全变频调速技术在门式起重机中的应用

刘󰀁清󰀁何禹崇

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1湖南建工集团总公司󰀁长沙󰀁410004󰀁2湖南长铁装卸有限公司󰀁长沙󰀁410004

󰀁󰀁文章编号:1001-0785(2010)02-0051-03

器,可编程控制器根据这一信息设定为恒功率工作方式,并将变频器设置为空钩工作状态,实现变频器输出频率在0~100Hz内调节,从而实现了轻载高速的工作效率。

(2)恒转矩调速方式

当起重量为1󰀁2~50t时,由重量测控仪将这一信息送到可编程控制器,由可编程控制器设定为恒转矩工作方式,使变频器输出电流的频率在0~50Hz内调节,确保在重载情况下变频器能提供额定的起升转矩。

利用旋转编码器和PG矢量控制,在0速时实现全转矩控制,有效地防止了电动机由于起动力矩不足而产生重物滑落事故。2󰀁3󰀁大、小车变频控制系统

系统由大、小车变频器、可编程控制器及控制电路组成。具有各挡走行速度切换实现无级调速、限位控制保护、平滑加减速运行等特点。

1󰀁问题提出

目前,铁路货场的门式起重机所采用的电器系统绝大部分仍属由凸轮控制器或联动台操作的调阻调速系统。然而,随着交流电机调速技术的发展,这种传统的电气系统面临着极大的冲击和挑战。在起重机械这一特殊领域,变频调速技术已经具备取代旧的电气系统的条件。从而使起重机电控技术出现了质的飞跃。

全变频调速门式起重机,是将变频调速技术、可编程控制技术溶入起重机的电控系统,根据用户的需要,结合目前铁路装卸机械的现况,我们曾先后对中储股份衡阳公司物流货场36t门式起重机,广铁集团株洲站铁路货场、长沙北站树木岭铁路货场50t门式起重机应用了全变频调速技术。

2󰀁全变频调速控制系统的组成

系统主要由主配电回路、起升变频电路、大车和小车变频电路3部分组成。2󰀁1󰀁主配电回路

主回路和保护控制回路实现系统的起动和停止控制,并具有失压保护功能。

照明回路实现整车照明线路的控制,并提供检修和空调器的电源。

2󰀁2󰀁起升变频调速控制系统

主要由变频器、可编程控制器、起升重量测控仪和旋转编码器等组成。变频器采用恒功率和恒转矩2种调速方式。

(1)恒功率调速方式

由重量测控仪测量重量信号,并判别范围(1󰀁2t以下),然后送出编码信息给可编程控制

󰀁󰀂起重运输机械 󰀁2010(2)

3󰀁起升电动机的选用

3󰀁1󰀁变频调速对电动机的要求

采用变频调速时,由于变频器输出波形中高次谐波的影响以及电机转速范围的扩大产生有与在工频电源下传动时不同的特征。主要反映在功率因数、效率、输出力矩、电机温升、噪声及振动等方面。随着高开关频率IGBT等电子器件的使用,PWN调制、矢量控制方法的应用,使变频器输出波形、谐波成分、功率因数及使用效率得到了很大的改善,有效地提高了变频控制电机的低速区转矩。同时由于变频控制软件的优化使用,使电机可以避开共振点,解决了系统在大调速区间内可能发生的共振问题。目前国内推出的变频专用电机由普通电机加独立风扇组成,以解决电

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机在低速运转过程中自冷风扇风量不足而引起的电机过热问题。

3󰀁2󰀁电动机的选型

根据起重量36t、起升速度8󰀁5m/min等参数,选用63kW、8极电机。根据起重量50t、起升速度9󰀁28m/min等参数,选用90kW、8极电机。

考虑采用变频调速时,变频器的性能和电动机自身运行工况的改变,如调速范围加宽、温升等原因,一般电机难以满足要求,故必须采用变频电动机。

变频电动机额定电压为380V,变频范围1~100Hz。1~50Hz为恒转矩调速,50~100Hz为恒功率调速。电动机低速性能好,低速时转矩平滑,无爬行现象。电机外壳防护等级为IP54,也可按用户需要制成IP55,基准工作制为S1,绝缘等级为F级,也可以根据用户要求制成H级。

靠性和寿命。

(5)整个系统可以做到无触点、无刷控制运行,大大提高系统的可靠性。

(6)由于变频器具有过电流、电机过热、欠

电压、接地故障、防止失速、缺相、制动单元过热等保护功能,简化了系统的安全保护电路,大大提高系统的安全性和可靠性。

6󰀁应用效果分析

采用变频调速和可编程控制技术控制起重机起升机构,大、小车运行系统,不仅可以明显提高起重机的安全性、可靠性,而且可以提高装卸作业效率,降低能源消耗及维护费用,减轻劳动强度,满足其工况和作业需要,适应笨重或大件货物装卸作业的要求。该技术具有以下几方面优点:

