安川變頻器在施工升降機上的應用

一 引言
 
隨著(zhù)我國建筑業(yè)的不斷發(fā)展，建筑施工機械化水平的不斷提高，對施工升降機的制造質(zhì)量和整機技術(shù)水平的要求也越來(lái)越高安川變頻器 傳統升降機由于運行單一，存在問(wèn)題較多，采用變頻控制系統逐漸成為主流安川變頻器 本文主要介紹建筑工地施工升降機的組成、普通升降機的缺點(diǎn)、采用變頻控制控制的特點(diǎn)和節能效果升降機 并以安川H1000變頻器應用案例來(lái)說(shuō)明，包括參數設置與調試效果升降機 讓讀者對安川系列產(chǎn)品有一個(gè)比較清晰的認識升降機
 
二 建筑施工升降機簡(jiǎn)介
 
施工升降機又叫建筑用施工電梯，也可以成為室外電梯，工地升降機應用 是建筑中經(jīng)常使用的載人載貨施工機械，主要用于高層建筑的內外裝修、橋梁、煙囪等建筑的施工應用 由于其獨特的箱體結構讓施工人員乘坐起來(lái)既舒適又安全應用 施工升降機在工地上通常是配合塔吊使用。一般的施工升降機載重量在1-3噸，運行速度為1-60m/min。施工升降機的種類(lèi)很多，按運行方式分有：無(wú)對重和有對重兩種；按控制方式分為手動(dòng)控制式和自動(dòng)控制式。根據實(shí)際需要還可以添加變頻裝置和PLC控制模塊，另外還可以添加樓層呼叫裝置和平層裝置。
1、施工升降機的組成：施工升降機主要組成部分如下：導軌架、吊籠、傳動(dòng)系統、附墻架、底架護欄、電氣系統、安全保護裝置、電纜供電裝置等。如圖所示：
 

圖1 施工升降機結構
2、普通施工升降機存在的問(wèn)題
 
1）控制系統
    控制系統是施工升降機的關(guān)鍵部分，決定著(zhù)整機性能的優(yōu)劣。普通升降機的控制方式都是通過(guò)接觸器控制來(lái)實(shí)現，速度單一、啟制動(dòng)沖擊大，對結構和機構損壞較嚴重，電氣元件也易損壞，且運行速度比較低，一般為34－38m／min，既影響了施工速度也影響了施工企業(yè)的效益。若單純地提高速度則將造成加速度過(guò)大，結構及機構所受沖擊過(guò)大而加快齒輪齒條及制動(dòng)盤(pán)的磨損，從而降低運行的可靠性。
2）起動(dòng)與剎車(chē)系統
普通升降機的起動(dòng)都是采取直接起動(dòng)或星三角降壓起動(dòng)，啟動(dòng)電流大，對電機和電氣元件造成嚴重的破壞，同時(shí)升降機里面的物料容易跌落，特別是有些建筑工地升降機還有乘人現象.存在著(zhù)極大的安全隱患。普通升降機的的剎車(chē)是采用機械抱閘強制制動(dòng)，升降機突然從高速降為零速的時(shí)候，由于慣性的作用，不但對結構和機構造成損壞，而且升降機里面的物料容易跌落，也存在著(zhù)一定的安全隱患。
3）平層系統
普通升降機減速到平層時(shí)無(wú)爬行過(guò)程，由運行速度直接向零速減速，升降機的選平層是由司機靠目測手動(dòng)控制實(shí)現的，效率低，經(jīng)常要上、下點(diǎn)動(dòng)幾次才能準確停層。既降低了效率又增大了拖動(dòng)與控制系統的疲勞度，縮短了壽命，同時(shí)也會(huì )造成里面的物料無(wú)法搬運，浪費了時(shí)間，影響了工作效率。
 
