施工升降機節能變頻調速控制技術

田海蘭，劉一揚，閆少華

（1.鄭州財經學院 機電工程系，河南 鄭州　450044；2.機械工業第六設計研究院有限公司 河南 鄭州　450007）

施工升降機節能變頻調速控制技術

田海蘭1，劉一揚1，閆少華2

（1.鄭州財經學院 機電工程系，河南 鄭州450044；2.機械工業第六設計研究院有限公司 河南 鄭州450007）

針對當前施工升降機在減速和爬行階段的速度控制性能較差等缺點，介紹了變頻器在施工升降機調速系統中可以實現提升機的恒加速和恒減速控制，能很好的防止施工升降機過卷和過放等事故發生，可以實現電動機的軟啟動，去除了轉子串電阻造成的能耗，具有十分明顯的節能效果。克服了轉子串電阻調速系統的復雜控制電路，破損率高等缺點，具有很好的應用和推廣價值。

施工升降機；節能；變頻器；速度控制

目前施工升降機普遍使用交流繞線式電機轉子串電阻調速控制系統。施工升降機在減速和爬行階段的速度控制性能較差，特別在負載變動時很難實現恒減速控制，容易造成過放和過卷事故；施工升降機頻繁的啟動和制動工作過程會使轉子串電阻調速產生比較嚴重的能耗；轉子串電阻調速控制電路復雜，接觸器、電阻器、繞線電機電刷等容易損壞，影響生產效益。變頻器的調速控制可以實現升降機的恒加速和恒減速控制，能很好的防止施工升降機過卷和過放事故發生，還可以實現電動機的軟啟動，取除了轉子串電阻造成的能耗，具有十分明顯的節能效果。變頻器調速控制電路簡單，克服了接觸器、電阻器、繞線電機電刷等容易損壞的缺點，降低了故障和事故的發生，其靈活的調速控制便于實現施工升降機的多段速控制。因此，在施工升降機調速系統中變頻器的應用前景廣闊。

1　施工升降機變頻調速系統的結構

圖1所示，施工升降機變頻調速系統主要由變頻器行程控制、操作控制、能耗制動和抱閘制動等組成，變頻器主要對施工升降機的升降實現變頻調速等；行程控制主要對施工升降機的變速，停車和制動等進行精確的行程控制；操作控制主要完成施工升降機的提升啟動、下降啟動、故障復位及緊急制動等操作控制；能耗制動和抱閘制動主要實現升降機停車控制。

圖1　施工升降機變頻調速系統示意圖

1.1變頻調速

變頻調速是通過改變電動機輸入電源的頻率來調節電機轉速的，因此調速范圍很寬，一般變頻器基本上都可以達到0～60 Hz，頻率調節精度一般為0.01 Hz，可以很好的滿足施工升降機的恒加速和恒減速無級調速的要求，所以，采用變頻器后，電機可以實現真正意義上的軟啟動和平滑調速。在施工升降機系統的應用中，變頻器主要進行恒加速變頻調速啟動，恒減速變頻調速停車及行程變頻調速運行等變頻調速。變頻器調速有別于轉子串電阻調速，可以恒轉矩輸出，輸出功率隨轉速變化，降低了轉差率，提高了電路的功率因數，故具有良好的節電效果。另一方面，變頻器還可通過軟件，很方便地改變輸出轉矩（即調整轉矩補償曲線）和加減速時間、目標頻率、上下限頻率等。變頻器具有強大的兼容功能，并根據使用要求進行功能組合、動態調速和參數設置（修改），也可通過端子排控制，對行程進行多段速度控制。圖2為變頻器恒加速和恒減速調速過程示意圖，可以看出其加速和減速過程的調節很靈活，這種調速方式對防止施工升降機的過卷，過放，脫軌等都是十分有益的。

圖2　恒加速和恒減速調速過程示意圖

1.2行程控制

行程控制分為2個過程，一個為正向提升行程，另一個為反向下降行程，行程控制主要將施工升降機的升降過程劃分成不同的行程區間，根據每一行程區間的實際情況，可以用不同的變頻調速控制施工升降機的升降速度，行程控制不僅控制施工升降機整個升降行程過程的變頻調速，而且控制施工升降機的停車和制動過程。行程控制可以很好的防止施工升降機過卷，過放，脫軌等事故發生。行程控制是根據施工升降機的升降位置（行程區間）實施控制，行程控制器將行程位置轉換成開關信號，如圖3所示，通過變頻器的控制端子進行多段速變頻控制，停車控制和制動控制等。

