馮業(yè)海

（南寧建起重設(shè)備制造有限公司　廣西　南寧市　530031）

變頻器在建筑施工升降機上的應(yīng)用研究

馮業(yè)海

（南寧建起重設(shè)備制造有限公司廣西南寧市530031）

如今，隨著城市進程的加快，城市建筑業(yè)的不斷發(fā)展，作為建筑施工必不可少的設(shè)備，升降機的使用正逐年增加。施工升降機被廣泛應(yīng)用于高層建筑、超高層建筑等建筑施工中，而變頻器在升降機中的應(yīng)用，實現(xiàn)了對升降機啟動速度的良好控制，減少起停機時的瞬間沖擊，保證安全的同時，又提高了工作效率。本文將從建筑施工中的升降機出發(fā)，探討變頻器在升降機上的應(yīng)用。

施工升降機；變頻器；應(yīng)用；分析

普通升降機一般采用的是接觸器-繼電器控制方式，直接啟動和機械抱閘強制制動，在控制系統(tǒng)、起動與剎車系統(tǒng)、平層系統(tǒng)等方面，存在啟動速度沖擊大，對電氣組件損害大，運行速度較低的問題。隨著用戶對施工升降機的性能及安全要求越來越高，傳統(tǒng)的控制方式已無法適應(yīng)高層建筑施工中垂直運輸?shù)母邚姸纫蟆?/p>

基于上述原因，隨著調(diào)速方式的不斷改進和變頻技術(shù)的不斷發(fā)展。變頻調(diào)速方式憑借著零速制動、無沖擊性能等絕對優(yōu)勢超越了其它的任何調(diào)速方案，成為目前主導(dǎo)的調(diào)速方式。

變頻器在建筑施工升降機中的應(yīng)用主要是在變頻調(diào)速技術(shù)、變頻調(diào)速系統(tǒng)方面的應(yīng)用。它是一種采用變頻技術(shù)與微電子技術(shù)相結(jié)合的方式，改變電源頻率，從而控制交流電動機的電力控制設(shè)備。通過設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)，合理地調(diào)整輸出電壓和頻率、一方面達到了節(jié)能的效果，另一方面，減少起制動沖擊、減少電能消耗和組件的損耗，使操作平穩(wěn)運行，提高工作效率。再加上其特有的過壓、過載等的保護功能，在施工升降機中得到廣泛使用。

1　升降機的結(jié)構(gòu)及控制

施工升降機又稱為施工電梯，用作載人載貨，載重量為1～3t，廣泛用于建筑施工等領(lǐng)域，如工業(yè)、民用建筑、井下施工、等場所，是高層建筑施工中的關(guān)鍵部分。同時施工升降機的安裝高度可隨建筑物的升高而加節(jié)，搬運靈活，可降低施工人員的勞動強度。

升降機的主要由底架、導(dǎo)軌架、吊籠、導(dǎo)軌、傳動系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、安全保護裝置、附墻架、底架護欄等部件組成。

2　變頻器在建筑施工升降機上的應(yīng)用——升降機變頻調(diào)速系統(tǒng)

2.1變頻調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

升降機變頻調(diào)速系統(tǒng)由制動裝置部分和控制系統(tǒng)組成。前者包括：制動電阻，異步電動機，變頻調(diào)速器，變頻器制動單元，聯(lián)動臺，電氣保護裝置等構(gòu)成。后者控制系統(tǒng)主要通過操作聯(lián)動臺上的速度轉(zhuǎn)換手柄，然后輸出信號給變頻器，由變頻器自動改變頻率值后，最終達到調(diào)速的目的。

制動電阻的選?。?/p>

在升降的過程中，變頻系統(tǒng)的設(shè)計重點在于電動機處于回饋制動狀態(tài)下的系統(tǒng)可靠性，特別是出現(xiàn)吊籠下降時的工況，就會引發(fā)系統(tǒng)障礙。當(dāng)在整個重物下降過程中，電機處于發(fā)電狀態(tài)，再生電能返回至變頻器直流母線，此時常采用制動電阻器等耗能裝置。

同時，可通過計算來表示升降機變頻系統(tǒng)在下降過程中各參數(shù)的變化情況。系統(tǒng)設(shè)置初期參數(shù)的精確值確定有一定難度。而在實際使用中，系統(tǒng)的減速特征是會隨現(xiàn)場的需要而改變的。電動機功率的40～70%之間，而制動電阻的阻值R可參照以下計算：

在勻速下降時電阻消耗的穩(wěn)態(tài)功率：Pe=ωmMeδ

2.2電動機的選取

單臺電機的參數(shù)設(shè)置主要考慮到使用電機的型號所涉及的額定功率、額定轉(zhuǎn)速、額定電流、制動器勵磁電壓、負載持續(xù)率等進行確定和計算。

