1、目前起重機(jī)控制的現(xiàn)狀據(jù)有關(guān)報(bào)道，國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家的起重機(jī)，很多都采用變頻調(diào)速系統(tǒng)控制。即使在發(fā)展中國(guó)家的比例也比較高。我國(guó)雖然近幾年對(duì)傳統(tǒng)的起重機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行了一些變頻調(diào)速系統(tǒng)改造，并且很多起重機(jī)生產(chǎn)廠家開(kāi)始采用變頻調(diào)速系統(tǒng)，但絕大部分用戶(hù)仍然使用傳統(tǒng)的“繞線式電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速系統(tǒng)”方式（以下簡(jiǎn)稱(chēng)傳統(tǒng)的調(diào)速系統(tǒng)）。2、傳統(tǒng)的調(diào)速系統(tǒng)存在的問(wèn)題2.1傳動(dòng)性能差傳統(tǒng)的調(diào)速系統(tǒng)，雖然轉(zhuǎn)子串接電阻實(shí)現(xiàn)了調(diào)速功能（也是有級(jí)的），但因?yàn)椴荒芨淖兺睫D(zhuǎn)速，致使傳動(dòng)系統(tǒng)機(jī)械特性很軟，從而使速度的穩(wěn)定性和調(diào)速精度很差。而且大車(chē)通常有兩臺(tái)或四臺(tái)甚至多臺(tái)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，更由于負(fù)載的變化、軌道的平整度、電動(dòng)機(jī)參數(shù)的分散性等導(dǎo)致大梁扭動(dòng)和行車(chē)上的電控設(shè)備的震動(dòng)大，不但惡化了操作人員的工作環(huán)境容易疲勞導(dǎo)致操作失誤，也降低了整個(gè)設(shè)備的使用壽命、穩(wěn)定性、可靠性。2.2可靠性差◆接觸器頻繁分、合，尤其操作人員頻繁靠反接制動(dòng)來(lái)穩(wěn)鉤（接觸器在大電流情況下頻繁分、合），經(jīng)常造成接觸器觸點(diǎn)的燒結(jié)和電阻燒毀?！舯Ｗo(hù)措施不完善，易發(fā)生電動(dòng)機(jī)燒毀的現(xiàn)象。◆制動(dòng)閘皮承受比較大的沖擊，磨損嚴(yán)重，需要經(jīng)常檢修、更換?！羝鹬貦C(jī)的使用環(huán)境一般比較惡劣，并且繞線式電動(dòng)機(jī)本身具有電刷、滑環(huán)等薄弱環(huán)節(jié)，需要經(jīng)常進(jìn)行維護(hù)、維修。2.3增加能耗起重機(jī)經(jīng)常在低速狀態(tài)下運(yùn)行，大量的轉(zhuǎn)差功率消耗在轉(zhuǎn)子串接的電阻上（一般情況下可占總能耗的20%以上），從節(jié)能和經(jīng)濟(jì)兩方面來(lái)講，都不可取。2.4增加了使用維修成本設(shè)備使用壽命的縮短，以及可靠性差造成的停機(jī)，不但增加了維護(hù)工作量，而且導(dǎo)致設(shè)備使用成本的增加。2.5危險(xiǎn)性也比較高。起重機(jī)屬于位能性負(fù)載，對(duì)安全性要求很高。上述所有問(wèn)題，都是采用繞線式電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速系統(tǒng)原理本身引起的。最終表現(xiàn)為設(shè)備的生產(chǎn)率受到限制（經(jīng)常出故障處于停機(jī)、維修狀態(tài)）、維護(hù)工作量大、使用維修成本上升。二、變頻調(diào)速系統(tǒng)改造下面以我公司為某廠起重機(jī)變頻系統(tǒng)改造為例，介紹變頻器在起重機(jī)行業(yè)的應(yīng)用。1、設(shè)備改造總體要求■改造范圍現(xiàn)有電控柜全部拆除，采用新控制柜；聯(lián)動(dòng)操作臺(tái)更換；有電纜更換；配電屏更換；現(xiàn)場(chǎng)燈光、開(kāi)車(chē)警示、上下車(chē)聯(lián)絡(luò)回路等保持不變；現(xiàn)場(chǎng)各檢測(cè)開(kāi)關(guān)如大車(chē)左右極限、小車(chē)前后極限、主、副起升機(jī)構(gòu)的限位全部保留。