三、设计难点解决方案

　　1.重位能负载下放解决方案

　　一般负载条件下采用变频器对异步电机进行调速控制,能实现电机平稳调速运行。但对拖动位能性质负载的异步电机,采用变频器进行调速控制,目前还存在难以很好解决的问题。起重卷扬机工作对象是典型的位能性质负载。显然要控制重载下放速度,基本途径为外施制动力矩和使电机进入再生发电状态,靠能耗产生制动力矩。目前较多实例是采用能耗制动,具体办法是加大变频器容量,同时配置足量的制动单元和制动电阻,代价昂贵。仅制动单元和制动电阻的成本和规模(体积)都远超过变频器本身。国外也已开发了起重专用变频器,价格昂贵,国内还鲜见使用。本项目经过对可能使用的制动方式进行全面分析,对一种颇具 历史 的制动器―涡流制动器,按其特有的动态制动性能,合理利用,设计使用变频调速—涡流制动系统。涡流制动器具有动态制动特性。与电机同轴端安装的涡流制动器,其制动力矩大小除和涡流制动器工作电流Iw有关,还和电机转速n有关。从理论上分析,在一定工作范围内,涡流制动器的制动力矩与工作电流有近似比例的关系,而与电机转速则近似于平方的关系。这两点特性非常重要,制动力矩在低速状态时很小(零转速时制动力矩为零),几乎不影响电机低速状态的运行。而随着转速的增加,制动力矩迅速变大。变频调速—涡流制动系统的建立,杜绝了变频器控制重载下放时的“溜钩”发生。所选用的YZRDW250型涡流制动器,当转速在500r/min时,制动力矩接近1000Nm(Iw=5A),已远大于卷扬机高速端的推杆制动器制动力矩(630Nm)。显然,其动态制动特性足以抑制重载下放时因重力加速度作用引起的速度不断增大,下放速度将被稳定在一个动态调整点上。在下放过程,变频调速—涡流制动系统通过对起重载荷、电机转速等相关数据的采样值,和变频器的运行状态参数比较,适时对涡流制动器的工作电流进行调整。根据这些运行数据,控制系统向调整元件输出相应的控制指令,对涡流制动器的工作电流进行调整。变频调速—涡流制动系统的控制电路主要由单片机、PLC单元组成。控制过程则主要基于软件编程实现。

　　2.二次起升的安全操作

　　二次起升是指起重机将起重物起离地面,悬停后,进行二次升降操作的特殊工况,二次起升操作的关键是解决重力与起升力平衡,传统起重设备由于控制技术落后,在二次起升操作过程中,起升力矩建立较缓慢,起重物在重力的作用下出现加速下滑,易造成设备失控,并对整体结构造成冲击,是起重事故的主要原因之一。JQJ700架桥机是三主桁梁结构架桥机,700吨起重量均布于三主桁梁,如不解决二次起升过程中的冲击,极易在二次起升过程中对机架结构进行毁灭性损坏。理想的二次起升配合关系是:起动时,变频器输出一个很低的频率,此时机械制动闸瓦不能松开,直到磁场建立起来,输出频率所产生的电磁转矩正好等于负载转矩,再松开机械制动闸瓦,此时,电动机将处于零速度状态,通过频率逐步升高,电动机开始启动,这个理想配合关系实际上很难实现,原因是负载转矩是变化的,无法预先确定输出多大的低频率来建立磁场,而制动闸瓦松开以前也不可能使电动机电流参数去测定负载转矩,制动闸瓦松开瞬间电磁转矩与负载转矩是不能真正平衡的。为了解决JQJ700架桥机平稳安全的二次起升操作,JQJ700架桥机是通过计算机系统根据检测的电机转速信号和给定的操作值进行比较分析,按重载位能对电机工作状态的影响情况,投入适当功率容量的制动单元和能耗制动电阻,通过调整变频器-电机-涡流制动器组动态制动性能,在制动闸瓦松开前变频器获得零速指令,输出一个零频率电流建立电动机磁场但不产生电磁转矩。在配合高速端的推杆制动器闸瓦和低速端的盘式制动器闸瓦开启,在闸瓦开启瞬间,会产生轻微下溜。下溜的速度与变频器得到的零速信号就有了差速,计算机系统检测到差速信号后,控制变频器迅速产生一个对应电磁转矩将其稳住,然后在获得运行频率指令,频率升高开始起动,停止时,先输出零速度指令而不撤销运行指令,待电动机转速为零后,机械制动闸瓦抱住,计算机系统检测无差速信号后,变频器运行指令才撤销。从而保证重载条件进行下放和二次起升可以获得良好的操控特性和安全保障。

　　3.JQJ700架桥机同步控制系统工作原理

　　JQJ700架桥机以三臂抬吊方式进行桥面架梁作业,吊梁过程两侧边桁梁臂要求三组起重卷扬机组(6台卷扬机)保持高度同步。由于被架钢梁有30米宽,在提升过程中,钢梁中部因自重发生钢结构变形下绕,钢

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