Рішення VEICHI AC80 на баштовому крані Рішення

Ⅰ. Огляд

Зі зростаючими вимогами до продуктивності керування швидкістю баштового крана традиційні методи регулювання швидкості, які передбачають великі вимоги до обслуговування на місці, високу частоту збоїв у системі та погані комплексні технічні показники, не можуть задовольнити особливі вимоги промислового виробництва.

Векторний перетворювач частоти VEICHI AC80 досяг значних досягнень у підйомно-транспортній промисловості та широко використовується в промислових зонах.

Ця стаття представляє кілька основних методів регулювання швидкості в механізмі баштового крана, а також вказує на переваги та недоліки різних методів, а також області застосування. Для методу регулювання швидкості зі змінною частотою змінного струму для баштових кранів малого та середнього розміру з 4 тросами та максимальним підйомним навантаженням 6T VEICHI AC80 пропонує повні прикладні рішення.

Баштовий кран розроблений для шаблонної технології в будівництві, підходить для підйому вантажів і компонентів у промислових залізобетонних конструкціях і цивільних будівельних матеріалах.

Ⅱ. Основні режими регулювання швидкості в побутовому підйомному механізмі

Підйомний механізм є найважливішим механізмом передачі в баштовому крані. В даний час до традиційних режимів регулювання швидкості додаються нові вимоги, такі як низька швидкість при великому навантаженні, висока швидкість при невеликому навантаженні та великий діапазон регулювання швидкості. Режим регулювання швидкості підйомного механізму безпосередньо впливає на загальну продуктивність.

Існує три принципи вибору режиму керування швидкістю: перший – плавна робота та невеликий вплив; друга – економічність і надійність; останнім є легке обслуговування.

1. Регулювання швидкості зміни полюса для багатошвидкісного двигуна

Через жорстку конкуренцію серед баштових кранів малого та середнього розміру з 4 тросами та максимальною вантажопідйомністю 6 т, його вартість суворо контролюється. Багатошвидкісні двигуни в основному використовують режим керування швидкістю зі зміною полюса, який має просту схему та широке застосування.

2. Звичайний редуктор із багатошвидкісним роторним двигуном з обмоткою, керованим вихровим гальмом

Звичайний одношвидкісний редуктор, що приводиться в дію багатошвидкісним двигуном, подолав великий вплив, спричинений багатошвидкісним двигуном. Роторний двигун із вихровою обмоткою може отримати м’яку характеристику M-n, яка сприяє плавному гальмуванню та перемиканню передач, повільній швидкості розташування та більшій потужності, ніж двигун з короткозамкненим ротором. Цей режим керування швидкістю має такі переваги, як проста структура, легке обслуговування та висока надійність, а також успішно вирішив проблему охолодження двигуна вихрового гальмівного роторного двигуна, що значно підвищило надійність цього режиму керування швидкістю.

Зараз у цьому режимі керування швидкістю зазвичай використовуються підйомні механізми між 8~12T, тоді як гальмо двигуна та перемикання передач все ще мають значний піковий струм і вплив. Оскільки електрична система керування є дуже складною, підйомні механізми більше 16T не рекомендують використовувати цей режим регулювання швидкості.

3. Режим регулювання швидкості зі змінною частотою є провідним режимом регулювання швидкості змінного струму. З поступовим зниженням цін на міжнародних ринках частотно-регулюючих приводів технологія керування змінною швидкістю широко використовується. Підйомний механізм використовується роками з хорошими ефектами, але він має обмежені можливості застосування. Його перевага полягає в тому, що швидкість розташування може полегшити тривалу роботу та досягти нульового гальмування, що забезпечить плавну роботу без ударів, подовжить термін служби компонентів і підвищить безпеку баштового крана.

Ⅲ. Рішення VEICHI AC80 на баштовому крані

Раніше японський інвертор Yaskawa широко використовувався на баштових кранах середнього та великого розміру, через жорстку конкуренцію та суворий контроль цін частотний інвертор рідко використовується в малих і середніх типах. З розвитком технології силової електроніки китайська інверторна технологія стає більш зрілою та отримує більше цінових переваг, а потім її поступово використовують у малих і середніх баштових кранах.

1. Короткий огляд частотного перетворювача VEICHI

AC80 — це нещодавно розроблений частотний перетворювач VEICHI Electric. У порівнянні з традиційним перетворювачем частоти V/F, він може створювати модульні комбінації кожної серії для створення індивідуальної платформи на основі розумного розподілу вимог замовника. 

Ця серія інверторів використовує чудову стратегію без векторного керування швидкістю, яка має швидку динамічну реакцію, вдосконалену технологію обмеження струму та оптимізовану конструкцію апаратного забезпечення та може забезпечити відсутність відключення навіть за частих коливань навантаження. Він має такі характеристики:

А. Надійність

a. Повні надійні проекти, такі як резервування та зниження номінальних характеристик; 

б. Усі компоненти відповідають промисловим або військовим стандартам;

c. Професійна виробнича платформа.

Б. Плавний старт

Порівняно з режимом запуску частоти живлення, керування VFD може зменшити удари механічної частини та вплив рами, що може заощадити витрати на обслуговування та сприяти стабільній роботі.

