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ABB ACS880系列变频器在双吊点门式起重机上的应用

2019年06月10日 18:32:55 中国传动网

摘要:介绍了双吊点门式起重机起升机构的机械结构和电气系统的特点,从硬件上阐述了ABBACS880系列变频器在双吊点门式起重机上实现主从控制的方法,并给出了ACS880系列变频器的主从控制硬件电路图,列出了大致的调试步骤与主从控制的主机从机主要调试参数,并针对主从控制控制技术调试过程中出现的主要现象给出了具体的解决办法。

关键词:双吊点;门式起重机;ACS880;变频器;主从控制

1引言

门式起重机是桥式起重机的一种变形,又叫龙门吊,主要用于室外的货场、料场货、散货的装卸作业。门式起重机具有场地利用率高、作业范围大、适应面广、通用性强等特点,在港口、货场、水电站等领域得到广泛使用。水电站门式起重机主要用来吊运和启闭闸门,也可做其它的零星起吊工作。在进水口坝段用它起吊工作闸门、检修闸门和拦污栅;在溢流坝段用它起吊溢洪道的工作闸门和检修闸门;在坝后尾水管处用它起吊尾水闸门。当门机在起吊比较宽的闸门的时候,单吊点无法满足闸门启闭要求,这时我们就要用到双吊点结构型式的门机来起吊闸门。

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我单位为老挝南欧江二期工程中的一级水电站自主研发设计制造的2×500kN、2×1600kN双吊点门机主要用于表孔检修闸门、底孔事故检修闸门和进水口检修闸门的启闭以及进口拦污栅、表孔弧门、进水口闸门的安装及维护时的吊装。

ACS880是ABB全能型传动产品中比较全面的产品,适用于各种工业过程,它们几乎能控制所有交流电机,提供丰富的输入/输出接口,支持主流的现场总线通讯协议,传动涵盖了宽泛的电压和功率范围基于直接转矩控制(DTC)技术的控制功能既适用于基本应用,也适用于要求苛刻的应用。而且,通过认证的集成安全功能可以保证设备操作人员的人身安全。新一代的传动拥有能源优化功能,它有助于减少能耗。内置的能效计算器可帮助分析和优化工业过程。多台传动可使菊花链方式连接在一起,用于实现传动之间的D2D通讯。ABBACS880系列变频器外形如图1所示。本文主要介绍ABBACS880系列变频器在双吊点门式起重机起升机构上的主从控制应用。图1ACS880系列变频器图

2双吊点门式起重机的特点

2.1起升机构机械结构特点

本工程中的门式起重机起升机构均为为双吊点结构形式,起升机构均由两套焊接卷筒带动起重吊具,每套卷筒由一套硬齿面减速器带动,通过卷筒联轴器与卷筒直联,每台减速机由一台变频电动机单独驱动,闭式传动,两个减速器低速轴端通过同步轴刚性连接。

2.2起升机构电气系统特点

基于起升机构的机械结构特点,起升机构电气控制系统中采用“一拖一”控制方案,即两套起升机构由一台相同变频器单独控制,由于两台起升电机通过同步轴作为刚性连接,即两台起升电机速度保持同步。由于异步电机滑差的特性决定了在两台以上电机同时驱动一个刚性负载时,会发生负载分配不均的现象,严重的情况下甚至可能在轻负载状态下发生一台电动机拖着另一台电动机工作,一台电动机处于电动状态,一台电动机处于发电状态的情况。在这种情况下,两个电机速度同步已经由机械保证,如果采用两个变频器分别驱动两台电动机,则要求两台电机力矩一致,即要求变频器能提供力矩均衡控制。为了避免这种情况,使起升机构每个吊点的力矩均匀分配,本双吊点的起升机构采用主从控制方式。变频器采用ABBACS880系列直接转矩(DTC)技术控制技术的变频器,其硬件线路如下图2所示:

