻、轉(zhuǎn)子電阻以及電機(jī)的漏感。
經(jīng)現(xiàn)場調(diào)試驗(yàn)證，該升降機(jī)在運(yùn)行過程中，電機(jī)的松抱閘邏輯健全，沒有發(fā)生溜鉤現(xiàn)象，起停時(shí)無明顯的沖擊，在性能上完全達(dá)到用戶要求。
結(jié)束語
采用東力科創(chuàng)CT200變頻器，不僅使建筑升降機(jī)整個(gè)電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)簡單、可靠，整個(gè)系統(tǒng)始終處于安全運(yùn)行狀態(tài)，而且可以通過變頻器故障查詢功能迅速排除系統(tǒng)故障；在起停過程中，幾乎感覺不到機(jī)械系統(tǒng)之間的沖擊，大大提高了升降機(jī)運(yùn)行過程中的平穩(wěn)性和舒適感，同時(shí)也極大地提高了工作效率。
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