一、引言

現(xiàn)在，我國(guó)的建筑用塔吊已越來(lái)越普遍，從普通的多層建筑、房地產(chǎn)工程、高層建筑到大型的鐵路工程、橋梁工程、電力工程、水利工程，到處都有塔吊的應(yīng)用。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、微電子技術(shù)、程控語(yǔ)言控制技術(shù)都在塔吊上得到了應(yīng)用。其中起升機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、牽引機(jī)構(gòu)的控制發(fā)展趨勢(shì)是采用變頻器控制。

二、塔吊設(shè)備概況

深圳一家建筑工地采用QTZ160（6518）塔式起重機(jī)（俗稱：塔吊），該機(jī)特色有：最大工作幅度65m，最大起升高度200m。 

1、起升機(jī)構(gòu) 

用于拖動(dòng)重物做上升或下降的起升運(yùn)動(dòng)，由電機(jī)、減速裝置、卷筒和制動(dòng)器組成，起升機(jī)構(gòu)電機(jī)型號(hào)為YZRSW280-4/8型雙速繞線電機(jī)。起升機(jī)構(gòu)有五種速度，實(shí)現(xiàn)輕載高速，重載低速。

2、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 

回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)共兩套，對(duì)稱布置在回轉(zhuǎn)支承兩旁，由2臺(tái)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)， 經(jīng)行星齒輪減速機(jī)帶動(dòng)小齒輪，從而帶動(dòng)塔機(jī)上部的起重臂、平衡臂左、右回轉(zhuǎn)， 在電機(jī)尾部帶有盤式制動(dòng)器，盤式制動(dòng)器處于常開狀態(tài)，回轉(zhuǎn)制動(dòng)器用于有風(fēng)狀態(tài)下，將工作或頂升時(shí)的塔機(jī)定位在規(guī)定的方位，嚴(yán)禁用制動(dòng)器停車。其配套電機(jī)參數(shù)：

回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是具有較大的慣性沖擊，啟動(dòng)過(guò)快沖擊大，停車和打反轉(zhuǎn)都不允許過(guò)快過(guò)急，否則不僅運(yùn)轉(zhuǎn)不平穩(wěn)，還會(huì)損壞機(jī)構(gòu)。 

3、牽引機(jī)構(gòu) 

牽引機(jī)構(gòu)是載重小車變幅的驅(qū)動(dòng)裝置，起重變幅時(shí)由電機(jī)經(jīng)由行星減速機(jī)(電機(jī)另一頭裝有電磁盤式制動(dòng)器) 帶動(dòng)卷筒，通過(guò)鋼絲繩， 使載重小車以0~55米/分的速度在起重臂軌道上往返運(yùn)動(dòng)。牽引繩有兩根，兩根繩的一端分別固定在牽引卷筒的兩端， 經(jīng)纏繞后分別向起重臂的前后引出，經(jīng)起重臂臂根和起重臂臂端導(dǎo)向滑輪后， 兩根繩的另一端固定在載重小車上。變幅時(shí)靠這兩根繩一收一放來(lái)保證載重小車正常工作。載重小車運(yùn)行到最小和最大幅度時(shí)， 卷筒上兩根鋼絲繩的圈數(shù)均不得小于3圈。其配套電機(jī)參數(shù)：

三、塔吊設(shè)備傳統(tǒng)的控制劣勢(shì)分析

傳統(tǒng)的控制方式多采用交流繞線式電機(jī)串電阻的方法啟動(dòng)和調(diào)速，有如下劣勢(shì)： 

1. 由于長(zhǎng)期重載運(yùn)行，頻繁正、反轉(zhuǎn)，沖擊電流很大，易降低電機(jī)絕緣和損壞電氣元件，造成檢修成本高及器件老化。

2. 故障率高，電機(jī)的滑環(huán)、碳刷及接觸器經(jīng)常損壞，接觸器的觸頭燒毀、碳刷冒火、電機(jī)及電阻燒毀現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，造成維修量及維護(hù)費(fèi)用很高。

3. 線路復(fù)雜，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的軸承經(jīng)常需要更換； 

4. 效率低，滿載時(shí)功率因數(shù)為0.81左右，實(shí)際運(yùn)行功率因數(shù)遠(yuǎn)低于0.8。

5. 安全系數(shù)低，在由快速向慢速轉(zhuǎn)換時(shí)機(jī)械沖擊大，經(jīng)常發(fā)生打齒現(xiàn)象，造成慢速電機(jī)制動(dòng)失靈，非常危險(xiǎn)，偶爾也會(huì)出現(xiàn)折軸的現(xiàn)象，故障率較高，對(duì)生產(chǎn)影響大； 因此，采用變頻器拖動(dòng)三相異步電機(jī)的控制方式取代傳統(tǒng)調(diào)速方式，可以從根本上解決塔吊故障率高的問(wèn)題，而且技術(shù)先進(jìn)、節(jié)能顯著，是塔吊理想的傳動(dòng)控制裝置。

