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一、 引言

施工升降機(jī)是現(xiàn)代高層施工中必不可少的重要的垂直運(yùn)輸設(shè)備。特別是在高層、超高層建筑施工中擔(dān)任了極其重要的任務(wù)，對于保證施工工期與安全，降低施工成本，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度起著不可替代的作用。本文介紹寶米勒起重專用變頻器在人貨兩用施工升降機(jī)上的應(yīng)用、調(diào)試和現(xiàn)場功能測試驗(yàn)證。

二、 施工升降機(jī)介紹

升降機(jī)作為一般高層建筑輸送人員及散碎材料的垂直運(yùn)輸設(shè)備已被廣泛應(yīng)用，普通施工升降機(jī)由于控制方式和設(shè)計(jì)等原因，存在以下幾個(gè)問題：

1、  采用接觸器控制，運(yùn)行速度單一，一般速度為34－38m／min，運(yùn)行速度低，影響施工速度和施工企業(yè)效益，對高層建筑此問題表現(xiàn)突出。如單純提高速度將造成加速度過大，結(jié)構(gòu)和機(jī)構(gòu)所受沖擊過大而加快齒輪齒條及制動(dòng)盤的磨損，降低運(yùn)行可靠性和增加維護(hù)成本。

2、  啟動(dòng)沖擊大，對結(jié)構(gòu)和機(jī)構(gòu)損壞較嚴(yán)重。

3、  普通施工升降機(jī)采用機(jī)械抱閘強(qiáng)制制動(dòng)，升降機(jī)從高速突然降到零速，由于慣性作用， 強(qiáng)制抱閘對結(jié)構(gòu)和機(jī)構(gòu)沖擊大，載人舒適度差，載貨料沖擊大。

4、  一般采用直接啟動(dòng)或者星三角降壓啟動(dòng)，啟動(dòng)電流大，對電網(wǎng)沖擊大，影響其他設(shè)備的正常運(yùn)行。

5、  負(fù)載變化造成停位不準(zhǔn)確，對司機(jī)經(jīng)驗(yàn)要求較高。

普通施工升降機(jī)減速到平層時(shí)無爬行過程，由運(yùn)行速度直接向零速減速，升降機(jī)的平層是靠司機(jī)目測手動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)，效率低，經(jīng)常要上、下點(diǎn)動(dòng)幾次才能準(zhǔn)確平層。

三、寶米勒起重專用變頻器介紹

寶米勒起重機(jī)專用矢量變頻器，采用先進(jìn)的控制理論，具有優(yōu)異的力矩控制性能，專業(yè)針對起重配套行業(yè)設(shè)計(jì)，可靠的抱閘控制、輕負(fù)載升速、快速停車、超速保護(hù)、預(yù)勵(lì)磁、起動(dòng)預(yù)轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償、松繩檢測、起重機(jī)操作模式、主從控制等特點(diǎn)，保證起重行業(yè)使用的安全性、可靠性和高效性；面向起重行業(yè)高、中端用戶需求，有平移機(jī)構(gòu)變頻、全變頻、能耗制動(dòng)、回饋制動(dòng)等多種成熟應(yīng)用方案供用戶選擇；廣泛適用于各種起重機(jī)械的起升、俯仰、變幅、大車、小車、回轉(zhuǎn)、抓斗等機(jī)構(gòu)的交流無級調(diào)速。

主要技術(shù)特點(diǎn)如下：

u 1、抱閘邏輯控制與監(jiān)控功能——安全、可靠

l 準(zhǔn)確的抱閘開啟和閉合控制時(shí)序，通過抱閘實(shí)時(shí)狀態(tài)反饋和起動(dòng)預(yù)轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償，確保控制的安全性和可靠性。

u2、輕負(fù)載升速功能——高效

l 起重機(jī)空鉤或輕載時(shí)實(shí)現(xiàn)2 倍速運(yùn)行，提高裝卸效率。

u3、起重機(jī)操作模式——方便、靈活

l 有操縱桿模式、遙控模式、電動(dòng)電位器模式、分級式操縱桿給定模式、分級式遙控給定模式、通訊給定模式等，方便起重機(jī)不同的應(yīng)用場合。

u4、主從控制速度同步技術(shù)——高端運(yùn)用

l 在雙起升機(jī)構(gòu)提升一個(gè)重物時(shí)，主從控制速度同步功能保證兩個(gè)起升機(jī)構(gòu)同步提升，確保安全。

5、主從控制功率平衡技術(shù)——高端運(yùn)用

在兩個(gè)大功率電機(jī)通過減速箱剛性連接驅(qū)動(dòng)一個(gè)起升機(jī)構(gòu)時(shí)，主機(jī)采用速度控制， 從機(jī)采用力矩控制，實(shí)現(xiàn)功率平衡，保證兩個(gè)電機(jī)出力均勻。

