ABBACS800系列變頻器在橋式起重機中的應用及相關問題研究

摘 要：在工廠的生產過程中，橋式起重機是一個使用頻率比較高的物料運輸設備，但是傳統的橋式起重機由于電氣控制系統比較落后，所以在使用的過程中經常會發生安全事故和設備損壞。科技的發展帶來變頻控制技術的不斷優化和改進，文章對ABB ACS800系列變頻器在橋式起重機中的應用進行了分析，具體以一臺40T的橋式起重機的小車為例，并且研究了變頻器型號的選擇、調試以及其他問題。

關鍵詞：ABB ACS800變頻器；橋式起重機；應用

一般來說，橋式起重機采用的是傳統形式的調速方法，是在電動機轉子回路串電阻的基礎上實現的。如果橋式起重機使用這種方式，不僅會導致運行不平穩，機械沖撞嚴重，發生劇烈振動，還會引發機械開裂故障，而發生這種故障的主要原因是經常進行超負荷運行或者是機械振動沖擊導致產生機械疲勞。一些工廠的起重機基本上都是在比較惡劣的環境下工作的，如灰塵大、溫度高、濕度高等。ABB ACS800變頻器能夠對系統進行很好的控制，具有穩定、節能的特點，因此，文章對ABB ACS800系列變頻器在橋式起重機中的應用進行了重點分析。

1 ABB ACS800變頻器在橋式起重機小車中的應用

1.1 小車電動機型號的選擇

在應用變頻器調速時，由于受到變頻器輸出波形高次諧波以及電機轉速范圍不斷擴大的影響，使其產生了與工頻電源不同的特點，其中主要體現在效率、電機溫度、噪音以及功率因數等。通過高開關頻率IGBT等電子器件、PWN調制以及矢量控制方法的使用，變頻器的輸出波形、功率因數以及諧波成分等都發生了很大的改變，進而加強了變頻控制電機的低速區轉矩。另外，因為變頻控制軟件的使用，能夠使電機及時躲避共振點，從而防止出現共振現象的發生。目前我國研發的變頻專用電機的組成部分主要包括電機和獨立電扇，能夠有效處理在低速運行情況下電機冷風扇風力不足而導致的電機過熱問題，所以，在進行起重機小車電動機選擇時，可以使用功率為7.5kW、額定轉速為970rpm、額定電流為18A的變頻專用電機[1]。

1.2 小車變頻器型號以及參數的選擇

在進行變頻器的選擇時，要對其實用性、經濟性、安全性以及售后保障等進行充分考慮，在比較了ABB、安川以及西門子等幾種類型的變頻器之后，最終選擇了ABB ACS800變頻器。對于ACS800變頻器來說，在交流調速裝置方面主要分為ACC、ACS兩種系列，兩者在硬件構成和結構上大致相同，最大的區別在軟件方面。ACC是針對起重機的提升機構的運行特點設計而成的，其中包含一組專門用來控制位能性負載的標準制動程序，能夠在打開制動器的同時承載重物，有效避免溜鉤問題的產生；而ACS主要是在風機、平移機構等具有摩擦性負載基礎上設計而成的，在橋式起重機中主要用在平移機構中。

作為ACS600的升級產品，新型的ACS800系列變頻器具有很多特點，如自定義編程、啟動向導以及集成度較高的結構設計。自定義編程就好比在ACS800變頻器內部放置了一個小型的PLC，具有較好的適應性；啟動向導能夠將裝置的調試變的更加簡單，只要按照提示一步步進行就可以。另外，ABB ACS800系列變頻器具有電機參數的自檢測和自適應功能，擁有比較多的保護，如接地保護、缺相保護以及失壓保護等。因此，ABB ACS800系列變頻器在橋式起重機中能夠得到很好的應用[2]。實際上，ABB變頻器主要采取的是直接轉矩控制方式，該控制方式是由實時計算的電動機轉矩以及轉速構成，進而形成了一個雙閉環系統，不管是動態精度還是靜態精度，都能夠控制在正負5%左右。而對于轉矩響應來說，要比標量控制方式快，時間大概小于5ms，而且還能有效解決由傳統調速系統帶來的轉矩不足等問題，從而充分滿足位能性負載的要求。

2 變頻系統的控制特點

在橋式起重機小車中采用ABB ACS800變頻器時，其外圍電路如圖1所示。在電源接觸器吸合之后，ACS800通電，如果沒有特殊情況，控制面板液晶顯示屏上面會顯示電機的真實運行狀況，主要包括電機的頻率、輸出電壓、電流以及運行轉速等；如果存在異常情況，就會顯示出英文的故障代碼，而且還包括帶括號的四位代碼數字，可根據故障代碼查找固件手冊上的解決方法[3]。外部中間繼電器接點能夠對各個數字輸入端的狀態進行很好的控制，當正24V的電壓通過中間繼電器流入接入數字端時，就會完成以下操作：（1）小車向左運行。數字端子在X22：1號輸入，這時小車狀態為向左一檔，速度是變頻器一檔的速度規定值。（2）小車向右運行。數字端子在X22：2號輸入，這時小車狀態為向右一檔，速度是變頻器一檔的速度規定值。（3）小車在二檔情況下運行。數字端子在X22：4號輸入，其速度是變頻器二檔的速度規定值。（4）小車在三檔情況下運行。數字端子在X22：5號輸入，其速度是變頻器三檔的速度規定值。（5）小車在四檔情況下運行。數字端子在X22：6號輸入，速度是變頻器四檔的速度規定值。（6）小車處于急停狀態。數字端子在X22：8號端子輸入，使信號系統停止。（7）故障復位。數字端子在X22：3號輸入，一旦發生故障，及時復位駕駛室的復位按鈕。

3 變頻器的現場調試

在進行變頻器的現場調試之前，要做好準備工作，其中主要包括：對外部接線、電動機定子接線、變頻器制動單元以及制動電阻接線進行嚴格的檢查；保證電動機對地絕緣電阻在2MΩ之上；確保所有數字輸入端處于正確狀態。在做好準備工作之后，要由專業人員進行變頻器的現場調試，在通電之前，要對說明書進行認真的閱讀，根據說明書上的標準進行參數的調整[4]。檢查所有的接線是否正確、堅固，保證不會出現短路的情況，尤其是變頻器的輸出和輸入主電路不能接反，變頻器的外殼蓋好后才允許通電，變頻器通電啟動后面板的頻率顯示應為0.00Hz，在冷卻風扇和面板顯示一切正常時，可以調節頻率至5Hz。認真觀察電機的運轉方向，檢測電機的運行是否正常，確保一切正常之后，可以繼續運行。待設備調試運行正常之后，要做好變頻器設定參數，也就是設備的實際運行參數的記錄，從而給后期檢測、維護提供相應的依據。

4 結束語

綜上所述，通過在橋式起重機中應用ABB ACS800變頻器，取得了非常好的效果，如果在調速范圍比較大、低速運行的情況下，能夠實現長時間的重載工作。另外，對于起重機的機械制動來說，停車變得更加穩定，從而增加了起重機制動器的使用時間。

參考文獻

[1]田偉.變頻器在橋吊橋式起重機中的應用[J].露天采礦技術，2011，05：86-88.

[2]陳炳鋒.變頻器在橋式起重機中的應用及其諧波抑制[J].中國設備工程，2014，07：41-42.

[3]鮑袖明.ABBACS800變頻器在起重機平移機構中的應用[J].中國高新技術企業，2012，21：37-38.

[4]肖俊，鄭一方.ACS800變頻器在起重機上的應用[J].中國設備工程，2014，11：55-56.