(1)安全平稳

变频调速技术使门式起重机在起动、运行和制动的全过程中平稳可靠、无冲击。

(2)提高作业效率

起升速度可根据载荷的大小在设定范围内自动实现∀轻快重慢#的变化。载荷在16t以上时,速度为10󰀁4m/min,相当于双起升机构时的主钩速度;1󰀁2~16t时为15m/min相当于双起升机构时的副钩速度;1󰀁2t以下时为20m/min,实现了轻(空)钩时快速运行,提高作业效率。

(3)减轻小车自重

只需装设1套起升机构(一般情况下,起重量20t及以上的门式起重机都装设主、副2套起升机构),可减轻小车自重约3~4,t提高了载荷与起重机自重之比。

(4)操作可靠

故障率低,减少维护工作量,噪声小,大大改善了操作工人的工作环境,受到用户普遍欢迎。

(5)节约能源

省电、节约能源20%以上。在同等外部条件下同吨位的全变频起重机所耗费的电能比传统电阻调速起重机少20%以上,既为用户控制了成本,又为社会节约了能源。

参考文献

[1]张质文,虞和谦,王金诺,等󰀁起重机设计手册

[M].北京:中国铁路出版社,1998.

󰀂起重运输机械 󰀁2010(2)

4󰀁变频器的选用

根据起重机的起升系统起动转矩大、起停频繁、能量变化剧烈等特点,经多方比较,和市场

调查,决定起升机构选用ABB公司生产的ACS800变频器,大、小车走行机构选用安川VarispeedF7变频器,该变频器具有较合理的价格、完善的理论计算书及辅件推荐值,便于用户合理选用。

与变频器使用相配套的可编程控制器、人机界面触摸屏、旋转编码器、制动单元、制动电阻和低压电器等都选用西门子或施耐德公司生产的电器元件。

5󰀁变频调速控制系统性能特点

(1)调速范围大,具有极低的稳定就位速度,低速时可重载长期运行。

(2)运行中,由于速度是无级过渡,几乎不产生机械冲击。

(3)停车时,采用变频器制动减速后,再机械制动,停车更加平稳,大大提高制动器的使用寿命。如起升机构采用闭环控制,则可以做到起升吊钩0速恒转矩。

(4)电机采用低频起动,起动电流小于1󰀁5倍额定电流,减少对电网容量的要求,降低电机频繁起动制动、正反转引起的发热,提高电机可!

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基于排队论模型的RFID物流信息系统识别

陈汝斌󰀁赵鹏飞󰀁方群玲󰀁赵俊生中北大学机械工程与自动化学院󰀁太原󰀁030051

󰀁󰀁文章编号:1001-0785(2010)02-0053-02󰀁󰀁RFID在我国物流领域的应用虽然刚刚起步,由于RFID技术免除了跟踪过程中的人工干预,在节省大量人力的同时可极大提高工作效率,所以对物流和供应链管理具有巨大的吸引力。现已有多种形式:(1)在企业内部,如在自动化立体仓库的托盘上安置射频标签,可以明显提高管理的精细化程度;(2)用在1条供应链上,流程中使用了射频标签,降低了管理成本,提高了产品质量,改善了库存的调度水平;网络中应用。

(3)在较大范围的

图2󰀁多路存取通道

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2󰀁设备选型

XCAF-12L型天线,频率范围902~928MHz;XCRMF-804型读写器模块;电子标签若干个。

1󰀁射频识别系统中的3种不同的通信形式

射频识别系统3种不同的通信形式:

(1)∀无

线广播#式,即1个读写器的阅读范围内存在多

个电子标签,读写器发出的数据流同时被多个电子标签接收,见图1。(2)在读写器的作用范围内有多个电子标签同时传输数据给读写器,这种通信形式被称为多路存取通信,见图2。(3)多个读写器同时给多个电子标签发送数据,这种情况很少遇到。

3󰀁排队论模型

对排队系统中的每个应答器的状态可以用3个变量反映:与前一个应答器信息到达的时间间隔、在排到自己服务前的等待时间以及服务时间。M/D/1模型中顾客到达时间间隔服从负指数分布,为定长服务时间,不受其他因素影响。开始服务前的等待时间则受到排在前面的应答器的状态影响。更新算法可以表示为

IF

interval(i)=wait_time(i-1)+server_time(i-1)

THEN

wait_time(i)=wait_time(i-1)+server_time

图1󰀁无线广播方式

*󰀁中北大学07年校青年科学基金

(i-1)-interval(i)

[2]满永奎󰀁通用变频器及其应用[M].北京:机械工业

出版社,1995.

[3]王兆义󰀁可编程控制教程[M].北京:机械工业出版

社,1998.

[4]ASC800提升机传动控制固件手册[M].北京:ABB

电气传动系统有限公司.󰀁󰀂起重运输机械 󰀁2010(2)

[5]VarispeedF7使用说明书[M].北京:安川电机株式

会社.作󰀁󰀁者:刘󰀁清

地󰀁󰀁址:湖南长沙湖南建工集团总公司邮󰀁󰀁编:410004收稿日期:2009-03-23

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