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    摘要：施工升降機(jī)是高層建筑施工中重要的垂直運(yùn)輸設(shè)備之一，其運(yùn)行狀況的好壞直接影響施工進(jìn)度。傳統(tǒng)的施工升降機(jī)由于運(yùn)行速度單一，存在以下幾個(gè)主要問(wèn)題：起制動(dòng)過(guò)程中加速度過(guò)大，齒輪對(duì)齒條的沖擊大，危害設(shè)備；啟動(dòng)電流大，沖擊供電電網(wǎng)，影響其他設(shè)備的正常運(yùn)行；對(duì)高層建筑而言，運(yùn)行速度低且無(wú)法調(diào)速，工作效率低；停位不準(zhǔn)，對(duì)司機(jī)經(jīng)驗(yàn)要求高，影響生產(chǎn)效率。本文對(duì)英威騰CHV190起重專用變頻器在升降機(jī)中的應(yīng)用及功能驗(yàn)證做了詳細(xì)說(shuō)明，并對(duì)變頻驅(qū)動(dòng)升降機(jī)的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行了介紹。

    關(guān)鍵詞：起重專用變頻器；施工升降機(jī)

    ◇ 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(duì)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。本文介紹英威騰CHV190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(chǎng)功能測(cè)試驗(yàn)證。

    ◇ 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(wèn)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(duì)高層建筑此問(wèn)題表現(xiàn)突出。如單純提高速度將造成加速度過(guò)大，結(jié)構(gòu)和機(jī)構(gòu)所受沖擊過(guò)大而加快齒輪齒條及制動(dòng)盤(pán)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(duì)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(duì)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?jiǎn)?dòng)，啟動(dòng)電流大，對(duì)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(duì)司機(jī)經(jīng)驗(yàn)要求較高。

    （6）普通施工升降機(jī)減速到平層時(shí)無(wú)爬行過(guò)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(cè)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。

    ◇ 英威騰CHV190變頻器在施工升降機(jī)上的應(yīng)用

    下面主要介紹英威騰CHV190起重變頻器在某知名升降機(jī)廠家的使用情況。

   （1）設(shè)備相關(guān)參數(shù)介紹見(jiàn)表1。
  
                  

  （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(wú)對(duì)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(lái)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(duì)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(guò)制動(dòng)電阻消耗。

    電氣系統(tǒng)

    電氣控制系統(tǒng)略圖，如圖1所示。
   
             
  
                    

    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(duì)升降機(jī)的起停控制、上下運(yùn)行、快慢行走、開(kāi)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。CHV190系列起重機(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(kāi)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(duì)升降機(jī)的完美控制。依據(jù)此公司升降機(jī)對(duì)變頻器的功能性能要求，CHV190專用變頻器的周邊接線圖設(shè)計(jì)及具體操作，如圖2所示。

    （3）變頻器周邊連接圖內(nèi)容說(shuō)明見(jiàn)表2。

                             

