MM440变频器在卷扬机上的应用

卷扬机，用卷筒缠绕钢丝绳或链条提升或牵引重物的轻小型起重设备，又称绞车。卷扬机可以垂直提升、水平或倾斜拽引重物。主要运用于建筑、水利工程、林业、矿山、码头等的物料升降或平拖。如各种大中型砼、钢结构及机械设备的安装和拆卸。其结构特点是钢丝绳排列有序、有吊安装可靠、适用于码头、桥梁、港口等路桥工程及大型厂矿安装设备.就是一种利用外力(例如电动机)驱动他运转，然后通过电磁制动器和抱死制动器控制其在无动力下不自由运转，同时经过电动机的带动减速后，驱动一个轮盘运转，轮盘上可以卷钢索或者其他东西。卷扬提升机是用来把炉料运送到高炉炉顶给高炉加料或矿山斜井运送矿料的重要设备，我国的中小高炉基本上都是采用料车卷扬机作为标准上料设备。满足下列要求：有足够的运送能力，既上料速度能满足高炉生产的要求；运行可靠，耐用，保证高炉连续生产；能够实现上料自动化；结构简单，维护方便。

启动速度慢，转矩大，加速平滑，停车平稳、准确。传统的调速方法是：采用绕线转子异步电动机，通过集电环和碳刷在转子回路中串入若干段电阻，由接触器控制接入电阻的多少来控制转速。 但存在以下缺点：

串联电阻调速，其调速变化呈跳跃状，使得减速机齿轮、天轮、中轮、料车与斜桥导轨之间，在加减速运行阶段均受到冲击力的作用，设备易损坏，钢丝绳易疲劳，导致维修量大，检修费用增加。串联电阻调速范围小，使得料车速度呈突变，减速后停车时仍有较高转速，对制动器和限位开关的调整精度要求高，且容易发生越位及掉道事故而影响生产。串联电阻调速，使得料车起动及减速时，大部分电能消耗在电阻器上；当电动机在电压下降时，力矩下降，转差率增大，严重时，料车无法启动，易于产生事故。

能耗高，低速机械特性软。因为转速的降低是通过转子外接电阻消耗能量来实现的，并且转速越低，机械特性越软，消耗在电阻中能量比例越大，极不经济，电网电压的高低对速度影响很大。

准确的电机参数自学习、稳速精度高、调速范围广、低速大转矩转矩脉动小、瞬时停电不停机、40℃环境温度设计独立风道、新一代节能运行、三防漆涂层处理、全球安规认证CE/TüV 、内置自适应PID功能模块、易用的上位机软件、I/O扩展功能、内置制动单元、支持多种通讯、高防护薄膜按键键盘、支持多种安装方式，可法兰安装、可卸载式风扇，安装维护方便、增加了QUICK多功能键及键盘锁定功能选择。

卷扬机和电梯类似，都是属于特种设备，所以对于可靠性和安全性都有很严格的要求。这样，它对变频控制系统也提出了相应的要求。

　　1、 起动和制动性能好----快速、平稳和准确的起动和制动。

　　2、 全速范围内都有很好的恒转矩性能。

　　3、 重物下降时（除空载或轻载外），都依靠自重下降。为了克服重力加速度的不断加速，电动机必须产生足够的制动转矩，使重物在所需的转速下平稳下降。

　　4、 停车距离不得超过吊钩一分钟上升或下降距离的5%，且重物在空中停住的前后不得有“溜钩”现象

系统的组成

1 、电机的选择

　　拖动主电机选用75KW起重及冶金专用变频调速的三相异步电动机。其承载能力强；有独立的风冷机构，可防止电机在低频恒转矩运行时温度超过允许值；使用了F级绝缘，在高次谐波作用下仍可保证可靠的绝缘，是最适合变频驱动的电机。

