馮業(yè)海

（南寧建起重設(shè)備制造有限公司　廣西　南寧市　530031）

變頻器在建筑施工升降機(jī)上的應(yīng)用研究

馮業(yè)海

（南寧建起重設(shè)備制造有限公司廣西南寧市530031）

如今，隨著城市進(jìn)程的加快，城市建筑業(yè)的不斷發(fā)展，作為建筑施工必不可少的設(shè)備，升降機(jī)的使用正逐年增加。施工升降機(jī)被廣泛應(yīng)用于高層建筑、超高層建筑等建筑施工中，而變頻器在升降機(jī)中的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了對(duì)升降機(jī)啟動(dòng)速度的良好控制，減少起停機(jī)時(shí)的瞬間沖擊，保證安全的同時(shí)，又提高了工作效率。本文將從建筑施工中的升降機(jī)出發(fā)，探討變頻器在升降機(jī)上的應(yīng)用。

施工升降機(jī)；變頻器；應(yīng)用；分析

普通升降機(jī)一般采用的是接觸器-繼電器控制方式，直接啟動(dòng)和機(jī)械抱閘強(qiáng)制制動(dòng)，在控制系統(tǒng)、起動(dòng)與剎車系統(tǒng)、平層系統(tǒng)等方面，存在啟動(dòng)速度沖擊大，對(duì)電氣組件損害大，運(yùn)行速度較低的問(wèn)題。隨著用戶對(duì)施工升降機(jī)的性能及安全要求越來(lái)越高，傳統(tǒng)的控制方式已無(wú)法適應(yīng)高層建筑施工中垂直運(yùn)輸?shù)母邚?qiáng)度要求。

基于上述原因，隨著調(diào)速方式的不斷改進(jìn)和變頻技術(shù)的不斷發(fā)展。變頻調(diào)速方式憑借著零速制動(dòng)、無(wú)沖擊性能等絕對(duì)優(yōu)勢(shì)超越了其它的任何調(diào)速方案，成為目前主導(dǎo)的調(diào)速方式。

變頻器在建筑施工升降機(jī)中的應(yīng)用主要是在變頻調(diào)速技術(shù)、變頻調(diào)速系統(tǒng)方面的應(yīng)用。它是一種采用變頻技術(shù)與微電子技術(shù)相結(jié)合的方式，改變電源頻率，從而控制交流電動(dòng)機(jī)的電力控制設(shè)備。通過(guò)設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)，合理地調(diào)整輸出電壓和頻率、一方面達(dá)到了節(jié)能的效果，另一方面，減少起制動(dòng)沖擊、減少電能消耗和組件的損耗，使操作平穩(wěn)運(yùn)行，提高工作效率。再加上其特有的過(guò)壓、過(guò)載等的保護(hù)功能，在施工升降機(jī)中得到廣泛使用。

1　升降機(jī)的結(jié)構(gòu)及控制

施工升降機(jī)又稱為施工電梯，用作載人載貨，載重量為1～3t，廣泛用于建筑施工等領(lǐng)域，如工業(yè)、民用建筑、井下施工、等場(chǎng)所，是高層建筑施工中的關(guān)鍵部分。同時(shí)施工升降機(jī)的安裝高度可隨建筑物的升高而加節(jié)，搬運(yùn)靈活，可降低施工人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

升降機(jī)的主要由底架、導(dǎo)軌架、吊籠、導(dǎo)軌、傳動(dòng)系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、安全保護(hù)裝置、附墻架、底架護(hù)欄等部件組成。

2　變頻器在建筑施工升降機(jī)上的應(yīng)用——升降機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)

2.1變頻調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

升降機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)由制動(dòng)裝置部分和控制系統(tǒng)組成。前者包括：制動(dòng)電阻，異步電動(dòng)機(jī)，變頻調(diào)速器，變頻器制動(dòng)單元，聯(lián)動(dòng)臺(tái)，電氣保護(hù)裝置等構(gòu)成。后者控制系統(tǒng)主要通過(guò)操作聯(lián)動(dòng)臺(tái)上的速度轉(zhuǎn)換手柄，然后輸出信號(hào)給變頻器，由變頻器自動(dòng)改變頻率值后，最終達(dá)到調(diào)速的目的。

