施工升降机节能变频调速控制技术

田海兰，刘一扬，闫少华

（1.郑州财经学院 机电工程系，河南 郑州　450044；2.机械工业第六设计研究院有限公司 河南 郑州　450007）

施工升降机节能变频调速控制技术

田海兰1，刘一扬1，闫少华2

（1.郑州财经学院 机电工程系，河南 郑州450044；2.机械工业第六设计研究院有限公司 河南 郑州450007）

针对当前施工升降机在减速和爬行阶段的速度控制性能较差等缺点，介绍了变频器在施工升降机调速系统中可以实现提升机的恒加速和恒减速控制，能很好的防止施工升降机过卷和过放等事故发生，可以实现电动机的软启动，去除了转子串电阻造成的能耗，具有十分明显的节能效果。克服了转子串电阻调速系统的复杂控制电路，破损率高等缺点，具有很好的应用和推广价值。

施工升降机；节能；变频器；速度控制

目前施工升降机普遍使用交流绕线式电机转子串电阻调速控制系统。施工升降机在减速和爬行阶段的速度控制性能较差，特别在负载变动时很难实现恒减速控制，容易造成过放和过卷事故；施工升降机频繁的启动和制动工作过程会使转子串电阻调速产生比较严重的能耗；转子串电阻调速控制电路复杂，接触器、电阻器、绕线电机电刷等容易损坏，影响生产效益。变频器的调速控制可以实现升降机的恒加速和恒减速控制，能很好的防止施工升降机过卷和过放事故发生，还可以实现电动机的软启动，取除了转子串电阻造成的能耗，具有十分明显的节能效果。变频器调速控制电路简单，克服了接触器、电阻器、绕线电机电刷等容易损坏的缺点，降低了故障和事故的发生，其灵活的调速控制便于实现施工升降机的多段速控制。因此，在施工升降机调速系统中变频器的应用前景广阔。

1　施工升降机变频调速系统的结构

图1所示，施工升降机变频调速系统主要由变频器行程控制、操作控制、能耗制动和抱闸制动等组成，变频器主要对施工升降机的升降实现变频调速等；行程控制主要对施工升降机的变速，停车和制动等进行精确的行程控制；操作控制主要完成施工升降机的提升启动、下降启动、故障复位及紧急制动等操作控制；能耗制动和抱闸制动主要实现升降机停车控制。

图1　施工升降机变频调速系统示意图

1.1变频调速

变频调速是通过改变电动机输入电源的频率来调节电机转速的，因此调速范围很宽，一般变频器基本上都可以达到0～60 Hz，频率调节精度一般为0.01 Hz，可以很好的满足施工升降机的恒加速和恒减速无级调速的要求，所以，采用变频器后，电机可以实现真正意义上的软启动和平滑调速。在施工升降机系统的应用中，变频器主要进行恒加速变频调速启动，恒减速变频调速停车及行程变频调速运行等变频调速。变频器调速有别于转子串电阻调速，可以恒转矩输出，输出功率随转速变化，降低了转差率，提高了电路的功率因数，故具有良好的节电效果。另一方面，变频器还可通过软件，很方便地改变输出转矩（即调整转矩补偿曲线）和加减速时间、目标频率、上下限频率等。变频器具有强大的兼容功能，并根据使用要求进行功能组合、动态调速和参数设置（修改），也可通过端子排控制，对行程进行多段速度控制。图2为变频器恒加速和恒减速调速过程示意图，可以看出其加速和减速过程的调节很灵活，这种调速方式对防止施工升降机的过卷，过放，脱轨等都是十分有益的。

图2　恒加速和恒减速调速过程示意图

1.2行程控制

行程控制分为2个过程，一个为正向提升行程，另一个为反向下降行程，行程控制主要将施工升降机的升降过程划分成不同的行程区间，根据每一行程区间的实际情况，可以用不同的变频调速控制施工升降机的升降速度，行程控制不仅控制施工升降机整个升降行程过程的变频调速，而且控制施工升降机的停车和制动过程。行程控制可以很好的防止施工升降机过卷，过放，脱轨等事故发生。行程控制是根据施工升降机的升降位置（行程区间）实施控制，行程控制器将行程位置转换成开关信号，如图3所示，通过变频器的控制端子进行多段速变频控制，停车控制和制动控制等。

图3　行程控制过程示意图

1.3制动控制

施工升降机的安全使用必须要有良好的制动和制动控制系统，制动一般采取能耗制动和抱闸制动相结合。抱闸制动是对施工升降机实施抱死制动，可以防止滑车等事故，使用抱闸制动一般在停车时使用，当运行到停车位时，行程控制器对变频器发出停车信号，同时，对抱闸制动器发出抱闸控制信号实施抱闸制动，当发生脱轨等事故时，操作控制实行紧急抱闸制动。能耗制动是一种软制动形式，主要利用施工升降机的惯性在减速或下降行程所产生的再生能量进行制动，变频器使用能耗单元实现能耗制动，可以很好的防止机械冲击和快速下滑。

1.4操作控制

操作控制主要执行提升启动、下降启动和紧急抱闸制动等控制，“提升启动”操作控制变频器正转运行，提升过程由行程控制器的提升行程控制完成。“下降启动”操作控制变频器反转，下降过程由行程控制器的下降行程控制完成。“紧急制动”操作主要控制异常时的变频器停止和抱闸制动。

2　初始化调试与设置

当施工升降机初始安装后，应根据现场实际情况对施工升降机的各行程区间的运行进行调试和设置，调试和设置主要包括变频器的运行设置和行程控制器的行程区间设置等。

2.1变频器设置

变频器的设置可分两部分进行，第一是参考变频器的使用手册，对变频器基本常规要求进行设置；第二是依据实际工况，对变频器运行要求进行设置，主要设定变频器的控制功能，各段速运行频率，加减速过程等等。

2.2行程控制设置

行程控制设置主要根据要求设置各行程区间的范围，并依据各行程区间的运行要求设置行程控制器的控制功能等。

3　结　论

变频器在施工升降机系统中的应用能够很好的解决调速和启动等问题，克服了转子串电阻调速系统的控制电路复杂、破损率高等缺点，系统性能可靠稳定，生产效率明显提高，节能效果显著，具有较高的应用和推广价值。

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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稿件编号：201504291

田海兰（1978—），女，河南杞县人，硕士，讲师。研究方向：机械CAD/CAE技术、机械产品动力学仿真，智能控制系统。