 3-ABB ACS880系列变频器在双吊点门式起重机上的应用2018.12.311787.png

图2变频器硬件线路图

3主从控制的实现方法以及调试步骤

起升机构中的两台起升电机经过减速机通过同步轴连接,二者速度相同,且每一个电机都由一个变频器来控制,在工业运用中,对于同轴衔接需求同步运转的场合,主从控制是一种最好的挑选计划,不仅可以确保多个同轴电机的同步运转,并且可较好地完成负载的均匀分配。由于选用的变频器为ABBACS880系列变频器,故采用ACS880系列变频器的D2D功能来实现。用屏蔽双绞线将主机的XD2D端口连到从机的XD2D端口上,两台变频器均采用闭环控制,通过变频器的主从控制技术实现两个电动机的转矩均衡。

主变频器/电动机工作在速度控制模式,从变频器/电动机工作在转矩控制模式,主、从变频器均采用闭环控制。主变频器的速度通过变频器的I/O端子给定。在主从操控运用中,外部信号(包含起动、中止、给定信号等)只与主机变频器相连,主机经过XD2D端口将从机操控字和转速给定值、转矩给定值广播给从机,完成对从机的操控。因为从机选用转矩操控,其转速由主机速度和机械耦合度共同决议。当机械耦合严密时,从机速度坚持与主机同步;当因为机械因素致使耦合度变差时,从机实践负载转矩削减,来自主机的给定转矩大于从机的实践负载转矩,然后致使从机转速的敏捷添加,直到到达其转速的限幅值。

当需要做主从通讯的时候主机从机控制地必需在EXT2,主机会与自己的从机做实际的通讯,交互数据。如果在D2D通讯链路中,有ACS880的控制地不在EXT2上,则主从通讯无法实现,不在EXT2的ACS880会报出从机不在EXT2的故障或者报警。如果所有的ACS880都不在EXT2,则所有的变频器都处于独立模式下,每一台变频器都需要单独给出控制命令。只要使用了D2D主从,即使所有变频器不在EXT2上,每一台都单独控制,D2D的物理通讯也必须是良好的,否则会报出故障。

4主从调试主要参数

在设定变频器的参数前,先分别进行电机优化,优化通过之后分别将相应参数下载到对应的变频器中去即可,这里列出变频器主要的主从控制参数,见表1。

表1:起升变频器主从控制主要调试参数

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5调试故障处理

5.1调试故障现象

变频器参数设置好后起升机构通电以稳定的低速和高速空载连续运行,观察两台起升电机各自变频器输出的电机转矩、速度以及电流,相差不大。如果起升机构从零速直接拉到最高速时或者直接从最高速急剧停止则表现出两个电机发出“呜呜”的声音,且转矩、电流相差较大,速度持续加速到设置值或停止时,变频器直接报过载过流等故障。

5.2故障现象解决办法

当出现以上故障现象后,严格按照上面表格重新检查、设置两个起升变频器的参数。那么如何确定变频器主从控制已经调好了呢?有两种方法,分别为听电机加速声音、手感电阻器温度与检查变频器相关参数。第一种方法,快速或者慢速启动起升机构至电机额定转速,手分别靠近主、从变频器制动电阻器,如果主变频器、从变频器制动电阻器发热不一致,则变频器主从控制参数没调好,如果发热都一样,则表示变频器主从控制参数已经调好,或者紧急加速至电机额定速度以及停止,两台电机加速声音正常,没有尖锐的刺耳声,变频器不报故障;第二种方法,通过查看主、从变频器各自监控的电机转矩、电机电流、电机电压等参数,如果主、从变频器中的这几个参数一致或相差不多,则表示变频器主从控制参数已经调好。

6结束语

经过精心的设计、工厂的测试、调试,ABBACS880系列变频器主从控制技术成功地运用在老挝南欧江二期工程一级水电站系列门式起重机上,门机起升机构厂内装配调试如图3所示。经业主检测与验收,主从控制技术通讯速率高,抗干扰效果明显,响应速度快、调试简单、实用、运行稳定、安全可靠,值得推广,受到业主的一致好评。

3-ABB ACS880系列变频器在双吊点门式起重机上的应用2018.12.314901.png 

图3南欧江2×500kN门机起升机构

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供稿:水利部杭州机械设计研究所 胡胜方 厉红娅

本文链接:https://www.chuandong.com/tech/detail.aspx?id=37167

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