制動(dòng)電阻的選?。?/p>

在升降的過(guò)程中，變頻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)重點(diǎn)在于電動(dòng)機(jī)處于回饋制動(dòng)狀態(tài)下的系統(tǒng)可靠性，特別是出現(xiàn)吊籠下降時(shí)的工況，就會(huì)引發(fā)系統(tǒng)障礙。當(dāng)在整個(gè)重物下降過(guò)程中，電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，再生電能返回至變頻器直流母線，此時(shí)常采用制動(dòng)電阻器等耗能裝置。

同時(shí)，可通過(guò)計(jì)算來(lái)表示升降機(jī)變頻系統(tǒng)在下降過(guò)程中各參數(shù)的變化情況。系統(tǒng)設(shè)置初期參數(shù)的精確值確定有一定難度。而在實(shí)際使用中，系統(tǒng)的減速特征是會(huì)隨現(xiàn)場(chǎng)的需要而改變的。電動(dòng)機(jī)功率的40～70%之間，而制動(dòng)電阻的阻值R可參照以下計(jì)算：

在勻速下降時(shí)電阻消耗的穩(wěn)態(tài)功率：Pe=ωmMeδ

2.2電動(dòng)機(jī)的選取

單臺(tái)電機(jī)的參數(shù)設(shè)置主要考慮到使用電機(jī)的型號(hào)所涉及的額定功率、額定轉(zhuǎn)速、額定電流、制動(dòng)器勵(lì)磁電壓、負(fù)載持續(xù)率等進(jìn)行確定和計(jì)算。

施工升降機(jī)的起升電機(jī)應(yīng)選擇轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小、頻繁起動(dòng)、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大的變頻電機(jī)。

2.3變頻器的選取

在選定電動(dòng)機(jī)后，就可進(jìn)行控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。首先是變頻器的選型。一方面，考慮單個(gè)變頻器，用于升降機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)，最好選用具有直接轉(zhuǎn)矩控制或者矢量控制，運(yùn)行穩(wěn)定的變頻器。另一方面，考慮到不同品牌變頻器即使在同樣功率下，其過(guò)載能力和額定電流值都有所差異的情況，應(yīng)選用變頻器的容量比電動(dòng)機(jī)大一級(jí)的變頻器。如：在SC200型施工升降機(jī)中，每臺(tái)電動(dòng)機(jī)功率為11kW，則電機(jī)的功率為3×11=33kW，可選用37kW的變頻器。

2.4制動(dòng)單元

制動(dòng)單元主要用于當(dāng)直流回路中的電壓過(guò)高，制動(dòng)單元（制動(dòng)三極管）將自動(dòng)導(dǎo)通，通過(guò)制動(dòng)電阻放電，將直流回路中的能量以熱能的形式消耗，避免因電容電壓不斷的升高導(dǎo)致過(guò)電壓保護(hù)電路動(dòng)作。

由變頻器、機(jī)械負(fù)載和異步電動(dòng)機(jī)所組成的變頻調(diào)速傳動(dòng)系統(tǒng)，電動(dòng)機(jī)的減速或所傳動(dòng)的位能負(fù)載下放時(shí)，異步電動(dòng)機(jī)將處于再生發(fā)電制動(dòng)狀態(tài)，負(fù)載的機(jī)械能將轉(zhuǎn)換為電能，部分能量將導(dǎo)致直流回路中的儲(chǔ)能電容器電壓上升。當(dāng)電壓升高到一定值時(shí)，變頻器的過(guò)電壓保護(hù)電路動(dòng)作，切斷變頻器的輸出，使電動(dòng)機(jī)處于自由減速狀態(tài)。

