匯川變頻器在鐵路局貨場20T門式起重機中的運用

一、20T門吊的電氣結構
本文針對匯川變頻器和H2UPLC在鄭州鐵路局下屬某貨場20T門式起重機中應用作以介紹：
本起重機額定起重量：20T，起升高度：11米，起升速度：10米/秒，大車速度：47.9米/秒，小車速度：45.2米/秒，跨度：18米，有效懸臂6.5米。
主鉤電機 1臺 6極變頻電機 45KW
大車電機 4臺 8極普通異步電機 7.5KW
小車電機 2臺 6極普通異步電機 11KW
電氣系統主要元器件由匯川MD320系列變頻器、匯川H2U系列PLC、以及匯川人機界面構成。

■變頻器的選擇
　　在起重機行業,特別對于起升機構為安全其間，所選電器容量要遠大于設備的額定容量。故在選主鉤電機變頻器時要對其容量進行放大處理。
　　主鉤電機為6極變頻電機，3～50Hz范圍內為恒轉矩運行，50～100Hz范圍內為恒功率運行。主鉤變頻器型號為MD320T-75KW。
大車電機為8極電機-7.5KW，大車變頻器型號為MD320T-45KW；
小車電機為6極電機-11KW，小車變頻器型號為MD320T-37KW；
PLC 選兩臺60點PLC；
它的基本框圖如下：

在設計過程中，主要要考慮以下問題：
1）主鉤在上升或下降時的防溜鉤問題
　　在電磁制動器抱住之前和松開后的瞬間，極易發生重物由停止狀態下滑而產生溜鉤。在這個問題上主要應考慮變頻器運行時與電磁制動器接觸器吸合的配合時間，若在上升，下降過程中制動器打開過早，易出現溜鉤，打開過晚，變頻器容易報故障，在停車過程中,若抱閘過早，變頻器容易報故障，抱閘過晚易出現溜鉤。所以，解決此問題的關鍵主要有兩點；
■起吊重物停住控制要點
　　通過設定停止起始頻率，和維持時間 （應大于制動電磁鐵抱閘時間0.6s），當變頻器的工作頻率下降到時，變頻器輸出一個“頻率到達信號”，發出制動電磁鐵斷電指令，此時維持一段時間，隨后變頻器工作頻率降為0Hz。
■起吊重物升降控制要點
　　設定“升降起始頻率 和“檢測電流時間 ，當變頻器達到的同時，變頻器開始檢測電流，確認電流足夠大，產生的力矩能抵消下降力矩時發出松開指令，使制動電磁鐵開始通電松開抱閘，應大于電磁鐵松開時間。 但還有其他參數及機械上的配合；譬如：變頻器的加減速時間， 電磁制動器彈簧的松緊程度等）。
2）自動轉矩提升設置
　　大小車因為是一拖多運行，控制方式應選為 U/F控制。適當地提高中頻電壓可以改善低頻特性，提高啟動轉矩；提高零頻電壓可以加大直流強勵磁，可以有效改善大小車的啟動特性。其曲線參見下圖：

3）加減速時間的切換問題
　　當鉤子剛吊著重物，吊繩有松到繃緊直到離開地面的過程中，鉤子的稱重量由0開始逐漸增加， PLC通過重量限制器輸出的信號自動選擇工作方式，變頻器升速時間也不一樣，這就需要一個加減速時間的切換的問題，我們設定空鉤的加減速時間為第一加減速，正常及滿鉤作業時為第二加減速，當重量達到分界線時自動切換到第二加減速時間，第一加減速時間要比第二加減速時間短才能適應吊車的快速作業。

二、電氣特點
1）整個系統具有以下功能：
1）起升電機工作在閉環矢量模式下，通過旋轉編碼器信號反饋使在升降重物時對位更精確；
2）PLC控制允許在線編程、在線修改、并對各種故障進行檢測；
3）PLC通過重量限制器輸出的信號自動選擇工作方式。

三、效果分析
通過1年的運行，和本貨場老系統（串電阻調速）相比,效果很明顯。
主要表現在以下方面：
1）維護費用大大降低，低壓電器，電動機,電刷，電阻的維修率大大降低；
2）調速更加平穩，低速時啟動轉矩很大，司機沒必要在吊特別重的貨物時先打到高速檔；
3）系統啟動平穩，減少了對減速機、連軸器、鋼絲繩的機械沖擊；
4）也降低了對電網的沖擊；
5）最顯著的優點是節約能源，據統計，比老系統節電26%；
6）比老系統提高工作效率20～25%。