一、引言

現(xiàn)在，我國的建筑用塔吊已越來越普遍，從普通的多層建筑、房地產(chǎn)工程、高層建筑到大型的鐵路工程、橋梁工程、電力工程、水利工程，到處都有塔吊的應用。計算機輔助設計、微電子技術(shù)、程控語言控制技術(shù)都在塔吊上得到了應用。其中起升機構(gòu)、回轉(zhuǎn)機構(gòu)、牽引機構(gòu)的控制發(fā)展趨勢是采用變頻器控制。

二、塔吊設備概況

深圳一家建筑工地采用QTZ160（6518）塔式起重機（俗稱：塔吊），該機特色有：最大工作幅度65m，最大起升高度200m。 

1、起升機構(gòu) 

用于拖動重物做上升或下降的起升運動，由電機、減速裝置、卷筒和制動器組成，起升機構(gòu)電機型號為YZRSW280-4/8型雙速繞線電機。起升機構(gòu)有五種速度，實現(xiàn)輕載高速，重載低速。

2、回轉(zhuǎn)機構(gòu) 

回轉(zhuǎn)機構(gòu)共兩套，對稱布置在回轉(zhuǎn)支承兩旁，由2臺電動機驅(qū)動， 經(jīng)行星齒輪減速機帶動小齒輪，從而帶動塔機上部的起重臂、平衡臂左、右回轉(zhuǎn)， 在電機尾部帶有盤式制動器，盤式制動器處于常開狀態(tài)，回轉(zhuǎn)制動器用于有風狀態(tài)下，將工作或頂升時的塔機定位在規(guī)定的方位，嚴禁用制動器停車。其配套電機參數(shù)：

回轉(zhuǎn)機構(gòu)的特點是具有較大的慣性沖擊，啟動過快沖擊大，停車和打反轉(zhuǎn)都不允許過快過急，否則不僅運轉(zhuǎn)不平穩(wěn)，還會損壞機構(gòu)。 

3、牽引機構(gòu) 

牽引機構(gòu)是載重小車變幅的驅(qū)動裝置，起重變幅時由電機經(jīng)由行星減速機(電機另一頭裝有電磁盤式制動器) 帶動卷筒，通過鋼絲繩， 使載重小車以0~55米/分的速度在起重臂軌道上往返運動。牽引繩有兩根，兩根繩的一端分別固定在牽引卷筒的兩端， 經(jīng)纏繞后分別向起重臂的前后引出，經(jīng)起重臂臂根和起重臂臂端導向滑輪后， 兩根繩的另一端固定在載重小車上。變幅時靠這兩根繩一收一放來保證載重小車正常工作。載重小車運行到最小和最大幅度時， 卷筒上兩根鋼絲繩的圈數(shù)均不得小于3圈。其配套電機參數(shù)：

三、塔吊設備傳統(tǒng)的控制劣勢分析

傳統(tǒng)的控制方式多采用交流繞線式電機串電阻的方法啟動和調(diào)速，有如下劣勢： 

1. 由于長期重載運行，頻繁正、反轉(zhuǎn)，沖擊電流很大，易降低電機絕緣和損壞電氣元件，造成檢修成本高及器件老化。

2. 故障率高，電機的滑環(huán)、碳刷及接觸器經(jīng)常損壞，接觸器的觸頭燒毀、碳刷冒火、電機及電阻燒毀現(xiàn)象時有發(fā)生，造成維修量及維護費用很高。

3. 線路復雜，回轉(zhuǎn)機構(gòu)的軸承經(jīng)常需要更換； 

4. 效率低，滿載時功率因數(shù)為0.81左右，實際運行功率因數(shù)遠低于0.8。

5. 安全系數(shù)低，在由快速向慢速轉(zhuǎn)換時機械沖擊大，經(jīng)常發(fā)生打齒現(xiàn)象，造成慢速電機制動失靈，非常危險，偶爾也會出現(xiàn)折軸的現(xiàn)象，故障率較高，對生產(chǎn)影響大； 因此，采用變頻器拖動三相異步電機的控制方式取代傳統(tǒng)調(diào)速方式，可以從根本上解決塔吊故障率高的問題，而且技術(shù)先進、節(jié)能顯著，是塔吊理想的傳動控制裝置。