四、調(diào)試過(guò)程中遇到的問(wèn)題及解決辦法

1、起升機(jī)構(gòu) 

升降機(jī)在下行過(guò)程中電機(jī)做負(fù)功，導(dǎo)致變頻器的主回路電壓會(huì)很高，所以必須加制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻來(lái)釋放升降機(jī)在下行過(guò)程中產(chǎn)生的能量。對(duì)于KE300A系列變頻器，18.5KW以下都內(nèi)置了制動(dòng)單元，只加制動(dòng)電阻即可。參數(shù)P9-04為制動(dòng)閥值，出廠值為130%；變頻器的標(biāo)準(zhǔn)母線電壓為540V， 540V*130% = 702V也就是說(shuō)，當(dāng)變頻器的母線電壓達(dá)到702V的時(shí)候，會(huì)打開制動(dòng)閥。如果變頻器還會(huì)出 現(xiàn)過(guò)壓（E-05/E-06/E-07）報(bào)警，可適當(dāng)把P9-04參數(shù)調(diào)小，降低制動(dòng)打開閥值。 由于升降機(jī)在整個(gè)下行過(guò)程中長(zhǎng)時(shí)間制動(dòng)，所以制動(dòng)電阻要適當(dāng)?shù)倪x大一些，否則電阻 溫度會(huì)很高，造成系統(tǒng)的異常。 

2、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 

1、啟動(dòng)過(guò)程旋轉(zhuǎn)臂偶爾出現(xiàn)抖動(dòng)（41Hz，吊了1噸重物），主要因?yàn)閱?dòng)時(shí)輸出力矩不夠造成，通過(guò)更改轉(zhuǎn)矩提升參數(shù)，電動(dòng)機(jī)從未出現(xiàn)過(guò)抖動(dòng)等現(xiàn)象。

2、因?yàn)閼T性沖擊比較大，按10%制動(dòng)頻度計(jì)算出剎車電阻功率偏小，造成停不下來(lái)，這時(shí)塔吊司機(jī)習(xí)慣打反轉(zhuǎn)，使變頻器經(jīng)常跳過(guò)壓故障。通過(guò)將剎車電阻功率放大2倍后正常使用。

五、總結(jié)KE300A變頻器優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)

KE300A變頻器在現(xiàn)場(chǎng)使用中，取得了效率高、故障率低等非常好的效果，得到客戶的一致認(rèn)可?？偨Y(jié)方案優(yōu)勢(shì)如下： 

01、能夠與機(jī)械剎車及安全回路配合使用，在改造系統(tǒng)中，能夠與原來(lái)的系統(tǒng)安全回路兼容，同時(shí)和各自類型機(jī)械剎車配合，最大限度保障了整個(gè)系統(tǒng)的安全。

02、寬電壓輸入，能滿足惡劣的電源環(huán)境要求。

03、采用模塊化設(shè)計(jì)，配置非常靈活；

04、主控系統(tǒng)采用32 bit高速DSP，集成無(wú)PG矢量控制，V/f控制，轉(zhuǎn)矩控制；

05、高啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩：無(wú)PG矢量控制模式下，在0.5Hz時(shí)，可提供150%的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩；

06、 優(yōu)良的魯棒性能，可以確保負(fù)載能快速起停；

07、快速動(dòng)態(tài)響應(yīng)：無(wú)PG矢量控制模式下，動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間小于20ms

08、快速限流功能：可以快速將電流限制在保護(hù)點(diǎn)以內(nèi)，減少頻繁過(guò)流報(bào)警故障概率；

09、高功率因數(shù)輸出、無(wú)功功率損耗降低、軟起動(dòng)時(shí)無(wú)大電流沖擊；

10、具有故障自動(dòng)復(fù)位、掉電復(fù)位功能，保證生產(chǎn)連續(xù)及生產(chǎn)效率；

11、采用先進(jìn)的功率模塊驅(qū)動(dòng)方式，功率因數(shù)高，能有效抑制諧波，消除變頻器運(yùn)行時(shí)對(duì)外圍控制回路和傳感器的干擾；

12、完善的保護(hù)功能：過(guò)電壓/欠電壓保護(hù)、變頻器過(guò)熱保護(hù)、接地故障保護(hù)、短路保護(hù)、 過(guò)流保護(hù)、過(guò)載保護(hù)等。

六、結(jié)束語(yǔ)

KE300A開環(huán)矢量變頻器在塔吊的應(yīng)用，實(shí)際上很好地解決了塔吊上的起升、回轉(zhuǎn)、牽引機(jī)構(gòu)的控制問(wèn)題。并且采用變頻器控制以后使系統(tǒng)控制更為簡(jiǎn)單，控制系統(tǒng)具有多重保護(hù)，使系統(tǒng)更加安全可靠。