3.电控系统架构
塔机电控系统架构主要由可编程序控制器、转换继电器、驱动接触器、变频器、现场运行监测、操作台等组成。可编程序控制器与变频器等的组合,可控制调速过程,实现精确调速和智能化调速,并具有系统自检测功能。通过改变电动机电源频率调速,可满足势能负载起升(电动)与下降(制动)力矩的需要,也可满足大转动惯量拖动系统回转平稳调速的要求。
(1)调速范围
在恒转矩和恒功率工作区域内实现多段速度的可靠运行是控制的关键,负载与速度挡位对应关系如图7所示。图7中横坐标表示速度挡位,1是就位速度,5是基本速度,9是最大速度。纵坐标表示负载和速度系数,蓝色柱形表示负载,红色曲线表示速度。电动机的恒转矩输出要满足最大吊重的要求,设定第5段比较合适。在吊重变小或空载时,要提高工作速度。恒功率输出可提高工作效率,这是我们利用变频调速的根本原因之一。在恒功率输出范围内再设定4段速度挡,以满足塔机运行要求。
(2)检测功能
调整检测功能时,可选择变挡延时、速度确定、逻辑检查、试运行等4个功能,如表2所示。开机时,可分步检测安全工作状态信号、操作指令信号、控制器输出信号、周边电气元件功能是否正常。若有不正常现象,报警灯闪烁,此时系统禁止任何相关操作。指令可操作时,塔机司机可检查有关变频器、接触器的动作是否符合控制要求,以方便排除故障。检测后选择工作挡位,塔机便可正常操作运行。
(3)应用设计
架构设计塔机电控架构设计是一项标准化工作,其适用性非常广泛。塔机起升、变幅、行走均由电动机驱动,改变电动机的转速及功率、减速器的减速比,均可改变塔机使用性能。不同的拖动机构,可配置相应的软件程序;不同功率的电动机,可选择适用规格型号的变频器。若改变速度挡位数量,通过调整可编程序控制器便可实现;若改变某个档位的速度值,可对变频器进行重新设定。上述各种设计和配置,控制电路基本不变。
机构设计电动机通过变频调速,功率相同时可提高其工作速度,最高速度相同时可减少其功率,从而实现降低成本、节能降耗,这是变频调速的优势,其用途最为广泛。
以FO/23B型塔机为例,其起升机构单绳拉力为25kN,最大载荷为1万kg,选用45kW电动机。FO/23B型塔机起升速度值见表3。
其回转质量为33635kg,最大回转速度可达0.8r/min,选用Y132-6型电动机(2.2kW )。吊臂回转就位速度仅为0.0406r/min,’漫就位动作相当平稳。小车变幅速度可由最快60m/min到最慢3m/min之间进行调速,变幅运行十分平稳。该塔机运行时重载低速轻载高速,中间又有多种速度可供选择,可大大提高塔机的工作效率,是一种新的设计理念。