《abb变频器在桥式起重机上应用》

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ABB变频调速装置在桥式起重机上的应用李力强（山西电建三公司山西太原030000）摘要：主要介绍了ABB变频调速装置先进的调速性能，并以新疆哈密大南湖电厂QQ75/20桥式起重机为例进行了应用分析。关键词：ABB变频器、技术分析ABBVariablefrequencyspeedcontroldeviceapplicationanalysistobridgecraneLiliqiang(ShanxiNO.3Electricpowerconstructioncompanytaiyuanshanxi030000)[Abstract]：ThispapermainlyintroducestheABBvariablefrequencyspeedregulatingdeviceofadvancedspeedperformance,TakingXinjiangHamidananhupowerplantQQ75/20bridgecraneexempleundertookappliedanalysis.[KeyWords]：ABBconverter、technicalanalysis0引言随着交流变频调速技术的成熟，交流变频调速成套装置成本逐步降低，成为了目前工业上常用的、重要的交流传动调速设备，其调速范围宽，可以满足有精确控制定位要求的作业。ABB变频调速装置采用目前最先进的交流异步电机的控制方式，即直接转矩控制DTC方式，该控制方式在低速运行、电网供电不良时仍然能保持较高的控制精度。本文以新疆哈密大南湖电厂汽机房的QQ75/20桥式起重机为例介绍ABB变频调速装置的应用。1QQ75/20桥式起重机设备配置哈密大南湖电厂汽机房内QQ75/20桥式起重机主要由主起升机构、副起升机构、大车运行机构、小车运行机构组成。各车机构均采用ABB的变频调速装置，其中主起升和副起升采用ACC800型变频器，小车和大车行走采用了ACS800型变频器调速。起升机构升降和运行机构前后（对于大车为左右）方向的主令控制器均分为4档，属有档位无级调速方式。4档速度分别为各机构额定运行速度的10%、30%、60%、100%，各档速度可在变频器参数中任意设定。桥机的控制过程通过联动台主令控制器档位的信号传送给西门子PLCS7-200，由PLCS7-200进行运算分析后输出直流电压信号给交流变频器，通过交流变频器内部的参数设定,输出相应的速度。1．1起升机构 主、副两套起升机构均采用ABB公司ACC800-0070-3+P901+D150变频器。主起升机构由一台37kW变频电动机（型号YZP225M-6）驱动，副起升机构由一台30kW变频电动机（型号YZP200L-6）驱动。起升机构的电路原理图见图1。图1起升机构电路原理图起升机构采用的ACC800变频器为ABB公司专门为位能性负载设计的专用型变频器，它在全功率范围内使用了相同的启动向导、自定义编程、DTC（直接转矩控制）控制技术等，系统内置制动斩波器，带旋转编码器的闭环控制，变频器在额定负载下可长期稳定运行的最小速度和最大速度之为1:10。该变频器设有专用的抱闸编程控制功能，可以通过编程对制动逻辑进行设置，可以通过变频器的“BRAKECONTROL”参数对抱闸松开电流、抱闸松开频率、抱闸松开/闭合时间、抱闸释放转矩等进行修改。该“BRAKECONTROL”参数共有10个用户编程细目，以保证抱闸的可靠动作。在实际调试中，我们把释放电流确定为电机额定电流的90%，释放频率为0Hz，释放转矩为100%的额定转矩。当动作条件满足时，变频器的可编程输出继电器动作，使抱闸制动或释放。本桥式起重机控制系统把紧急制动、系统断电等都作为外部接点的驱动信号，不在变频器内部编程控制功能内，当出现上述任一故障时，PLC就会使外部接点断开，使抱闸迅速制动。起升机构进行起升下降作业时，抱闸必须在电机建立了一定的转矩、电流和转速后才松开，这样就解决了作业过程中的溜钩问题和停车后的抱闸磨损，从而减小了起制动过程中对桥式起重机机械结构部分带来的冲击。 1.2大、小车运行机构大、小车运行机构属纯位移性负载，系统采用开环控制，选用ABB公司ACS800型变频器，变频器在额定负载下可长期稳定运行的最小速度和最大速度之为1:10。大车运行机构一套变频设备同时控制两台7.5kW变频电动机（型号YPE132M-4），采用的是ABB公司ACS800－01-0025-3型变频器。小车运行机构采用ABB公司ACS800-01-0011-3型变频器，由一台5.5kW变频电动机（型号YPE132S-4）驱动。由于大、小车运行机构的原理相同，大车运行机构原理图见图2。图2大车运行机构原理图2ABB变频器的现场调试2.1起升机构的专用ACC800型变频器ACC800型变频器是ABB公司专为位能负载即起重机起升机构开发设计的专用型变频器，是在ACS变频器的基础上布置了起升应用预先编程好的参数集(应用宏)，主要用于起升机构的抱闸控制。为了防止起重机出现溜钩的现象，ACC提供了两个应用宏：CRANE和M/FCTRL，由参数99.2应用宏选择决定。CRANE宏包含除主/从总线功能以外的所有的ACC800应用软件功能；M/FCTRL 宏包含所有的CRANE宏的功能，并增加了主/从总线功能，本机默认设置为CRANE宏。选择完参数99.2应用宏CRANE后，选择电机控制模式DTC控制方式。2.1．1基本参数的设置根据电动机的铭牌上的各个参数值依次向变频器内输入电动机参数99.5（额定电压）、99.6（额定电流）、99.7（额定频率）、99.8（额定转速）、99.9（额定功率）等。