    （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)置見(jiàn)表3。

表3
功能碼功能含義參數(shù)設(shè)置功能描述備注
P0.00 速度控制模式0/1
0：無(wú)PG矢量控制（SVC）
1：有PG矢量控制（VC）
兩種控制模式，全部進(jìn)行了調(diào)試。
P0.01 運(yùn)行指令通道1 端子指令通道
P0.02 速度指令選擇4 多段速端子給定采用兩段速控制
P0.03 最大輸出頻率60.00 最大頻率60Hz 對(duì)應(yīng)42m/min的升降機(jī)運(yùn)行速度
P1.01 多段速分級(jí)給定1 28.0 最大頻率的28%（低速） 運(yùn)行頻率16.8Hz
P1.02 多段速分級(jí)給定2 100.0 最大頻率的100%（高速） 運(yùn)行頻率60Hz
P1.09 直線加速時(shí)間6.0 6秒加速時(shí)間
P1.10 直線減速時(shí)間2.0 2秒減速時(shí)間
P1.15 起動(dòng)開(kāi)始頻率1.50 起動(dòng)頻率為1.5HZ 在無(wú)PG矢量控制時(shí)使用，確保升降機(jī)
起動(dòng)瞬間不溜鉤
P1.16 起動(dòng)頻率保持時(shí)間0.2 起動(dòng)頻率的保持時(shí)間為0.2秒
電機(jī)參數(shù)組
P2.01 電機(jī)額定功率33.0 為3臺(tái)11kW電機(jī)的功率總和
P2.02 電機(jī)額定頻率50.00 額定頻率為50Hz
P2.03 電機(jī)額定轉(zhuǎn)速1395 額定轉(zhuǎn)速為1395RPM
P2.04 電機(jī)額定電壓380 額定電壓為380V
P2.05 電機(jī)額定電流70.5 額定電流為3臺(tái)電機(jī)的電流總和
P2.07 電機(jī)定子電阻0.123 通過(guò)參數(shù)自學(xué)習(xí)得到相關(guān)參數(shù)
P2.08 電機(jī)轉(zhuǎn)子電阻0.249
P2.09 電機(jī)定、轉(zhuǎn)子電感23.4
P2.10 電機(jī)定、轉(zhuǎn)子互感22.8
P2.11 電機(jī)空載電流30.74
輸入輸出端子組
P5.00 HDI1輸入類型選擇1 HDI1為開(kāi)關(guān)量輸入
P5.02 S1端子功能選擇1 正轉(zhuǎn)運(yùn)行，升降機(jī)上行
P5.03 S2端子功能選擇2 反轉(zhuǎn)運(yùn)行，升降機(jī)下行
P5.04 S3端子功能選擇7 外部故障輸入
P5.05 S4端子功能選擇6 故障復(fù)位
P5.06 S5端子功能選擇8 多段速端子1
S5閉合為低速段
S5和HDI1閉合為高速段
P5.07 HDI1端子功能選擇9 多段速端子2
P6.04 RO1輸出選擇4 故障輸出故障輸出時(shí)，抱閘輸出有效。
P6.05 RO2輸出選擇7 抱閘輸出
抱閘控制邏輯
P8.04 抱閘、接觸器控制選擇（只適
合端子指令通道）
1 抱閘由變頻器控制，接觸器由外部控制器控制
P8.05 抱閘合閘延時(shí)0s 該時(shí)間可以配合停機(jī)抱閘頻率來(lái)調(diào)整
P8.06 抱閘松閘延時(shí)0s
P8.09 停機(jī)抱閘頻率3Hz 對(duì)于開(kāi)環(huán)矢量控制，該頻率可以有效防止停機(jī)抱閘時(shí)溜鉤
P8.16 停機(jī)延時(shí)時(shí)間0.2s 定義變頻器抱閘合閘信號(hào)輸出后。變頻器可以持續(xù)維持輸出轉(zhuǎn)矩的時(shí)間，用來(lái)消除停機(jī)時(shí)溜鉤問(wèn)題。
制動(dòng)單元設(shè)定
制動(dòng)單元控制板上，S1位置，撥碼開(kāi)關(guān)為4位可關(guān)斷的機(jī)械開(kāi)關(guān)，從左至右分別為1、2、3、4位。不同撥碼方式對(duì)應(yīng)不同的制動(dòng)使用率和制動(dòng)電壓。第一位對(duì)應(yīng)制動(dòng)使用率，后三位對(duì)應(yīng)不同制動(dòng)電壓。具體使用請(qǐng)參考英威騰公司《DBU制動(dòng)單元使用說(shuō)明書(shū)》。
出場(chǎng)設(shè)定值0010 出廠設(shè)定制動(dòng)使用率為50%，制動(dòng)電壓為680V
現(xiàn)場(chǎng)使用值1001 設(shè)定制動(dòng)使用率為100%，制動(dòng)電壓為660V

    ◇ 調(diào)試及現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試波形

    檢查接線正確無(wú)誤，試運(yùn)行后一切正常后，需對(duì)電機(jī)進(jìn)行參數(shù)自學(xué)習(xí)。

    對(duì)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(tái)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(tái)電機(jī)之和；

    （3）輸入合理的自學(xué)習(xí)加減速時(shí)間。

    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(chǎng)情況，以防意外發(fā)生。

    在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)閉環(huán)矢量控制和開(kāi)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(wú)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(chǎng)記錄波形：

    滿載測(cè)試運(yùn)行1（34m/min）

    運(yùn)行中相關(guān)參數(shù)的動(dòng)態(tài)捕捉及說(shuō)明，如圖3所示。

    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(guò)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(kāi)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(kāi)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(guò)程。從圖3可以看出，變頻器運(yùn)行中的各項(xiàng)參數(shù)狀態(tài)正常。

    滿載運(yùn)行測(cè)試2（42m/min）

    運(yùn)行中相關(guān)參數(shù)的動(dòng)態(tài)捕捉及說(shuō)明，如圖4所示。

    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(guò)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(kāi)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(kāi)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(guò)程。從圖4可以看出，變頻器運(yùn)行中的各項(xiàng)參數(shù)狀態(tài)正常。

    經(jīng)過(guò)2個(gè)月的老化和可靠性測(cè)試，英威騰CHV190系列起重專用變頻器在升降機(jī)上的應(yīng)用達(dá)到了客戶對(duì)性能、功能和質(zhì)量的要求，客戶非常滿意。

    ◇ 變頻升降機(jī)的優(yōu)勢(shì)

    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：

    效率高，最高運(yùn)行速度可達(dá)傳統(tǒng)升降機(jī)兩倍.

    無(wú)極調(diào)速有效解決結(jié)構(gòu)和機(jī)構(gòu)的沖擊，延長(zhǎng)齒輪、齒條、滾輪等機(jī)械結(jié)構(gòu)的使用壽命。

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

    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(duì)司機(jī)的要求。

    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(lái)經(jīng)濟(jì)效益。

    ◇ 結(jié)束語(yǔ)

    隨著高層、超高層建筑的不斷增多，對(duì)升降機(jī)要求越來(lái)越高，而變頻驅(qū)動(dòng)技術(shù)在升降機(jī)中的應(yīng)用，可以很好解決普通升降機(jī)的不足。

    摘自《自動(dòng)化博覽》2010年第五期