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、程控語言控制技術都在塔吊上得到了應用。其中起升機構、回轉機構、牽引機構的控制發(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 

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，起升機構電機型號為YZRSW280-4/8型雙速繞線電機。起升機構有五種速度，實現(xiàn)輕載高速，重載低速。

2、回轉機構 

回轉機構共兩套，對稱布置在回轉支承兩旁，由2臺電動機驅動， 經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， 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)：

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

3、牽引機構 

牽引機構是載重小車變幅的驅動裝置，起重變幅時由電機經由行星減速機(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， 經纏繞后分別向起重臂的前后引出，經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速，有如下劣勢： 

1. 由于長期重載運行，頻繁正、反轉，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，回轉機構的軸承經常需要更換； 

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，在由快速向慢速轉換時機械沖擊大，經常發(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)調速方式，可以從根本上解決塔吊故障率高的問題，而且技術先進、節(jié)能顯著，是塔吊理想的傳動控制裝置。

四、調試過程中遇到的問題及解決辦法

1、起升機構 

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生的能量。對于KE300A系列變頻器，18.5KW以下都內置了制動單元，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、回轉機構 

1、啟動過程旋轉臂偶爾出現(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，使變頻器經常跳過壓故障。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。總結方案優(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，轉矩控制；

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

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，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，保證生產連續(xù)及生產效率；

11、采用先進的功率模塊驅動方式，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、牽引機構的控制問題。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。