额定电压的输入步骤：按CDP312R控制盘PAR键。按移到键双箭头到参数99.5，按ENTER，再通过CDP312R控制盘上的上下单箭头输入数值，最后按ENTER。按以上步骤依次设置设置电动机的99.6、99.7、99.8、99.9等参数。当电动机各个参数输入完成后变频器会有警告标志出现，这表明电动机的参数已被设定，而ACC800准备启动电机辩识(ID励磁或IDRun)。按PAR键转入下一个参数99.10MotorIDRun，即可作电机的辨识运行。设置参数时要参数设定的制动应答数字输进点一定要和实际接线相对应。2.1．2其他参数的设置操纵变频器上的CDP312R控制盘，依次对变频器控制的以下参数进行输入：组13模拟量输入、组14继电器输出选择、组15模拟输出、组16系统控制输入、组20极限值、组21启动/停车、组24转矩控制、组26电机控制(仅在SCALAR模式可见)、组23速度控制和组27制动斩波器、组28电机模型、组30故障功能、组50脉冲编码器、组62转矩监视、组63快速停车、组65逻辑处理器、组66转矩验证、组67机械制动控制、组68功率优化、组69给定处理器、组70位置检测、组71FieldBus通讯、组72主/从控制、组73电气轴控、组74提升机寿命、组90数据集接收地址、组92数据集发送地址、组98可选模块、组99启动数据等参数可根据实际需要设定。关于以上参数中组50脉冲编码器参数设置，只有当采用了一个脉冲编码器模块RTAC或NTAC(可选)，并且激活了参数98.01ENCODERMODULE的设置时，该参数组才可见，此时变频器参数98.1一定要设为RTAC-SLOT1，来激活脉冲编码器。本桥机起升机构电路控制采用脉冲编码器外部开关量控制 ，与之配合的ACC800有两种外部控制模式：FIELDBUS模式和STANDALONE模式；因此调试时要将变频器参数64.1参数设置选择TRUE。2．2大、小车（位移性负载）采用的ACS800变频器2.2．1ACS800型变频器ACS800型变频器是为平移机构等摩擦性负载而设计的，主要用于桥、门式起重机的大小车行走及塔式起重机的回转机构中。该变频器除保持DTC（直接转矩控制）控制方式外，ACS800最明显的功能变化就是增加了简易PLC功能，不需要专门的工具和编程语言，用户可以自定义编程达15个模块,并能将程序绘制在功能模块模板上来存储该程序。另外启动向导的应用，使ACS800的调试变得非常简便。作为标准配置，ACS800全系列已经内置了电抗器。此外，在ACS800内部还可以同时再安装三个可选模块：I／O扩展模块、现场总线适配器模块、脉冲编码器接口模块或PC机的接口模块。对于这些模块，无任何附加空间和电缆的要求。2.2．2参数设置该桥式起重机大、小车运行机构采用没有编码器的开环控制的ACS800变频器控制，相比闭环控制下的ACC800变频器较为简单。调试时要将参数99.4参数设置为DTC控制。然后根据电动机的铭牌上的各个参数值依次向变频器内输入电动机参数99.5（额定电压）、99.6（额定电流）、99.7（额定频率）、99.8（额定转速）、99.9（额定功率）等。额定电压的输入步骤：按CDP312R控制盘PAR键。按移到键双箭头到参数99.5，按ENTER，再通过CDP312R控制盘上的上下单箭头输入数值，最后按ENTER。按以上步骤依次设置设置电动机的99.6、99.7、99.8、99.9等参数。电机参数输入完成后变频器会有警告标志出现，这表明电机各个参数已被设定，而ACC800准备启动电机辩识(ID励磁或IDRun)。按PAR键转入下一个参数99.10MotorIDRun，即可作电机的辨识运行。根据现场机构的实际配置情况，对变频器控制参数：起动/停止/方向参数组10、给定选择参数组11、模拟输进参数组13、继电器输出参数组14、极限值参数组20、起动/停止参数组21、 速度控制参数组23和制动斩波器参数组27进行必要的更改及输入参数设置，直至系统正常。3调试及维护3.1调试过程中注意要点ABB-ACC800变频器是专为起重机起升机构设计的。该装置不同于其他变频器的特点是：当变频器在接到抱闸闭合信号后，还要检测当脉冲编码器的反馈速度信号为零时，才最终停止变频器输出。所以在调试过程中必须注意，当抱闸关闭后，而变频器还在继续工作时，应立即检查并及时排除故障，不可带电运行时间过长，否则有烧毁电动机和变频器的可能。3.2维护实例在变频器的常见故障中，由其外围设备及线路引起的故障所占比例较大，日常维护时，应注意检查电网电压，改善变频器、电机及线路的周边环境条件，定期清除变频器内部灰尘，通过加强外部设备管理，最大限度地降低变频器的故障率。3.2.1实例一副起升机构动作后跳闸，变频器显示MOTORPHASE。可能的故障原因：一是电机内部线圈故障；二是由于电机、电机电缆或热继电器的故障。处理方法：①检查电机和电机电缆；②检查热敏继电器(如果选用的话)；③检查MOTORPHASE相关的功能参数如确定一切正常，取消这个保护。3.2.2实例二副起升机构在起升停止后超速开关动作跳闸，变频器显示BRAKEFLT。可能的故障原因：制动故障，等同于丢失应答信号(在制动运行或正常运行)时间超过BRAKEFLTTD(参数67.2)的延时时间时传动跳闸。处理方法：①检查制动接触器运行；②检查数字输出抱闸松开(DO1=默认值)；③检查到接触器的连线；④检查制动确认信号与DI1的连线。4结束语 利用ABB交流变频调速装置简化了设计工作，使调试、维修作业简单化。虽然一次性投入比较大，但从节能、提高安全性等方面来看是值得的。值得在即将改造的起重机上推广应用。