2.5錯(cuò)相檢測(cè)模塊

錯(cuò)相缺相的檢測(cè)被運(yùn)用于電源接地故障檢測(cè)、缺相檢測(cè)等方面。在三相交流電機(jī)中，當(dāng)電源缺相時(shí)，電機(jī)將停止運(yùn)轉(zhuǎn)，在斷相的相線上，電流互感線圈將感應(yīng)出電勢(shì)，從而發(fā)出故障信號(hào)。

2.6GPS遠(yuǎn)程控制功能

在GPS遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)中，變頻器主要用作于遠(yuǎn)程控制器。既能實(shí)現(xiàn)較遠(yuǎn)距離操作與觀察，又能減少對(duì)其他設(shè)備的干擾。另外變頻器遠(yuǎn)程控制器可通過(guò)外置按鈕的操作，可接入計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。

3　升降機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)調(diào)試

3.1變頻調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)試

變頻調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)試可分為三步，在確保電路及控制電路接線正確的前提下：①通過(guò)變頻器上的面板操作設(shè)置電機(jī)的參數(shù)；②在辨識(shí)電機(jī)完后，設(shè)置輸出頻率，控制模式，加減速時(shí)間，繼電器RO1輸出方式等；③在參數(shù)設(shè)置完成后，進(jìn)行空載調(diào)試、額定負(fù)載調(diào)試以及125%額定負(fù)載調(diào)試。同時(shí)要注意下滑的情況，一旦發(fā)生可適當(dāng)調(diào)高抱閘頻率，其頻率一般在0.15～2Hz內(nèi)。

3.2升降機(jī)的安全調(diào)試

升降機(jī)的安全調(diào)試分為四個(gè)方面：空載調(diào)試、125%額定負(fù)載調(diào)試、超載測(cè)試、防墜測(cè)試。

進(jìn)行空載調(diào)試時(shí)主要針對(duì)吊籠各門、上下限位等限位開關(guān)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)測(cè)試。防墜測(cè)試每三月進(jìn)行一次。主要通過(guò)提高變頻器輸出頻率，使電機(jī)驅(qū)動(dòng)吊籠在模擬墜落的速度下，檢查防墜安全器的動(dòng)作情況。

4　應(yīng)用分析

變頻調(diào)速系統(tǒng)的運(yùn)用，不僅給施工升降機(jī)平穩(wěn)加速、減速，還增加了施工升降機(jī)的安全性能。這種變頻調(diào)速的技術(shù)具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

4.1高效性、安全性

變頻器采用優(yōu)良的矢量控制策略，具有較快的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，在升降機(jī)的運(yùn)行過(guò)程中，其速率可從36m/min提高到63m/min。力矩的控制方式，避免了出現(xiàn)重物下滑的情況。

4.2可靠性

調(diào)頻系統(tǒng)的可靠性體現(xiàn)在其簡(jiǎn)化、專業(yè)的設(shè)計(jì)系統(tǒng)上。特別在于升降機(jī)的停啟采用零速制動(dòng)的方式以及選平層變頻的控制系統(tǒng)上，減少了拖動(dòng)與控制系統(tǒng)的疲勞度，從多方面保證了整機(jī)的可靠性。

4.3優(yōu)越的節(jié)能性能

優(yōu)越的節(jié)能性能在于電路控制中回饋能源節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)，在系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度有所提升的同時(shí)，也降低能耗。

5　結(jié)束語(yǔ)

由此可見(jiàn)，使用變頻調(diào)速系統(tǒng)不僅減少了升降機(jī)起停時(shí)的瞬時(shí)沖擊，也降低了對(duì)電網(wǎng)的沖擊。變頻器的使用一方面，確保了升降機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中的舒適感和平穩(wěn)性；另一方面，很大程度上改善了施工升降機(jī)電力拖動(dòng)系統(tǒng)，具有較好的推廣和應(yīng)用價(jià)值。

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