3、變頻控制系統的特點(diǎn)：
 
    采用變頻調速技術(shù)，可使起制動(dòng)過(guò)程無(wú)級調速，實(shí)驗表明起制動(dòng)時(shí)間為2s可使加速度降為0.5m/S；啟動(dòng)電流小，僅為額定運轉電流的1.4倍，這些特點(diǎn)可以解決上述一系列問(wèn)題，同時(shí)變頻調速控制系統具有很強的抗干擾能力，能在惡劣的施工環(huán)境中可靠地工作。采用先進(jìn)的現代交流變頻調速技術(shù)對升降機電力拖動(dòng)系統進(jìn)行技術(shù)改造，使升降機實(shí)現平穩操作，提高運行效率，改善超負荷作業(yè)，消除起制動(dòng)沖擊，減少電氣維護，降低電能消耗，提高功率因子等均可取得良好實(shí)效。同時(shí)還具有過(guò)電流、過(guò)電壓、欠電壓和輸入缺相保護，以及變頻器過(guò)熱、超載、超速、制動(dòng)單元過(guò)熱、I/O故障保護、電動(dòng)機故障保護等，變頻調速方法效率高，其運行速度可達60～70m/min，是傳統升降機運行速度（34m/min）的兩倍。
無(wú)極調速技術(shù)有效的解決了機構的傳動(dòng)沖擊，延長(cháng)了齒輪、滾輪、軸承、齒條的使用壽命。由于變頻系統具有限流的功能，降低了電機啟動(dòng)時(shí)對電網(wǎng)的沖擊電流，緩解了用電設備間的相互影響，電纜載流能力大大提高。供電電纜不必加大，與常速升降機相比，反而可以減小。既節約了成本，又為收放電纜創(chuàng )造了方便。
　　變頻調速系統具有完善的安全保護功能。如欠壓、過(guò)壓、過(guò)轉矩、過(guò)電流保護等，使整個(gè)電控系統的可靠性、安全性得到保證。由于系統為零速制動(dòng)，制動(dòng)器無(wú)相對轉動(dòng)摩擦，所以使用壽命理論上為無(wú)窮大，實(shí)際上至少延長(cháng)十幾倍。
　　性能優(yōu)越的選平層控制系統。傳統升降機的選平層是由司機靠目測手動(dòng)控制實(shí)現的，效率低，經(jīng)常要上、下點(diǎn)動(dòng)幾次才能準確停層。既降低了效率又增大了拖動(dòng)與控制系統的疲勞度，縮短了壽命。而采用變頻選平層使整個(gè)系統實(shí)現了簡(jiǎn)單化，徹底代替了故障率高的繼電器系統。
節能效果：以?xún)膳_15KW電機舉例，升降機速度提高了，功率增大了，但與傳統產(chǎn)品相比，能耗卻下降了50%，因為在下降時(shí)，電機無(wú)須供電。按一天10小時(shí)工作計算：每天可節電140kw，合人民幣128元。按每年工作300天計，僅節電一項即可產(chǎn)生效益38400元。維修費用也同樣下降。同型號非調速升降機，每年至少要更換四次齒輪和制動(dòng)盤(pán)以及若干個(gè)接觸器，此項費用至少為25000余元。而且要占用工作時(shí)數。用此項技術(shù)，齒輪可少換50%，齒條壽命延長(cháng)一倍，制動(dòng)器使用十年，年可節約維修費2萬(wàn)多元。
 
三、安川變頻器應用案例介紹
 
  1、安川H1000變頻器特點(diǎn)
 
     安川變頻器是世界知名的變頻器之一，由日本安川電機株式會(huì )社生產(chǎn)。源于安川電機對電動(dòng)機的深入了解，安川變頻器以其卓越的控制性能和優(yōu)異的產(chǎn)品品質(zhì)，依靠安川人“以獨特的技術(shù)，為社會(huì )和公共事業(yè)做貢獻”的理念得到全球工業(yè)領(lǐng)域的認可。全新推出的“H1000”重負載變頻器全面代替“G7”系列，高性能的電流矢量控制，可驅動(dòng)IM/PM電機、零速即可輸出200%的轉矩，具有零伺服功能、高起動(dòng)轉矩、DWELL功能、過(guò)勵磁制動(dòng)、豐富的在線(xiàn)自學(xué)習等功能。在起升行業(yè)具有高輸出、高性能、安全及高可靠性。針對起升行業(yè)配有專(zhuān)用的起重軟件，包括專(zhuān)用的抱閘時(shí)序功能、碰撞停止功能、輕負載增速功能、過(guò)負載檢測、行程限制等功能。采用Swing PWM方式，可抑制升降機頻繁啟停所帶來(lái)的電磁干擾。
 
  2、安川變頻器配置方案
 
     某商業(yè)建筑工地施工現場(chǎng)施工梯需要改造，之前使用某國產(chǎn)品牌變頻器，使用過(guò)程中出現故障多次，有電磁干擾存在，且無(wú)起重軟件提供?？蛻?hù)得知安川變頻器在起升行業(yè)有較高的知名度和市場(chǎng)占有率。故決定用安川變頻器來(lái)代替。該梯使用兩臺15KW電機驅動(dòng)，電機額定電流為33A，吊籠提升重量為4噸，載重量為2噸，提升速度為60m/min，帶剎車(chē)制動(dòng)，要求變頻器有抑制電磁干擾功能，起升專(zhuān)用功能。根據以上要求，給客戶(hù)給出如下配置：
 
