集装箱起重机起升机构的超速保护设置改进

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1、机械设计制造《机电技术》2008年第2期集装箱起重机起升机构的超速保护设置改进施镇海（厦门国际货柜码头有限公司，福建厦门361026）摘要：针对集装箱起重机起升机构的超速保护设置的可靠性问题，通过变频器恒功率控制原理的分析，采用改进变频器软件设计的方法，实现超速保护触发点可随负载调整，提高设备的灵活性与安全性。关键词：集装箱起重机变频器恒功率调速超速保护中图分类号：TH218文献标识码：A文章编号：1672-4801（2008）02-35-031前言频以上为恒功率控制方式，电机根据负载确定许为保证起重机的安全运行，要求集装箱起重机用最高转速。对于集装箱起

2、重机，每个工作循环起升机构必须进行超速保护。集装箱起重机起升机其负载是不变的，对应的负载有一个最大的许用构一般分别通过硬件和软件来实现超速保护。速度。因此若能根据负载来确定超速保护的速度通过硬件实现超速保护作法是将超速开关联设定点，使整个负载在动能不大且速度出现异常接于钢丝绳卷筒轴上，并将触点直接接入紧停回时，超速保护动作，制动器作到早跳闸早保护，路（图1）。超速开关一般以电机在110%最高转速就可以提高设备的安全性。时设置超速保护动作点。超速开关一旦动作，高2.1对应负载最高转速及超速保护触发点确定速轴和低速轴制动器立即抱闸制动。当起升机吊起负载时，电

3、机必须提供一个包括加速力矩在内的总力矩，以提升负载至运行速度，达到稳态时加速力矩解除。由于起重机驱动负载所需机械力矩可通过检测电机电枢电流获得。负载在一个运行周期中的基本不变，因此只需在稳态时检测一次电枢电流，就可以得到负载图1超速开关电气原理图值。变频器的恒功率控制就是根据稳态电流与负载为线性关系的特点，通过检测电机的稳态电流通过软件实现超速保护的作法是利用变频器来确定电机的恒功率范围也即可确定对应负载的软件设置进行最高速度限制，实现超速保护功能。最高工作转速。变频器再根据最高工作转速计算对于闭环系统，一般最大速度设置为110%与速度出超速保护的触发点

4、。恒功率控制原理如下：反馈值比较，如果速度反馈值大于此设定值，变动能转化为机械能的公式为：频器跳闸断电，制动器同时抱闸制动。PT=ω∗，其中P为机械能；ω为电机角速以上两种作法在实际的使用过程中，当重载情况下发出超速保护时，由于惯量太大可能导致度；T为机械力矩。高速轴制动器和低速轴制动器，因摩擦片与制动此公式可转化为：盘的剧烈摩擦发热使摩擦系数急剧下降，甚至使2πNT∗PN==∗0.2094T，其中N为电机转制动器失效，最后事故发生。由此可见通过超速60开关或变频器的设置虽然可实现超速保护，若简速（RPM）单的将触发点设为110%的许用最大速度还不够科即

5、PKNT=∗∗，K为常数。学，也不够安全。因此，本文提出利用变频器软在起升恒功率控制中，P/K保持恒定，则：件的可编程性对软件超速保护进行若干改进，从N∝1而提高了设备的安全性。T2超速保护改进因电机力矩与电枢电流成正比。在工程项目实从本质上讲，超速保护最终执行还是靠制动际应用中，最大转速、基速已知，额载及空载电流器及时抱闸来实现。由于制动器失效的原因是吸可测得，恒功率公式可近似写成N=P/I+K，也即：收了载荷的动能而发热，而载荷动能与载荷的质量及速度的二次方成比例关系，即E=1MV2。考Nmax=P/Inone+K（1）2虑到变频器在基频以下为恒转矩

6、控制方式，电机Nnom=P/Ifull+K（2）转速降低，但电机最大输出转矩基本不变；在基由式（1）与式（2）可得：35《机电技术》2008年第2期机械设计制造P=(Nmax－Nnom)*(Inone*Ifull)/(Ifull－Inone)定通道)参数，作为斜坡前给定，同时作为对应负K=(Nmax*Inone－P)/Inone载允许的最高转速值，该值乘以110%就可以作为计算允许的最大速度给定值：超速保护触发点。Nref=P/Imotor+K2.2超速保护实现Nmax—电机最高转速；通过确定对应负载允许的最高转速值计算出Nnom—基速；触发超速保护的速

7、度设定点，再根据如下逻辑框Inone—空载电流；图（图2）就可以实现更为可靠的超速保护。Ifull—额载电流；Nref—速度给定；Imotor—电枢电流；P—电机功率；K—补偿值。恒功率控制不同负载的最大速度限值计算以CT公司SP系列变频器为例，应用编程基于SYPTPRO软件，具体如下：***:;Calculatethemaximumspeedlimitbasedontheaveragemotorcurrent:;****图2超速保护逻辑框图:ifhoist_up%=1andhoist_down%=0图中HOVR-SPD-TRP为110%的电机最高转速；

8、thenSTREF-SCL-FAC为对应负载允许的最高转速:IF#18.36=