一、概述

　　塔式起重机是建筑工地上应用得十分广泛的一种起重机械，传统的控制方式多采用交流绕线式电机串电阻的方法启动和调速。由于长期重载运行，频繁正、反转，冲击电流很大，再加上有些场合工作环境差，电机的滑环、炭刷及接触器经常损坏，接触器的触头烧毁、炭刷冒火、电机及电阻烧毁现象时有发生，线路复杂，回转机构的轴承经常需要更换，由于主卷扬机构大多是由两个电机工作在一个轴上，高速电机处于工作状态、则低速电机处于制动状态，始终处于一个工作、一个制动的矛盾中，在由快速向慢速转换时机械冲击大，经常发生打齿现象，曾经出现过货物已经定位，工人已经扶住缆绳，再由快速向慢速切换时，发生打齿现象，慢速电机制动失灵，非常危险。偶尔也会出现折轴的现象，故障率较高，对生产影响很大，维修量及维护费用也很高。

　　由于异步电机有着无可伦比的优点：结构简单坚固、价格便宜、易于维护，因此采用变频器拖动三相异步电机的控制方式取代传统调速方式，可以从根本上解决天车故障率高的问题，而且技术先进、节能显著，是塔式起重机理想的传动控制装置。

　　二、工作原理

　　1.大车运行机构：用于拖动整台起重机顺着工地做“横向”运动，由电动机、制动器、减速装置和车轮组成。

　　2.小车运行机构：用于拖动吊钩及重物顺着桥架做“纵向”运动，也由电动机、制动器、

　　减速装置和车轮组成。

　　3.提升机构：用于拖动重物做上升或下降的起升运动，由电机、减速装置、卷筒和制动

　　器组成。大型起重机(超过10吨)有两个起升机构：“主钩”和“副钩”，通常“主钩”和“副钩”不能同时起吊货物。

　　4.回转机构：拖动桥臂以轴为中心做旋转运动，由于防止跑偏，通常由双电机、减速机

　　构、制动器组成。

　　三、系统配置

　　在QTZ起重机中，起重量为8吨，提升机构采用Y200L-4型异步电机，功率30KW，转速1500rpm;小车采用Y112M-4型异步电机，功率4KW，转速1500rpm;回转机构采用Y112M-4型异步电机，功率4KW转速1500rpm，控制系统中，PLC主要功能是接受控制台的指令，并检测各种传感器的信号，执行预先设定好的程序步骤;变频器的主要功能是接受PLC指令，按照程序命令调整电机的速度。

　　1：主要技术原理

　　(1)采用全数字速度传感器闭环矢量控制，使系统调速范围宽、调速精度高。变频器在低频运行时，也保证有180%以上额定力矩输出。最大转矩为额定转矩的2倍，矢量控制实现的基本原理是通过测量和控制异步电动机定子电流矢量，根据磁场定向原理分别对异步电动机的励磁电流和转矩电流进行控制，从而达到控制异步电动机转矩的目的。具体是将异步电动机的定子电流矢量分解为产生磁场的电流分量(励磁电流)和产生转矩的电流分量(转矩电流)分别加以控制，并同时控制两分量问的幅值和相位，即控制定子电流矢量，这种控制方式称为矢量控制方式。这样就可以将一台三相异步电机等效为直流电机来控制，因而获得与直流调速系统同样的静、动态性能。

　　2：使用变频时注意事项：

　　2.1回转系统：

　　主要特点：多采用分别拖动方式(即有两台电机拖动)，调速范围一般为6：1范围内;改造方案：采用变频专用电机，两台电机使用两台变频器，采用ALPHA6000s系列，可以采用阿尔法先进的主从控制，使控制精度更精确。

　　具有领先的阿尔法主/从控制功能的变频器使两台牵引电机的负荷平衡。ALPHA6000s系列是采用磁通矢量控制的新一代变频器，可在0.5Hz时产生180%Me转矩，只需输入电机名牌数据，系统通过自动建立精确的电机模型，在得到准确的转子速度信号后作为速度环的反馈信号，能够精确控制鼠笼电机的速度和转矩。ALPHA6000s系列变频器程序具有独特的主/从控制，从变频器通过输入输出口与主变频器通信，实时跟踪主变频器的速度、转矩和其他故障信息，保证了两电机负载均衡和安全运行。

　　2.2小车拖动系统：

　　主要特点：只用一台变频器，由于行程较短，故调速范围较小，一般范围在4：1。拖动方案：采用变频专用电机，变频器型号选择ALPHA6000s系列

　　2.3制动方式

　　制动方法采用直流制动、再生制动和机械制动相结合的方法：

　　A、首先通过变频调速系统的再生制动和直流制动把运动中的回转或小车的转速迅速而准确地降为“0”，待电磁制动器将轴抱住后再取消运行信号;

　　B、小车使用的变频器，由于再生制动仅出现在降速过程中，再生电能通过制动电阻消耗掉即可。但对于回转机构使用的变频器，由于所需要的制动电阻容量较大，非但体积大，产生的热量也很大，建议常备用。

　　C、防止溜钩：在电磁制动器抱住之前和松开之后，极容易发生重物自由落体下滑现象，

　　防止溜钩现象应该注意的主要问题是：

　　(1)电磁离合器在通电到松开(或从断电到抱住)大约需要时间0.6秒左右(根据型号大小而定)

　　(2)重物升降的控制逻辑

　　主钩升降控制电路简图

　　四、系统优点

　　1)一体化方案：采用电动机驱动与起重逻辑控制有机结合的方式，省去了原系统中的PLC，减少潜在故障点，简化系统接线、调试简单灵活，代表未来起重机控制的发展方向;

　　2)宽电压设计更能满足恶劣的电源环境

　　3)起重机专业逻辑设计：集多年起重机行业设计的经验，设计了专家级、广泛应用的起升机构的控制和安全逻辑，包括时序配合、防溜钩、等功能，为配套客户提供完美的解决方案;

　　4)在采矿、冶金、筑路行业的上料系统有专门的定长设计，使控制更安全可靠。

　　精确的力矩控制:失速防止功能、故障复位再试功能;加装应用旋转编码器ALPHA6900可实现全频域磁通电流矢量控制，在0.5Hz使电机保持150%输出转矩。