       變頻器：     安川HB4A0091（37KW、起重軟件版）    1臺
       制動(dòng)單元：   安川CDBR-4045D                                        1臺
       制動(dòng)電阻：   3000W 55Ω                            4根（并聯(lián)）
 
  3、參數設置表及抱閘時(shí)序
 

A1-02=0	D1-17=10	H3-06=1F	S4-04=30%
B1-01=0	E1-01=380	H3-10=1F	S4-05=30%
C1-01=4	E1-05=380	O3-01=1	S4-06=40
C1-02=4	E1-06=50	S1-02=0.7
C2-01=0.5	E1-09=0.5	S1-06=40%
C2-02=0.5	E2-01=75A	S1-13=0.7
C2-03=0.5	H1-03=6	S1-14=0.6
C2-04=0.5	H1-04=F	S4-01=1
D1-01=10	H1-05=4	S4-01=50
D1-02=50	H1-07=F	S4-03=50

 
 

圖2  參數設置一覽表
 
 
圖3 抱閘指令時(shí)序圖
  4、參數設置及調試
 
 主電路及控制電路接線(xiàn)確認正確后，變頻器開(kāi)始通電調試。通過(guò)變頻器上的操作面板設置上述參數表中的參數。安川H1000變頻器標配有中文操作液晶面板，參數設置也非常方便。參數設置完成后，按照施工升降機的國標實(shí)驗規則，進(jìn)行了空載測試、額定負載測試及125%額定負載測試幾個(gè)階段，適當調整參數后，均通過(guò)測試。
 在調試時(shí)，若出現溜鉤現象，可適當調高抱閘頻率，但不宜設置過(guò)高，否則變頻器易報故障，一般設置在0.3~2Hz內。調試過(guò)程需注意以下幾點(diǎn)：      
   1）空載試驗時(shí)，若出現提升時(shí)振動(dòng)的情況，調整N2-01參數。下降時(shí)振動(dòng)，調整S1-02，03參數。
   2）帶額定負載實(shí)驗時(shí)。抱閘抱住但出現下滑趨勢，調整S1-12~15參數。提升時(shí)發(fā)生滑落，調整S1-09參數。提升/下降時(shí)振動(dòng)，調整C4-02，N2-01，02參數。
   3）超負載實(shí)驗提升時(shí)發(fā)生滑落情況，調整S1-09參數。
   4）下降過(guò)程中提升的情況下，若出現電流過(guò)大，調整S2-03參數。
   5）起動(dòng)時(shí)發(fā)生摩擦抱閘，調整S1-05~08參數，調整抱閘打開(kāi)電流。
   6）停止時(shí)發(fā)生摩擦抱閘，調整S1-14，15參數。
   7）快速點(diǎn)動(dòng)時(shí)發(fā)生滑落，調整S2-01，02參數。
 安全是施工升降機最重要的標準，在系統調試時(shí)必須按照國標進(jìn)行安全測試。在空載調試時(shí)，可測試升降機上下限位、吊籠各門(mén)等限位開(kāi)關(guān)是否按設計標準動(dòng)作；在125%額定負載調試后，將超載保護器調整為110%，進(jìn)行超載測試。防墜測試，通常在施工升降機上安裝有防墜安全器，防墜安全器是施工升降機上重要的一個(gè)部件，要依靠它來(lái)消除吊籠墜落事故的發(fā)生，工地上使用中的升降機都必須每三個(gè)月進(jìn)行一次墜落試驗，墜落試驗可通過(guò)提高變頻器輸出頻率，使電機驅動(dòng)吊籠在模擬墜落的速度下，看防墜安全器是否動(dòng)作。
 
四、結束語(yǔ)
 
經(jīng)現場(chǎng)調試驗證，使用安川H1000變頻器進(jìn)行改造，安裝簡(jiǎn)單，調試方便，使用專(zhuān)用的起重軟件，升降機在起停時(shí)無(wú)明顯沖擊和下滑現象，調速平穩，輸出電流穩定，低速時(shí)啟動(dòng)力矩大，減少了對聯(lián)軸器等機械設備的沖擊，也降低了對電網(wǎng)的沖擊，使維護費用大大降低，提高了工作效率，并且節能效果顯著(zhù)，因此變頻器調速系統在升降機具有很好的推廣應用價(jià)值。今年對該客戶(hù)進(jìn)行回訪(fǎng)時(shí)，客戶(hù)表示11年裝機至今，施工梯運行平穩，未出現一次故障，解決了客戶(hù)之前存在的問(wèn)題，在施工周期中給予了施工單位最大的支持?？蛻?hù)非常滿(mǎn)意。