■改造要求盡量保留現(xiàn)有操作方式，以利操作人員操作；各機(jī)構(gòu)改造后，仍為四檔速度，各檔級(jí)速度可以根據(jù)需要無(wú)級(jí)調(diào)整；采用PLC和工業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)總線，減少接線和故障率；生產(chǎn)力不得降低；主副起升機(jī)構(gòu)沒(méi)有溜鉤現(xiàn)象；系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)具有抗震動(dòng)和電網(wǎng)電壓波動(dòng)能力；完善的保護(hù)功能；詳細(xì)工作狀態(tài)和故障信號(hào)顯示，便于操作人員監(jiān)視、操控和維護(hù)人員維護(hù)；利用設(shè)備大修時(shí)間完成原設(shè)備的拆除和新設(shè)備的安裝、調(diào)試。2、改造方案參見(jiàn)以下“主回路方案圖”和“控制方案圖”。3、控制原理3.1主回路全部采用ABB公司生產(chǎn)的ACS600系列變頻器（起升機(jī)構(gòu)采用ACC600提升專(zhuān)用變頻器）。ABB變頻器采用直接轉(zhuǎn)矩控制（DTC）方式。這種控制方式采用實(shí)時(shí)計(jì)算的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速構(gòu)成轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)系統(tǒng)，其動(dòng)、靜態(tài)精度高（控制精度優(yōu)于正負(fù)5%）；在轉(zhuǎn)矩響應(yīng)方面，比非DTC控制方式變頻器快許多（轉(zhuǎn)矩響應(yīng)響應(yīng)時(shí)間≤5ms），并克服了傳統(tǒng)調(diào)速系統(tǒng)和轉(zhuǎn)矩開(kāi)環(huán)變頻器低速段輸出轉(zhuǎn)矩不足的問(wèn)題，其零速轉(zhuǎn)矩可達(dá)200%。這些特點(diǎn)充分保證了位能性負(fù)載的要求。ACC600提升專(zhuān)用變頻器除具有ACS600系列變頻器所有特點(diǎn)外，內(nèi)置了提升專(zhuān)用軟件（相應(yīng)配備了各種接口可選，比如本地控制、總線控制、端子控制。其中端子控制又分為電動(dòng)電位器控制、無(wú)線電控制、手柄控制等多種控制模式），它還具有多種專(zhuān)用功能：予勵(lì)磁、轉(zhuǎn)矩驗(yàn)證、功優(yōu)化、閘控邏輯等特殊功能，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)外圍結(jié)構(gòu)，使整個(gè)系統(tǒng)簡(jiǎn)單清晰，安全性和可靠性也大為提高。對(duì)于多臺(tái)電機(jī)同時(shí)驅(qū)動(dòng)起升機(jī)構(gòu)的起重機(jī)，則可以采用多臺(tái)變頻器，利用內(nèi)置的主從提升功能實(shí)現(xiàn)。如果采用通用變頻器，上述的專(zhuān)用功能必須由控制系統(tǒng)完成，就使整個(gè)系統(tǒng)復(fù)雜化，而且降低穩(wěn)定性、可靠性。具體配置如下：■大車(chē)行走機(jī)構(gòu)采用兩臺(tái)變頻器，分別驅(qū)動(dòng)一臺(tái)電動(dòng)機(jī)。其中一臺(tái)為主機(jī)，另一臺(tái)為從機(jī)。利用主從應(yīng)用軟件，保證兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)的速度同步和負(fù)荷平衡，防止大梁扭動(dòng)和啃軌?！鲂≤?chē)機(jī)構(gòu)變頻器采用一臺(tái)變頻器。■主起升機(jī)構(gòu)和副起升機(jī)構(gòu)，分別采用一臺(tái)提升專(zhuān)用變頻器（ACC變頻器）。分別采用一臺(tái)光電編碼器，做速度反饋和控制檢測(cè)用。■所有變頻器，采用斬波器加制動(dòng)電阻實(shí)現(xiàn)制動(dòng)功能?！鏊凶冾l器配有各類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場(chǎng)總線接口。3.2控制系統(tǒng)采用PLC作為核心控制器件，采用工業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)總線，將PLC、遠(yuǎn)程I/O、各機(jī)構(gòu)變頻器、觸摸屏聯(lián)結(jié)起來(lái)，減少電纜投資，減少接線和維護(hù)工作量，減少故障點(diǎn)。　