四、調(diào)試過程中遇到的問題及解決辦法

1、起升機構(gòu) 

升降機在下行過程中電機做負功，導致變頻器的主回路電壓會很高，所以必須加制動單元和制動電阻來釋放升降機在下行過程中產(chǎn)生的能量。對于KE300A系列變頻器，18.5KW以下都內(nèi)置了制動單元，只加制動電阻即可。參數(shù)P9-04為制動閥值，出廠值為130%；變頻器的標準母線電壓為540V， 540V*130% = 702V也就是說，當變頻器的母線電壓達到702V的時候，會打開制動閥。如果變頻器還會出 現(xiàn)過壓（E-05/E-06/E-07）報警，可適當把P9-04參數(shù)調(diào)小，降低制動打開閥值。 由于升降機在整個下行過程中長時間制動，所以制動電阻要適當?shù)倪x大一些，否則電阻 溫度會很高，造成系統(tǒng)的異常。 

2、回轉(zhuǎn)機構(gòu) 

1、啟動過程旋轉(zhuǎn)臂偶爾出現(xiàn)抖動（41Hz，吊了1噸重物），主要因為啟動時輸出力矩不夠造成，通過更改轉(zhuǎn)矩提升參數(shù)，電動機從未出現(xiàn)過抖動等現(xiàn)象。

2、因為慣性沖擊比較大，按10%制動頻度計算出剎車電阻功率偏小，造成停不下來，這時塔吊司機習慣打反轉(zhuǎn)，使變頻器經(jīng)常跳過壓故障。通過將剎車電阻功率放大2倍后正常使用。

五、總結(jié)KE300A變頻器優(yōu)勢特點

KE300A變頻器在現(xiàn)場使用中，取得了效率高、故障率低等非常好的效果，得到客戶的一致認可?？偨Y(jié)方案優(yōu)勢如下： 

01、能夠與機械剎車及安全回路配合使用，在改造系統(tǒng)中，能夠與原來的系統(tǒng)安全回路兼容，同時和各自類型機械剎車配合，最大限度保障了整個系統(tǒng)的安全。

02、寬電壓輸入，能滿足惡劣的電源環(huán)境要求。

03、采用模塊化設計，配置非常靈活；

04、主控系統(tǒng)采用32 bit高速DSP，集成無PG矢量控制，V/f控制，轉(zhuǎn)矩控制；

05、高啟動轉(zhuǎn)矩：無PG矢量控制模式下，在0.5Hz時，可提供150%的啟動轉(zhuǎn)矩；

06、 優(yōu)良的魯棒性能，可以確保負載能快速起停；

07、快速動態(tài)響應：無PG矢量控制模式下，動態(tài)響應時間小于20ms

08、快速限流功能：可以快速將電流限制在保護點以內(nèi)，減少頻繁過流報警故障概率；

09、高功率因數(shù)輸出、無功功率損耗降低、軟起動時無大電流沖擊；

10、具有故障自動復位、掉電復位功能，保證生產(chǎn)連續(xù)及生產(chǎn)效率；

11、采用先進的功率模塊驅(qū)動方式，功率因數(shù)高，能有效抑制諧波，消除變頻器運行時對外圍控制回路和傳感器的干擾；

12、完善的保護功能：過電壓/欠電壓保護、變頻器過熱保護、接地故障保護、短路保護、 過流保護、過載保護等。

六、結(jié)束語

KE300A開環(huán)矢量變頻器在塔吊的應用，實際上很好地解決了塔吊上的起升、回轉(zhuǎn)、牽引機構(gòu)的控制問題。并且采用變頻器控制以后使系統(tǒng)控制更為簡單，控制系統(tǒng)具有多重保護，使系統(tǒng)更加安全可靠。