安川G7系列变频器在250/40t门机起升机构上的运用

0 引言

缅甸耶涯水电站为东南亚最大的水电站，发电厂房内安装有4 台195 MW的立式混流式发电机组，担任其吊装任务的是两台跨度为25.5 m的250(120)t/40(8) t单小车门式起重机，在吊运460 t发电机转子时将用500 t平衡梁由两台门机抬吊完成。

两台单小车门式起重机的技术参数完全一致，每台均由主起升机构、副起升机构、小车运行机构、大车运行机构、门机操作系统、信号检测系统、供电照明安全保护系统几个部分组成。其中主、副起升电气传动系统采用安川公司生产的通用变频器G7 系列变频器，通过变频器的“运行中2”信号来控制起升机构的抱闸，以防止溜钩现象的出现，这样省却了起升运用宏，达到了利用变频器专用起重宏的目的。另外，起升变频传动系统采用闭环控制，通过增大闭环编码器的检测频率，来确保起升机构在2 Hz下能克服低频脉动转矩的影响，并达到了1颐50 的调速范围。同时为避免给定信号受外部干扰的影响，变频输入采用了数字量输入，从而解决了变频器给定输入不稳定的问题。

1 起升抱闸变频控制技术的开发

传统的起升机构调速系统主要是采用转子串电阻调速或涡流调速，这种传动系统机械特性软，调速范围狭窄，整个系统速度的稳定性和调速精度较差;起制动不平稳，对整机钢结构冲击很大;

尤其是空中起吊易发生溜钩现象，严重影响了起重机械的安全运行。为此，本门机起升机构采用了安川通用变频器G7 作为调速传动装置，通过开发起升抱闸控制技术，以防止起升溜钩现象，具体方案如图1 所示。

 

从图1可知：

1)顺控电路条件成立后，由接点M1-M2 闭合(ON)打开制动器;

2)出现紧急情况及变频器故障接点输出时，使制动器确实可靠地处于闭合状态，当升降指令为ON时，使制动器为打开状态;

3)根据所使用的控制模式，制动器打开辕闭合信号的参数设置如表1 所列。

1.1 不带PG矢量控制模式

不带PG矢量控制的抱闸控制时序见图2。

1)将H2-01 设为05，即M1-M2 输出的是频率检出2 信号，用该信号来控制起升机构抱闸。

2)开抱闸控制。通常，将参数L4-01 设定为1.0耀3.0 Hz，在UP给定信号输入后，当变频器输出频率升到L4-01的设定值时，表示变频器已经输出足够大的电流，能够使电机产生足够的输出转矩(逸额定转矩)，此时M1-M2 闭合，制动器打开，不会产生溜钩现象。

3)关抱闸控制。通常，将参数L4-02 设定为0.1耀0.5 Hz，当UP给定信号回零，变频器输出频率降至(L4-01)-(L4-02)的值时，变频器输出转矩还存在，但速度已将至3 Hz 以下，此时M1-M2 频率检出2 打开，制动器抱闸，力矩的存在防止了溜钩现象的出现，同时低速抱闸减少了对机构的冲击，也减小了对制动器的磨损。

 

 

1.2 带PG矢量控制模式

带PG矢量控制的抱闸控制时序如图3所示。

1)将H2-01 设为37，即M1-M2 输出的是运行中2 信号，用该信号来控制起升机构抱闸。

2)开抱闸控制。通常，将参数b2-01 设定为0.1耀0.5 Hz，在UP给定信号输入后，当变频器输出频率升到b2-01的设定值时，表示变频器已经输出足够大的电流，能够使电机产生足够的输出转矩(逸额定转矩)，此时M1-M2 闭合，制动器打开，不会产生溜钩现象。

3)关抱闸控制。当UP给定信号回零，变频器输出频率降至b2-01的设定值时，变频器输出转矩还存在，但速度已将至0.5 Hz 以下，此时M1-M2运行中2打开，制动器抱闸，防止了溜钩现象的出现，同时低速抱闸减少了对机构的冲击，减小了对制动器的磨损。

2 起升抱闸变频控制技术的应用

安川公司G7 系列变频器在缅甸耶涯水电站两台250(120)t/40(8)t 单小车门式起重机主、副起升电气传动系统中的具体应用情况如下。

主起升机构起升速度为：

1)起重量120~250 t时，0.5~0.05 m/min;

2)起重量臆120 t时，1.5~0.15 m/min。

主起升机构由1 台YZPTFM315M2 -8CTHS3 40% 45 kW 变频电机驱动，并通过荷重仪使电机运行于不同的特性曲线，以实现以上两种速度的转化。采用安川变频器CIMR-G7A4075进行闭环控制调速，利用变频器“运行中2”信号来控制起升机构的抱闸。采用主令控制器的有挡位无级调速方式，速度被分为五挡，各为10%、30%、50%、70%、100%的额定速度;

变频输入采用数字量输入，通过变频器内部的数字量接口模块DI-16H2 自动将数字量转变成模拟量。整个电气传动系统实现了起动、停止和各挡速度过渡平稳无冲击的目的，其电气原理图如图4所示。

副起升机构起升速度为：

1)起重量8~40 t时，3~0.3 m/min;

2)起重量臆8 t时，15~1.5 m/min。

副起升机构由1 台YZPTFM315M1-8CTH S340% 30 kW变频电机驱动，选取的变频器型号及电气传动系统原理同主起升机构。

3 系统调试(主起升)

由于主起升变频器采用带PG 的矢量控制模式，因此通电前必须将编码器接口模块PG-X2 按图4 固定接线。在首次启动时，按LOCAL/RE-MOTE 键，面板显示L即进入面板控制模式。如果驱动设备无法与电机脱离，应选择停止形自学习模式(T1-01=1)，若条件许可，为确保系统性能应尽量选用旋转形自学习模式(T1-01=0)，具体步骤如下。

1)确认控制盘在本地控制模式下(在状态行有L显示)，将T1-01 模式设置为0 或1。

2)按MENU 键选择ADV方式，然后设置参数A1-00=0，A1-01=2，A1-02=3，A1-03=0。

3)按MENU 键，选择AUTO-TUNE 自学习模式，设定参数T1-00=0，T1-01=0，T1-02=45，T1-03=330，T1-04=104，T1-05=30，T1-06=8，T1-07=438，T1-08=2048。

4)按RUN 键，变频器约停止1 min 后，会再旋转1 min，自动测定需要的电机数据，自学习完成后，面板显示TUNE SUCCESSFUL。

5)自学习完成后，需设置的参数如表2 所列。

4 常见故障现象及处理

调试时难免会出现各式各样的问题，但必须保证在整个运行过程中，电流不超过变频器额定电流的150%，在调试时观察参数U1-83、U1-84以确保电流保持在安全值以下，表3列出了试运行时常见的故障及处理方法。

5 结语

安川通用变频器G7 应用在缅甸耶涯水电站两台250(120)t/40(8) t单小车门式起重机主、副起升电气传动系统中，调试运行后，两机构起制动非常平稳，钢结构冲击小，并能很好地控制机构抱闸系统，彻底解决了起升溜钩问题。大大提高了系统的稳定性、可靠性和安全性，深受用户好评。