6、第二電機(jī)控制及切換功能 —— 經(jīng)濟(jì)

一臺變頻器通過參數(shù)自學(xué)習(xí)可以自動(dòng)存儲(chǔ)兩四套電機(jī)參數(shù)，通過切換指令實(shí)現(xiàn)對兩組電機(jī)的高性能矢量控制；便于電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的控制，提高用戶競爭力。

7、松繩檢測功能——安全、可靠

防止在起重機(jī)繩索松弛的情況下，輕負(fù)載升速功能誤動(dòng)作引發(fā)的不安全運(yùn)行。

8、專業(yè)的網(wǎng)絡(luò)通訊功能——靈活

支持PROFIBUS-DP、以太網(wǎng)和MODBUS 通訊方式

能實(shí)現(xiàn)多個(gè)變頻器和PLC 之間的通訊連接

實(shí)現(xiàn)變頻器與PC 之間通信和數(shù)據(jù)傳輸，方便監(jiān)控和參數(shù)設(shè)定。

9、控制回路電源和主回路電源可以分別控制——安全

提高了用戶調(diào)試時(shí)的安全性

便于故障診斷與維護(hù)

10、危險(xiǎn)速度監(jiān)視、快速停車及超速保護(hù)——安全

有速度監(jiān)視和轉(zhuǎn)矩監(jiān)控；

支持3 種快速停車模式：電氣制動(dòng)的停車、電氣制動(dòng)加機(jī)械制動(dòng)的停車、機(jī)械制動(dòng)的停

11、預(yù)勵(lì)磁及起動(dòng)預(yù)轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償——安全、可靠

預(yù)勵(lì)磁功能是在啟動(dòng)之前自動(dòng)地對電機(jī)實(shí)行直流勵(lì)磁，以保證電動(dòng)機(jī)快速地提供起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，并通過設(shè)定起動(dòng)預(yù)轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償值和調(diào)節(jié)勵(lì)磁的時(shí)間，使電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)與機(jī)械制動(dòng)器的釋放時(shí)間相配合，避免出現(xiàn)“溜鉤”現(xiàn)象。

12、電流矢量控制技術(shù)，零速時(shí)實(shí)現(xiàn)200％轉(zhuǎn)矩輸出，對各類起重機(jī)、提升機(jī)等場合應(yīng)付自如。

快速的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)避免提升負(fù)載時(shí)的溜鉤現(xiàn)象

13、多電機(jī)并聯(lián)矢量控制，滿足變頻升降機(jī)控制需要。

 四、寶米勒變頻器在施工升降機(jī)上的應(yīng)用

1、設(shè)備相關(guān)參數(shù)介紹

2、系統(tǒng)原理分析

機(jī)械系統(tǒng)

此系統(tǒng)所用升降機(jī)，為單籠無對重式建筑專用人貨升降機(jī)，工作高度為0~200m，設(shè)計(jì)提升極限速度為40m/min，整個(gè)系統(tǒng)采用安裝在支架上的齒條傳動(dòng)，沿固定軌道進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，齒條可隨意裝載與拆除，從而實(shí)現(xiàn)任意調(diào)整升降機(jī)的工作高度。系統(tǒng)的動(dòng)力來源為三個(gè)并聯(lián)連接的電機(jī)同時(shí)提供動(dòng)力，三電機(jī)的輸出力矩均衡，輸出功率平衡。升降機(jī)系統(tǒng)采用了相對較為完善的安全控制系統(tǒng)，系統(tǒng)中使用了PLC 及變頻器，升降機(jī)下降時(shí)，系統(tǒng)處于發(fā)電狀態(tài)，回饋能量通過制動(dòng)電阻消耗。

電氣系統(tǒng)

電氣控制系統(tǒng)略圖如下：

     電氣控制系統(tǒng)，主要由PLC、變頻器、傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)、減速機(jī)、制動(dòng)單元、制動(dòng)電阻箱、操作手柄、交流輸入電抗器、編碼器、變壓器等設(shè)備組成，實(shí)現(xiàn)對升降機(jī)的起停控制、上下運(yùn)行、快慢行走、開閘抱閘控制及各種保護(hù)的控制，從而實(shí)現(xiàn)升降機(jī)的高效、安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

