汇川变频器在铁路局货场20T门式起重机中的运用

一、20T门吊的电气结构
本文针对汇川变频器和H2UPLC在郑州铁路局下属某货场20T门式起重机中应用作以介绍：
本起重机额定起重量：20T，起升高度：11米，起升速度：10米/秒，大车速度：47.9米/秒，小车速度：45.2米/秒，跨度：18米，有效悬臂6.5米。
主钩电机 1台 6极变频电机 45KW
大车电机 4台 8极普通异步电机 7.5KW
小车电机 2台 6极普通异步电机 11KW
电气系统主要元器件由汇川MD320系列变频器、汇川H2U系列PLC、以及汇川人机界面构成。

■变频器的选择
　　在起重机行业,特别对于起升机构为安全其间，所选电器容量要远大于设备的额定容量。故在选主钩电机变频器时要对其容量进行放大处理。
　　主钩电机为6极变频电机，3～50Hz范围内为恒转矩运行，50～100Hz范围内为恒功率运行。主钩变频器型号为MD320T-75KW。
大车电机为8极电机-7.5KW，大车变频器型号为MD320T-45KW；
小车电机为6极电机-11KW，小车变频器型号为MD320T-37KW；
PLC 选两台60点PLC；
它的基本框图如下：

在设计过程中，主要要考虑以下问题：
1）主钩在上升或下降时的防溜钩问题
　　在电磁制动器抱住之前和松开后的瞬间，极易发生重物由停止状态下滑而产生溜钩。在这个问题上主要应考虑变频器运行时与电磁制动器接触器吸合的配合时间，若在上升，下降过程中制动器打开过早，易出现溜钩，打开过晚，变频器容易报故障，在停车过程中,若抱闸过早，变频器容易报故障，抱闸过晚易出现溜钩。所以，解决此问题的关键主要有两点；
■起吊重物停住控制要点
　　通过设定停止起始频率，和维持时间 （应大于制动电磁铁抱闸时间0.6s），当变频器的工作频率下降到时，变频器输出一个“频率到达信号”，发出制动电磁铁断电指令，此时维持一段时间，随后变频器工作频率降为0Hz。
■起吊重物升降控制要点
　　设定“升降起始频率 和“检测电流时间 ，当变频器达到的同时，变频器开始检测电流，确认电流足够大，产生的力矩能抵消下降力矩时发出松开指令，使制动电磁铁开始通电松开抱闸，应大于电磁铁松开时间。 但还有其他参数及机械上的配合；譬如：变频器的加减速时间， 电磁制动器弹簧的松紧程度等）。
2）自动转矩提升设置
　　大小车因为是一拖多运行，控制方式应选为 U/F控制。适当地提高中频电压可以改善低频特性，提高启动转矩；提高零频电压可以加大直流强励磁，可以有效改善大小车的启动特性。其曲线参见下图：

3）加减速时间的切换问题
　　当钩子刚吊着重物，吊绳有松到绷紧直到离开地面的过程中，钩子的称重量由0开始逐渐增加， PLC通过重量限制器输出的信号自动选择工作方式，变频器升速时间也不一样，这就需要一个加减速时间的切换的问题，我们设定空钩的加减速时间为第一加减速，正常及满钩作业时为第二加减速，当重量达到分界线时自动切换到第二加减速时间，第一加减速时间要比第二加减速时间短才能适应吊车的快速作业。

二、电气特点
1）整个系统具有以下功能：
1）起升电机工作在闭环矢量模式下，通过旋转编码器信号反馈使在升降重物时对位更精确；
2）PLC控制允许在线编程、在线修改、并对各种故障进行检测；
3）PLC通过重量限制器输出的信号自动选择工作方式。

三、效果分析
通过1年的运行，和本货场老系统（串电阻调速）相比,效果很明显。
主要表现在以下方面：
1）维护费用大大降低，低压电器，电动机,电刷，电阻的维修率大大降低；
2）调速更加平稳，低速时启动转矩很大，司机没必要在吊特别重的货物时先打到高速档；
3）系统启动平稳，减少了对减速机、连轴器、钢丝绳的机械冲击；
4）也降低了对电网的冲击；
5）最显著的优点是节约能源，据统计，比老系统节电26%；
6）比老系统提高工作效率20～25%。