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雷诺尔RNB2000系列变频器在建筑升降机上的应用
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雷诺尔RNB2000系列变频器在建筑升降机上的应用 

   要:相比传统控制方式,采用变频器控制方式的建筑升降机,不仅能避免电机在启动和停止瞬间因输出力矩不够而产生的“溜钩”现象,而且大大减小了机械系统之间的冲击,同时也提高了运行过程中的平稳性和工作效率。本文以某公司采用雷诺尔RNB2000变频器控制的建筑升降机为例,详细分析了该建筑升降机的控制原理与电气系统。

关键词:建筑升降机    变频器    冲击    平稳性    效率

一、引言

   施工升降机是现代高层建筑施工中必不可少的设备,传统施工梯采用的是继电-接触器控制方式,直接启动和机械抱闸强制制动,启制动冲击大, 舒适性差,大大影响了机械结构的使用寿命。采用变频器控制方式的建筑升降机,不仅能避免电机在启动和停止瞬间因输出力矩不够而产生的“溜钩”现象,而且大大减小了机械系统之间的冲击,同时也提高了运行过程中的平稳性和工作效率。变频施工梯所占比重越来越大,已经成为发展的必然趋势。

本文以某公司采用雷诺尔RNB2000系列变频器控制的建筑升降机为例,详细分析了该建筑升降机的控制原理与电气系统。

二、升降机参数与电气系统

升降机结构简图如图1所示:

                              图1:建筑升降机结构简图

最大起升重量为3.5T,其中最大载重量2T,自重1.5T,最高升降速度为35m/MIN,最大加速度为0.3G。升降机电气系统主要由主电路和控制电路组成,主电路电气原理图如图2所示,控制电路电气原理图如图3所示,抱闸控制电气原理如图4所示。

电气传动部分由两台异步电机组成,两台电机由一台CT200变频器控制,其中每台电机额定功率为11KW,额定频率为50HZ,额定转速为1390 R/MIN,额定电流为24A,变频器额定输出功率为37KW,制动电阻阻值为4欧姆、功率为30KW

为提高起停时电机输出的扭矩,变频器采用开环矢量控制模式,并配置制动单元与制动电阻。变频器采用端子控制方式,通过带有上升、停机、下降功能的手柄控制变频器上升、停机、下降入信号。变频器有两路输出继电器T1T2,其中T1设置为故障输出功能,T2设置为变频器输出频率检测功能以控制电机制动器的抱闸接触器。


2:控制电路


3:抱闸制动电路 

当主电路空气开关闭合时,在电路无故障情况下KM1吸合,主电路上电;在空气开关QF3QF4闭合的情况下,控制电路上电;中间继电器KA1的状态由变频器输出继电器T1控制,T1AT1B之间为常闭触点,只有在变频器通电且发生故障的情况下T1AT1B之间才断开;控制电路上电时,KA1吸合,如果变频器启动按钮触发,则KM2吸合且自锁,变频器输入电源由交流接触器KM2控制;变频器设置成端子控制方式,上升与下将命令由继电器KDKH控制,且KDKH在电气接线图上形成互锁,如此设计主要是考虑方便操作;在升降机工作中变频器出现故障时,T1AT1B之间断开,KA1断开,从而KM1断开,变频器输入电路断开,T1AT1B之间重新闭合,如操作者再按下变频器启动按钮ST1,则KM1重新吸合,变频器重新上电,可查阅变频器上一次故障及时排除故障,在故障没有排除的情况下,即使重新触发变频器启动按钮ST1,启动上升或下降开关,升降机也无法上升或下降。这样,通过变频器输出继电器与外围电气设计,使系统强制性的在安全范围内工作,控制流程如图5所示:

4:控制流程

抱闸控制继电器KB通过变频器输出继电器T2控制,T2AT2C之间为常开触点。变频器启动且变频器上升或下降端子接通时,变频器直接以3.0HZ频率启动,且持续保持0.3S0.3S后变频器输出频率以设定的加速度上升,当变频器输出频率达到3.6HZ时,T2AT2C之间接通,抱闸控制继电器KB吸合,电机制动器松闸,电机处于可运行状态,如此设置目的是使升降机在上升或下降启动时电机输出足够的扭矩防止“溜钩“,同时也防止在上升启动时电机冲击机械系统而产生振动甚至损坏整个机械系统。

当变频器控制升降机在上升过程中减速时,变频器处于第二象限工作状态,当变频器输出频率低于或等于3.6HZ时,T2AT2C之间断开,抱闸控制继电器KB断开,电机制动器立即抱闸。为保证抱闸稳定,变频器输出频率继续按设定的减速度下降,当输出频率为3.0HZ时,变频器输出直流制动电流,使电机提供100%的制动扭矩,且持续时间为1S,如此设置目的是为保证电机在低速至停机过程中具有足够的扭矩防止“溜钩“,同时也使升降机在上升过程中停机时不产生抖动,且能实现准确的定位。