2 、变频器的选用

　　根据卷扬机的使用场合和实际中所带负载的情况，我们应用通用型恒转矩变频器。该变频器有灵活的电位调速、很好的转矩补偿功能，可满足吊钩在不同负载情况下的工作；配备了一系列的制动单元、制动电阻来消耗能量，以更好的满足下降停车要求；同时满足电机在5-50Hz恒转矩和50-100Hz恒功率特性，以适应使用者在各种情况的操作要求。

3 、制动的选择

（1）制动方式的选择

　　由于卷扬机对停车制动的严格要求，所以我们采取了能耗制动、直流制动和电磁机械制动相结合的方式。这样可保证运动中的卷筒能迅速而准确的停止，定位。另外电磁机械制动（电磁抱闸）主要是为了防止有意外发生（如忽然断电等外界突发因素）时，吊在空中的重物下滑。

（2）制动单元和制动电阻的选择

　　卷扬机整个运行过程中有两个状态反馈的能量比较大:一种状态是在重物下降时，电机处于发电状态，产生的再生能量反馈；另一种状态是制动停止时产生的再生能量反馈。针对这两种情况，在选制动单元和制动电阻时，我们选择了制动电流较大的制动单元以及与之配套的大功率的适当阻值的制动电阻。因为制动单元和制动电阻的选择直接影响到整个系统的运行情况，所以选择时要特别慎重。经过多次的工厂试车以及现场的调试、操作，结果证明我们的选择完全可以满足要求。

卷扬机采用变频调速的优点

　　1、 故障率低，控制灵活

　　原系统速度和上下方向的变化是由许多接触器、继电器系统控制才能实现：其控制复杂，故障率高，维修也很麻烦。采用变频调速后：控制灵活，系统也大大简化了；检测保护性能好（可以检测输出电压，电流）可靠性提高，还可以节约很大一部分电能。

　　2 、调速质量提高

　　原三速电机系统只有三个变化不均匀的速度，对机械和电源有很大的冲击。变频器可以用电位器灵活的控制速度，且是无级调速，调速比可达1：50，精确度可达1%。

　　3 、延长了电磁抱闸系统的寿命

　　原拖动系统是在运动的情况下直接抱闸，而采用变频控制后，可以在基本停住的状态下进行抱闸，闸皮的磨损也就大大减小了，且制动效果比原来还要好。

现场工艺状况：

重庆一钢铁厂，客户一台 送料提升机原使用牵引电机是绕线式交流异步电动机，型号为YZR225M-6（6极75kW）该电机采用工频供电，调速方法为采用通过集电环和碳刷在转子回路中串入若干段电阻，由接触器控制接入电阻的多少来控制转速，凸轮控制器，接触器互锁控制。

保留原抱闸系统，取消原控制柜和继电器。

采用西门子变频器MM440系列的机器。

配合PB200制动单元，对卷扬机下降时电机制动再生的电能消耗掉，防止机器跳过压故障。

通过编码器跟PLC控制，实现定位，在触摸屏上可以实现料车定位。

为防止提升或下降时有时脱轨停车，必须采取液压制动器和手动制动器进行机械制动。

从改造后运行来看，效果非常明显。系统采用

从改造后运行来看，效果非常明显。系统采用2段速度控制，起动频率为10HZ，起动运行到第一个位置，机器加速到35HZ，到第二位置时，频率降到10HZ，到最后停机。机器运行启动冲击小，可以缓启缓停，减少了电机起动时对变速齿轮的冲击，卷扬提升机的起动、制动、加速、减速等过程更加平稳快速，减少负载的波动，操作灵活易掌握。  由于电动机起动电流限制得较小，频繁起动和停止时电动机热耗减少、寿命延长；液压制动器和手动制动器在低速时操作，减少闸皮的磨损延长使用寿命，保养时间和费用都得以减少。卷扬机钢丝绳的使用寿命也明显延长。停车位置准确，重车、空车停车位置基本一致。客户要求位置偏差不能超过30厘米。去掉了外接起动电阻，也提高了系统的用电效率，满足客户使用要求。