■遠(yuǎn)程I/O和觸摸屏安裝于司機(jī)室。接受操作人員的指令，顯示系統(tǒng)各種工況信息，以利于操作人員監(jiān)視、操作和方便維護(hù)人員故障診斷與維修?！鯬LC安裝于控制柜內(nèi)。接收現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)器件的狀態(tài)信息、變頻器等狀態(tài)信息，控制系統(tǒng)運(yùn)行?！鯬LC控制柜、變頻控制柜，以及電阻制動(dòng)柜安放在大梁上。4、應(yīng)當(dāng)注意的問(wèn)題4.1環(huán)境條件起重機(jī)的工作環(huán)境一般都比較差：導(dǎo)電粉塵、水濺、腐蝕性氣體、環(huán)境溫度高，有些情況海拔高度高等。無(wú)論是PLC、還是變頻器，都受環(huán)境溫度和海拔高度的影響比較大。因此必須嚴(yán)格按照相關(guān)使用條件使用，且考慮柜體的防護(hù)等級(jí)和通風(fēng)散熱方式。4.2旋轉(zhuǎn)編碼器建議起升機(jī)構(gòu)使用旋轉(zhuǎn)編碼器。一是作速度反饋用；二是作檢測(cè)控制用。很多用戶(hù)認(rèn)為變頻器的調(diào)速精度高，以起重機(jī)對(duì)速度的精度要求不高為由，為節(jié)省費(fèi)用、減小維護(hù)工作量往往不使用旋轉(zhuǎn)編碼器。這是認(rèn)識(shí)上的誤區(qū)。實(shí)際上，編碼器是用來(lái)提高低速情況下電動(dòng)機(jī)模型的速度和轉(zhuǎn)矩計(jì)算精度，保證轉(zhuǎn)矩驗(yàn)證、開(kāi)閉閘等功能，進(jìn)而保證系統(tǒng)安全和防止溜鉤。4.3抗干擾措施變頻器的使用，不可避免的會(huì)帶來(lái)一些干擾。因此必須采取一些合理的抗干擾措施，比如PLC和變頻器的安裝、電纜走線，應(yīng)充分考慮系統(tǒng)的EMC兼容性。5、系統(tǒng)改造后的效果根據(jù)改造后設(shè)備的運(yùn)行情況以及用戶(hù)的反饋信息，有以下幾個(gè)特點(diǎn)：5.1系統(tǒng)啟、制動(dòng)快速（相對(duì)于非DTC控制模式的變頻器）而且啟動(dòng)過(guò)程平穩(wěn)（可以明顯感覺(jué)到）。5.2故障率大為降低，維護(hù)工作量大為減少。用戶(hù)反映：多年以來(lái)，運(yùn)行穩(wěn)定、可靠；操作簡(jiǎn)單靈活；生產(chǎn)率比以前大為提高。5.3安全性明顯提高。有一次維護(hù)人員錯(cuò)誤短接了起升機(jī)構(gòu)的限位開(kāi)關(guān)，操作人員操作失誤造成起升機(jī)構(gòu)過(guò)卷，系統(tǒng)產(chǎn)生制動(dòng)保護(hù)，避免了事故發(fā)生。5.4系統(tǒng)維護(hù)方便。因?yàn)樘峁┝送晟?、詳?xì)的系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)信息和故障信息而使故障診斷變得十分容易，使維護(hù)工作簡(jiǎn)單快捷。5.5沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)溜鉤現(xiàn)象。三、結(jié)論起重機(jī)行業(yè)采用變頻器調(diào)速系統(tǒng)，不僅能滿足起重機(jī)工藝要求，而且克服了傳統(tǒng)調(diào)速系統(tǒng)存在的問(wèn)題。同時(shí)可以通過(guò)變頻器參數(shù)設(shè)置很多種保護(hù)功能，使系統(tǒng)保護(hù)更加完備。變頻調(diào)速系統(tǒng)的改造，一次性的成本投入是比較大的。但從節(jié)能、提高生產(chǎn)率、降低使用成本、提高安全性等方面來(lái)看，也就是說(shuō)綜合考慮性能、價(jià)格、經(jīng)濟(jì)等因數(shù)，是值得的。為了降低一次性的投入，據(jù)我們多年的經(jīng)驗(yàn)，可以采取如下措施：1、非位能性負(fù)載機(jī)構(gòu)如大車(chē)、小車(chē)，可以采用一臺(tái)變頻器驅(qū)動(dòng)兩臺(tái)電機(jī)；2、變頻器的選型要適當(dāng)；3、可以考慮利用原來(lái)的繞線式電機(jī)或者僅更換起升機(jī)構(gòu)的電機(jī)為變頻電機(jī)；4、可以不用PLC和現(xiàn)場(chǎng)總線。