圖3　行程控制過程示意圖

1.3制動控制

施工升降機的安全使用必須要有良好的制動和制動控制系統，制動一般采取能耗制動和抱閘制動相結合。抱閘制動是對施工升降機實施抱死制動，可以防止滑車等事故，使用抱閘制動一般在停車時使用，當運行到停車位時，行程控制器對變頻器發出停車信號，同時，對抱閘制動器發出抱閘控制信號實施抱閘制動，當發生脫軌等事故時，操作控制實行緊急抱閘制動。能耗制動是一種軟制動形式，主要利用施工升降機的慣性在減速或下降行程所產生的再生能量進行制動，變頻器使用能耗單元實現能耗制動，可以很好的防止機械沖擊和快速下滑。

1.4操作控制

操作控制主要執行提升啟動、下降啟動和緊急抱閘制動等控制，“提升啟動”操作控制變頻器正轉運行，提升過程由行程控制器的提升行程控制完成。“下降啟動”操作控制變頻器反轉，下降過程由行程控制器的下降行程控制完成。“緊急制動”操作主要控制異常時的變頻器停止和抱閘制動。

2　初始化調試與設置

當施工升降機初始安裝后，應根據現場實際情況對施工升降機的各行程區間的運行進行調試和設置，調試和設置主要包括變頻器的運行設置和行程控制器的行程區間設置等。

2.1變頻器設置

變頻器的設置可分兩部分進行，第一是參考變頻器的使用手冊，對變頻器基本常規要求進行設置；第二是依據實際工況，對變頻器運行要求進行設置，主要設定變頻器的控制功能，各段速運行頻率，加減速過程等等。

2.2行程控制設置

行程控制設置主要根據要求設置各行程區間的范圍，并依據各行程區間的運行要求設置行程控制器的控制功能等。

3　結　論

變頻器在施工升降機系統中的應用能夠很好的解決調速和啟動等問題，克服了轉子串電阻調速系統的控制電路復雜、破損率高等缺點，系統性能可靠穩定，生產效率明顯提高，節能效果顯著，具有較高的應用和推廣價值。

［1］張同莊，曹以龍，謝桂林.交流提升機低頻拖動的智能控制［J］.中國礦業大學學報，1999（2）：74-77.

［2］王建華，吳道.電工學實驗［M］.3版.北京：高等教育出版社，2003.

［3］西門子系列通用型變頻器使用說明書［Z］.西門子（中國）有限公司.

［4］吳忠智，吳加林.變頻器應用手冊［M］.北京：機械工業出版社，2002.

［5］何曉群.礦井提升機調速和控制系統的發展［J］.工礦自動化，2009，35（7）：122-125.

［6］提升機節能控制技術的研究［D］.天津：河北工業大學，2011.

The speed control and controlling technology of construction elevator

TIAN Hai-lan1，LIU Yi-yang1，YAN Shao-hua2
（1.Mechanical&Electrical Department，Zhengzhou Institute of Finance and Economics，Zhengzhou 450044，China；2.SIPPR Engineering Group Co.，Ltd，Zhengzhou 450007，China）

With review of deficiency in deceleration and crawling velocity of construction hoist，this paper introduces converter that can implemente constant acceleration and constant deceleration in speed control system of construction hoist，accident of overwinding and overfalling may be effective prevented，soft start up of motor can be used，energy consumption can be removed of series resistance，these effect demonstrated energy conservation effect extremelyobvious.Some disadvantage，for example，high damage rate and complicated circuit，etc have been overcomed with good application and promotion value.

construction hoist；energy conservation；converter；frequency speed change control

TN081

A

1674－6236（2016）06-0188-02

2015-04-27稿件編號：201504291

田海蘭（1978—），女，河南杞縣人，碩士，講師。研究方向：機械CAD/CAE技術、機械產品動力學仿真，智能控制系統。