施工升降機的起升電機應(yīng)選擇轉(zhuǎn)動慣量小、頻繁起動、起動轉(zhuǎn)矩大的變頻電機。

2.3變頻器的選取

在選定電動機后，就可進行控制系統(tǒng)的設(shè)計。首先是變頻器的選型。一方面，考慮單個變頻器，用于升降機的傳動系統(tǒng)，最好選用具有直接轉(zhuǎn)矩控制或者矢量控制，運行穩(wěn)定的變頻器。另一方面，考慮到不同品牌變頻器即使在同樣功率下，其過載能力和額定電流值都有所差異的情況，應(yīng)選用變頻器的容量比電動機大一級的變頻器。如：在SC200型施工升降機中，每臺電動機功率為11kW，則電機的功率為3×11=33kW，可選用37kW的變頻器。

2.4制動單元

制動單元主要用于當(dāng)直流回路中的電壓過高，制動單元（制動三極管）將自動導(dǎo)通，通過制動電阻放電，將直流回路中的能量以熱能的形式消耗，避免因電容電壓不斷的升高導(dǎo)致過電壓保護電路動作。

由變頻器、機械負載和異步電動機所組成的變頻調(diào)速傳動系統(tǒng)，電動機的減速或所傳動的位能負載下放時，異步電動機將處于再生發(fā)電制動狀態(tài)，負載的機械能將轉(zhuǎn)換為電能，部分能量將導(dǎo)致直流回路中的儲能電容器電壓上升。當(dāng)電壓升高到一定值時，變頻器的過電壓保護電路動作，切斷變頻器的輸出，使電動機處于自由減速狀態(tài)。

2.5錯相檢測模塊

錯相缺相的檢測被運用于電源接地故障檢測、缺相檢測等方面。在三相交流電機中，當(dāng)電源缺相時，電機將停止運轉(zhuǎn)，在斷相的相線上，電流互感線圈將感應(yīng)出電勢，從而發(fā)出故障信號。

2.6GPS遠程控制功能

在GPS遠程控制系統(tǒng)中，變頻器主要用作于遠程控制器。既能實現(xiàn)較遠距離操作與觀察，又能減少對其他設(shè)備的干擾。另外變頻器遠程控制器可通過外置按鈕的操作，可接入計算機控制系統(tǒng)。

3　升降機變頻調(diào)速系統(tǒng)調(diào)試

3.1變頻調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)試

變頻調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)試可分為三步，在確保電路及控制電路接線正確的前提下：①通過變頻器上的面板操作設(shè)置電機的參數(shù)；②在辨識電機完后，設(shè)置輸出頻率，控制模式，加減速時間，繼電器RO1輸出方式等；③在參數(shù)設(shè)置完成后，進行空載調(diào)試、額定負載調(diào)試以及125%額定負載調(diào)試。同時要注意下滑的情況，一旦發(fā)生可適當(dāng)調(diào)高抱閘頻率，其頻率一般在0.15～2Hz內(nèi)。

3.2升降機的安全調(diào)試

升降機的安全調(diào)試分為四個方面：空載調(diào)試、125%額定負載調(diào)試、超載測試、防墜測試。

進行空載調(diào)試時主要針對吊籠各門、上下限位等限位開關(guān)進行標準的設(shè)計測試。防墜測試每三月進行一次。主要通過提高變頻器輸出頻率，使電機驅(qū)動吊籠在模擬墜落的速度下，檢查防墜安全器的動作情況。

4　應(yīng)用分析

變頻調(diào)速系統(tǒng)的運用，不僅給施工升降機平穩(wěn)加速、減速，還增加了施工升降機的安全性能。這種變頻調(diào)速的技術(shù)具有以下幾個特點：

4.1高效性、安全性

變頻器采用優(yōu)良的矢量控制策略，具有較快的動態(tài)響應(yīng)，在升降機的運行過程中，其速率可從36m/min提高到63m/min。力矩的控制方式，避免了出現(xiàn)重物下滑的情況。

4.2可靠性

調(diào)頻系統(tǒng)的可靠性體現(xiàn)在其簡化、專業(yè)的設(shè)計系統(tǒng)上。特別在于升降機的停啟采用零速制動的方式以及選平層變頻的控制系統(tǒng)上，減少了拖動與控制系統(tǒng)的疲勞度，從多方面保證了整機的可靠性。

4.3優(yōu)越的節(jié)能性能

優(yōu)越的節(jié)能性能在于電路控制中回饋能源節(jié)點的設(shè)計，在系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)速度有所提升的同時，也降低能耗。

5　結(jié)束語

由此可見，使用變頻調(diào)速系統(tǒng)不僅減少了升降機起停時的瞬時沖擊，也降低了對電網(wǎng)的沖擊。變頻器的使用一方面，確保了升降機在運行過程中的舒適感和平穩(wěn)性；另一方面，很大程度上改善了施工升降機電力拖動系統(tǒng)，具有較好的推廣和應(yīng)用價值。

[1]張希星.西門子SINAMICS G120在建筑施工升降機上的應(yīng)用[J].自動化技術(shù)與應(yīng)用，2009（09）.

[2]石云.基于PLC的電梯控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J].工業(yè)控制計算機，2009（04）.

[3]王恩豹.SINAMICS G120/PM250再生回饋型變頻器在游梁式抽油機上的應(yīng)用[J].自動化技術(shù)與應(yīng)用，2009（06）.

TH211.6

A

1673-0038（2015）39-0222-02

2015-9-9