当变频器控制升降机在下降过程中减速时,变频器处于第四象限工作状态,当变频器输出频率低于或等于3.6HZ时,T2AT2C之间断开,抱闸控制继电器KB断开,电机制动器立即抱闸,为保证抱闸稳定,变频器输出频率继续按设定的减速值下降,当输出频率为3.6HZ时,变频器输出直流制动电流,使电机提供100%的制动扭矩,且持续时间为1S,如此设置目的是为保证升降机下降过程中电机在低速至停机过程中具有足够的扭矩防止“溜钩”,同时也使升降在下降过程中停机时不产生抖动,且能实现准确的定位。

当运行过程中变频器出现故障,如变频器过流、电机过载等故障时,由控制电路将变频器输入电路立即切断,T2AT2C之间断开,抱闸控制继电器KB断开,电机制动器立即抱闸,整个系统处于安全状态,如此在整个系统处于非运行状态时,电机制动器均处于抱闸状态,保证了整个系统的高度安全;电机制动器抱闸与松闸控制流程如图6所示:

        图5:抱闸与松闸

三、变频器设定参数值

根据升降机电气系统原理图,为达到用户的满意程度,设定变频器参数如下表所示:

功能码

名称

设定值

参数详细说明

F00.00

速度控制模式

1

无速度反馈矢量控制模式

F00.01

运行指令通道

1

端子指令通道

F00.07

最大输出频率

50HZ

变频器最高运行频率50HZ

F00.03

X频率指令选择

7

多段速端子给定

F00.11

加速时间

3.0S

变频器从0Hz加速到最大输出频率(P00.07)所需时间

F00.12

减速时间

3.0S

变频器从最大输出频率(P00.07)减速到0Hz所需时间。

F02.02

启动频率

3HZ

指变频器起动时的初始频率

F02.03

起动频率保持时间

0.2S

在起动频率保持时间内,变频器输出频率为起动频率,然后再从起动频率运行到目标频率,若目标频率(频率指令)小于起动频率,变频器将不运行,处于待机状态。

F02.13

正反转死区时间

1S

设定变频器正反转过渡过程中,在P01.14所设定点的过渡时间

F02.19

停止速度

2HZ

 

F02.20

 停止速度延迟时间

1S

停止速度
延迟时间

电机组参数

 

 

F01.01

电机额定功率

22KW

按照电机铭牌参数设置

F01.02

电机额定频率

50HZ

F01.03

电机额定转速

1390RPM

F01.04

电机额定电压

380V

F01.05

电机额定电流

48A

F01.06

电机定子电阻

——

电机参数自辨识出来的数据

F01.07

电机转子电阻

——

F01.08

电机定、转子漏感

——

F01.09

电机定、转子互感

——

F01.10

电机空载电流

——

F06.01

S1端子功能选择

1

上行运行

F06.02

S2端子功能选择

2

下行运行

F06.03

S3端子功能选择

7

故障复位

F06.04

S4端子功能选择

16

多段速端子1(高速)

P06.03

继电器1输出选择

5

故障输出(R01)

P06.04

继电器2输出选择

6

频率水平检测FDT1

F13.10

FDT电平检测值

3.6HZ

输出频率超过FDT电平对应频率时,多功能数字输出端子输出“频率水平检测FDT”信号,直到输出频率下降到低于(FDT电平—FDT滞后检测值)对应的频率时,该信号才无效

F13.11

FDT1滞后(超前)
检测值

-1.5%

是停机时候的检测值,正数为滞后值,负数为超前值。实际开始的频率=FDT电平检测值-最大输出频率*FDT滞后(超前检测值)

F13.15

能耗制动使能

1

能耗制动使能

F08.03

过压失速保护

0

禁止


四、系统调试

    在确保主电路及控制电路接线正确的情况,系统开始上电调试。按照建筑提升机行业的实验规则,将调试分为空载调试、1/2额定负载调试、额定负载调试及125%额定负载调试几个阶段。

考虑到低频转矩问题,变频器采取开环矢量控制模式,故调试前需对电机参数进行自学习。参数自学习有静态与动态两种。在负载及减速机无法脱开的情况下,需进行静态参数自学习。鉴于该行业的机械特征,通常采取静态参数自学习。自学习前必须正确输入电机的铭牌参数(P2.01-P2.05),自学习后可检测出电机的定子电阻、转子电阻以及电机的漏感。

经现场调试验证,该升降机在运行过程中,电机的松抱闸逻辑健全,没有发生溜钩现象,起停时无明显的冲击,在性能上完全达到用户要求。

五、结束语

采用雷诺尔RNB2000变频器,不仅使建筑升降机整个电气系统的设计简单、可靠,整个系统始终处于安全运行状态,而且可以通过变频器故障查询功能迅速排除系统故障;在起停过程中,几乎感觉不到机械系统之间的冲击,大大提高了升降机运行过程中的平稳性和舒适感,同时也极大地提高了工作效率。

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