在整個(gè)升降機(jī)的電氣控制系統(tǒng)中，變頻調(diào)速器是最為關(guān)鍵的控制設(shè)備，變頻器質(zhì)量與性能的好壞，將直接影響到升降機(jī)的使用。寶米勒起重機(jī)專用變頻器，能夠提供完備的抱閘、松閘邏輯控制、高低速切換控制、開環(huán)閉環(huán)切換控制、多電機(jī)并聯(lián)矢量控制、可調(diào)節(jié)的制動(dòng)電壓控制、高頻弱磁運(yùn)行控制等功能，從而實(shí)現(xiàn)對升降機(jī)的完美控制。

3、變頻器周邊連接圖內(nèi)容說明

4、變頻參數(shù)設(shè)定

依據(jù)外部端子的接線功能要求及控制要求，變頻器內(nèi)部參數(shù)設(shè)置如下：

五、調(diào)試及現(xiàn)場測試波形

檢查接線正確無誤，試運(yùn)行后一切正常后，需對電機(jī)進(jìn)行參數(shù)自學(xué)習(xí)。 對于一拖多并聯(lián)矢量控制，電機(jī)參數(shù)輸入需要注意：

1、  一拖多系統(tǒng)中，電機(jī)組參數(shù)中，電機(jī)額定功率輸入是否為各臺電機(jī)之和；

2、  一拖多系統(tǒng)中，電機(jī)組參數(shù)中，電機(jī)額定電流輸入是否為各臺電機(jī)之和；

3、  輸入合理的自學(xué)習(xí)加減速時(shí)間。

4、  由于此系統(tǒng)采用主電路和控制電路一起供電方式，變頻器參數(shù)輸入后，進(jìn)行邏輯時(shí)序驗(yàn)證時(shí)，要注意現(xiàn)場情況，以防意外發(fā)生。

在現(xiàn)場對閉環(huán)矢量控制和開環(huán)矢量控制兩種控制方式進(jìn)行了調(diào)試和功能驗(yàn)證。合理設(shè)定變頻器松、抱閘邏輯時(shí)序相關(guān)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)在啟動(dòng)、停止無明顯溜鉤現(xiàn)象；高、低速運(yùn)行，電機(jī)和變頻器運(yùn)行正常，達(dá)到良好的控制效果。

下面附上在滿載實(shí)驗(yàn)時(shí)現(xiàn)場記錄波形：

滿載運(yùn)行測試（42m/min），運(yùn)行中相關(guān)參數(shù)的動(dòng)態(tài)捕捉及說明

上圖為升降機(jī)在42m/min 的上升與下降運(yùn)行的過程狀態(tài)參數(shù)波形圖： 該波形圖同時(shí)監(jiān)控了運(yùn)行頻率、輸出電流、輸出轉(zhuǎn)矩、輸出電壓、母線電壓參數(shù)。從該圖中，能夠清晰反應(yīng)在升降機(jī)的運(yùn)行過程中，變頻器的運(yùn)行狀況。升降機(jī)經(jīng)歷了上升啟動(dòng)開閘、加速上升、平穩(wěn)上升、減速上升、上升停機(jī)報(bào)閘、停機(jī)、下降啟動(dòng)開閘、加速下降、高速平穩(wěn)下降、低速平穩(wěn)下降、下降停機(jī)抱閘，停機(jī)的全過程。 

六、變頻升降機(jī)的優(yōu)勢 

施工升降機(jī)采用變頻調(diào)速后，使升降機(jī)實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)操作，提高運(yùn)行效率，消除起制動(dòng)沖擊， 減少電氣維護(hù)，降低電能消耗，提高功率因素等。變頻調(diào)速方法具有的顯著特點(diǎn)如下： 

1、 效率高，最高運(yùn)行速度可打傳統(tǒng)升降機(jī)兩倍； 

2、 無極調(diào)速有效解決結(jié)構(gòu)和機(jī)構(gòu)的沖擊，延長齒輪、齒條、滾輪等機(jī)械結(jié)構(gòu)的使用壽命；

3、 變頻器的軟啟動(dòng)功能，降低了電機(jī)啟動(dòng)時(shí)對電網(wǎng)的沖擊電流，緩解了用電設(shè)備間的相互影響。 

4、 可選擇的加減速曲線，保證人乘坐的舒適感和減少載貨時(shí)的沖擊；可調(diào)節(jié)加減速時(shí)間和運(yùn)行頻率，確保升降機(jī)的準(zhǔn)確平層。降低對司機(jī)的要求。 

5、采用變頻器減少了升降機(jī)的設(shè)備維護(hù)成本，為企業(yè)帶來經(jīng)濟(jì)效益。