：變頻器，施工升降機(jī)

一、引言

隨著我國建筑業(yè)的不斷發(fā)展，建筑施工機(jī)械化水平的不斷提高，對(duì)施工升降機(jī)的制造質(zhì)量和整機(jī)技術(shù)水平的要求也越來越高。普通升降機(jī)一般采用的是接觸器-繼電器控制方式，直接啟動(dòng)和機(jī)械抱閘強(qiáng)制制動(dòng)，啟制動(dòng)沖擊大，對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)和機(jī)構(gòu)的損壞大，電氣元件也易損壞，同時(shí)容易造成升降機(jī)里的物料跌落，既影響了施工速度也影響了施工企業(yè)的效益，特別是在人貨兩用施工升降機(jī)上，存在著極大的安全隱患。隨著用戶對(duì)施工升降機(jī)的性能和安全要求越來越高，傳統(tǒng)的控制方式已經(jīng)越來越感覺到力不從心。

鑒于以上的原因，國內(nèi)外的專業(yè)生產(chǎn)商在升降機(jī)的起升調(diào)速方式上進(jìn)行了較多的新加速應(yīng)用嘗試，如采用多級(jí)電動(dòng)機(jī)的調(diào)壓調(diào)速、引進(jìn)變頻調(diào)速等。逐漸地隨著變頻技術(shù)的不斷發(fā)展，它以絕對(duì)的優(yōu)勢超越了其它的任何調(diào)速方案，占據(jù)了主導(dǎo)地位。升降機(jī)采用變頻調(diào)速有著諸多優(yōu)點(diǎn)，例如，零速抱閘，對(duì)制動(dòng)器無磨損；任意低的就位速度，平層精度高；速度的平滑過渡，對(duì)機(jī)構(gòu)和結(jié)構(gòu)件無沖擊，提高了升降機(jī)的安全性；幾乎任意寬的調(diào)速范圍，提高了升降機(jī)的工作效率；節(jié)能的調(diào)速方式，減少了系統(tǒng)運(yùn)行的能耗等，正是因?yàn)檫@些明顯的特點(diǎn)和優(yōu)勢，使變頻器在升降機(jī)上得到了廣泛的應(yīng)用，這將對(duì)升降機(jī)的安全運(yùn)行和減少運(yùn)行能耗都有重要的意義。

二、升降機(jī)的結(jié)構(gòu)及控制：

施工升降機(jī)是一種用吊籠(或平臺(tái)、料斗)載人、載物沿導(dǎo)軌架或?qū)к壸魃舷逻\(yùn)輸?shù)氖┕C(jī)械。其廣泛用于建筑施工等領(lǐng)域，如工業(yè)、民用建筑、橋梁施工、井下施工、大型煙囪施工等場所運(yùn)輸物料及人員的理想設(shè)備，作為永久性或半永久性的施工升降機(jī)還可用于倉庫和高塔等不同場合。在高層建筑施工中垂直運(yùn)輸最繁忙的一種機(jī)械，已被公認(rèn)為高層建筑施工不可缺少的關(guān)鍵設(shè)備之一。

施工升降機(jī)主要組成部分如下：導(dǎo)軌架、吊籠、傳動(dòng)系統(tǒng)、附墻架、底架護(hù)欄、電氣系統(tǒng)、安全保護(hù)裝置、電纜供電裝置等。如圖1所示



1—地面防護(hù)圍欄門；2—開關(guān)箱；3—地面防護(hù)欄；4—導(dǎo)軌架標(biāo)準(zhǔn)節(jié)；5—吊籠門；6—附墻架；7—緊急逃離門；8—層站；9—對(duì)重；10—層門；11—吊籠；12—防墜安全器；13—傳動(dòng)系統(tǒng)；14—層站欄桿；15—對(duì)重導(dǎo)軌；16—導(dǎo)軌；17—齒條；18—天輪

三、升降機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1變頻調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)介紹

升降機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)由以下部分：盤式制動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)，變頻調(diào)速器，變頻器制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻，聯(lián)動(dòng)臺(tái)，電氣保護(hù)裝置等構(gòu)成。其控制過程是：操作聯(lián)動(dòng)臺(tái)上的速度轉(zhuǎn)換開關(guān)，選定速度擋，然后輸出信號(hào)給變頻器，改變頻率值，最終達(dá)到調(diào)速的目的。

3.2電控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.2.1電動(dòng)機(jī)的選取

當(dāng)傳動(dòng)系統(tǒng)的基本參數(shù)（如最大起重量、最高工作速度等）給定后，就可以對(duì)電動(dòng)機(jī)的級(jí)數(shù)和功率進(jìn)行確定和計(jì)算。施工升降機(jī)的起升機(jī)構(gòu)應(yīng)選擇適合頻繁起動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大的變頻電機(jī)。電動(dòng)機(jī)功率的選擇應(yīng)根據(jù)驅(qū)動(dòng)機(jī)械負(fù)載大小而定，其計(jì)算公式為：

                               P=WV/(η×10-3)                            （1）

式中 W———額定載荷重力+吊籠，繩索的重力

      V———運(yùn)行速度，m/s；

      η———機(jī)械效率（傳動(dòng)部分各部傳動(dòng)效率之積）。

由于升降機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩為恒轉(zhuǎn)矩特征，低頻時(shí)轉(zhuǎn)矩基本不變，要求電動(dòng)機(jī)和變頻器能低速運(yùn)行。因此，要加大電動(dòng)機(jī)功率或加設(shè)外部風(fēng)扇冷卻。

3.2.2變頻器的選取

當(dāng)系統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)確定后，就可著手進(jìn)行控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。首先是變頻器的選型，現(xiàn)在國內(nèi)外變頻器品牌不少，控制水平和可靠性差別較大。用于升降機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)，最好選用具有矢量控制或者直接轉(zhuǎn)矩控制，運(yùn)行穩(wěn)定，可靠性高的變頻器。由于變頻器品牌的不同，相同功率下變頻器的過載能力和額定電流值也不完全一致。所以，選擇變頻器容量時(shí)，不單要看額定功率的大小，還要校核額定工作電流是否大于電動(dòng)機(jī)的額定電流，一般的經(jīng)驗(yàn)是選用變頻器的容量比電動(dòng)機(jī)大一級(jí)，以深圳四方變頻器為例，在SC100型施工升降機(jī)中，每臺(tái)電動(dòng)機(jī)功率為11kW，則電機(jī)的功率為2×11=22kW，可選用四方30kW穩(wěn)定可靠的高性能V360 系列變頻器。

3.2.3制動(dòng)電阻的選取

作為升降用的變頻系統(tǒng)，其設(shè)計(jì)的重點(diǎn)在于電動(dòng)機(jī)處于回饋制動(dòng)狀態(tài)下的系統(tǒng)可靠性，因?yàn)檫@種系統(tǒng)出故障往往都發(fā)生在吊籠下降時(shí)的工況，如過電壓、超速、溜車等。變頻系統(tǒng)在整個(gè)重物下降過程中，電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)。再生電能返回至變頻器直流母線，此時(shí)通常采用直流側(cè)接入制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻器等耗能裝置，

可以用圖來表示升降機(jī)變頻系統(tǒng)各參數(shù)在下降過程中的變化狀況。

在勻速下降時(shí)電阻消耗的穩(wěn)態(tài)功率