C. Високий пусковий момент

Використайте високоефективний режим векторного керування потоком, щоб забезпечити стабільний високий вихідний момент на низькій частоті.

2. Вступ до технології

Типовим видом малого та середнього баштового крана є широко використовуваний QTZ315. Показники потужності такі, як перераховано: Максимальна вантажопідйомність 3T; швидкість підйому 52/26/5,5м/хв; 4/8/32 мультиполярні двигуни для підйомних механізмів 15/15/5.5KW; число швидкостей редуктора I=31,5; Діаметр ролика 300 мм.

3. Розрахунок параметрів

Частота системи керування швидкістю баштового крана визначається головним контролером або потенціометром. Завдяки взаємодії електронного пристрою контролю швидкості, приладу контролю навантаження, кінцевого вимикача та гальма система використовується для керування запуском, гальмуванням, реверсивною роботою та регулюванням швидкості асинхронного двигуна змінного струму.

Параметр вибору режиму: подвійне збільшення потужності рухомого шківа, 4-полюсний асинхронний короткозамкнений двигун потужністю 18,5 кВт, швидкість редуктора I=31,5, діаметр ролика 300 мм, тобто I=31,5, R=D/2=150 мм =0,15 м, Nn=1450 об/хв, Pn=18,5 кВт

А. Розрахунок найбільшого підйому вантажу

Pn=2*π*Nn*Tn/60*1000 

Tn= Pn*1000*60/2*π* Nn=18,5*1000*60/2π*1450=121,9Нм   

Теоретичне значення підйому навантаження: F=2*Tn*I*/R*10000=2*121,9*31,5/0,15*10000=5,1198T   

Взяти 0,64 як ефективність передачі, найважче підйомне навантаження становить: Fmax=0,64*F=0,64*5,1198=3,28T,  що в 1,1 раза перевищує коефіцієнт безпеки з найважчим підйомним навантаженням, що в основному відповідає вимогам.

Б. Розрахунок найбільшої швидкості підйому.

Vmax=π*D*Nn/2*I=π*0,3*1450/2*31,5=21,7 м/хв 

Згідно з наведеною вище формулою, найбільша швидкість підйому значно зменшилася в режимі змінної частоти. Враховуючи вартість і фактор конкуренції, відповідні оцінені витрати оптимізовано. Завдяки скороченню часу запуску та визначення місця розташування, а також роботі на частоті понад 50 Гц без гака, це робить менш помітним зниження швидкості на практиці.

4. Характеристики продуктивності

Використання передової технології регулювання частоти змінного струму для трансформації системи електричної тяги баштового крана може досягти стабільної роботи, підвищити ефективність роботи, покращити ефективність перевантаження, усунути вплив гальм, зменшити споживання електроенергії та збільшити коефіцієнт потужності. Крім того, він має захисні функції від перевантаження по струму, перенапруги, зниженої напруги, збій фази вхідного сигналу, перегріву, перевантаження, перевищення швидкості, несправності вводу/виводу та відмови двигуна. Режим керування швидкістю зі змінною частотою має наведені нижче відмінні функції:

А. Широкий діапазон контролю швидкості може досягти точного контролю вимог до позиціонування.

Б. Функція плавного пуску може зменшити вплив на механічну трансмісію та значно покращити несучу здатність сталевої конструкції та подовжити термін її служби.

C. Компоненти високої інтеграції та високонадійні низьковольтні електричні апарати можуть ефективно вирішити складні проблеми електропроводки та зменшити частоту збоїв системи.

D. Двигун може повністю працювати на нульовій швидкості, навіть якщо гальма ослаблені або вийшли з ладу, важкий вантаж не зісковзне вниз, забезпечуючи безпечну та надійну систему.

Б. Швидка динамічна реакція, відсутність зачепів і справжня функція кросовера нульової швидкості.

Ф. Спеціальний інструмент контролю навантаження, налаштований за допомогою відповідного програмного забезпечення, може реалізувати автоматичну зміну швидкості відповідно до зміни навантаження, досягаючи високої швидкості при невеликому навантаженні та низької швидкості при великому навантаженні.

Г. Використовувані перетворювачі частоти розроблено з автоматичним енергозберігаючим режимом, який може значно підвищити коефіцієнт потужності системи та загальну ефективність роботи, а середній рівень енергозбереження становить до 20%.

Ⅳ. Висновок

Поки цей баштовий кран без системи контролю швидкості зі змінним вектором швидкості проходить випробування протягом шести місяців, уся машина працює добре. Ми отримали кілька нових замовлень на закупівлю.

Наразі більшість баштових кранів використовують ступеневе регулювання швидкості, хоча безступеневе регулювання швидкості є майбутнім трендом, воно все ще обмежене такими факторами, як вартість. Вищезазначені методи, які не вимагають збільшення потужності інвертора та належним чином жертвують швидкістю системи, не мають великої різниці з використанням роторного двигуна з вихровими струмами для керування швидкістю, але вони можуть значно покращити продуктивність системи, що має велике значення.