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起重機廣泛運用于工業領域,由于其提升高度大、司機室位置較高,因此操縱難度大,尤其是起吊時對吊重的快速、準確就位要求高,所以其起升機構調速性能要好。傳統的起升機構調速方法較多,有變極多速電動機調速機構、能耗制動調速機構、渦流制動調速機構等,這些調速機構都存在著調速范圍小、速度穩定性差等缺點,無法長時間低速下降載荷(大起重量的起重機低速運行時間都超過20%機構總運行時間),而且可靠性低、維護量大、能耗高。自1995年以來,國外起重機已普遍采用交流變頻調速技術,而國內目前在起重機上還較少采用這一技術。由于浮式起重機起升機構具有雙電機驅動的特殊性,本文就變頻調速技術在重鋼運輸部浮式起重機起升機構上的應用作一探討。
1 電動機的選擇
起重機起升機構電機應選用適合頻繁起動、轉動慣量小、起動轉矩大的變頻電機。電動機功率P按下式計算 :
式中
W —— 額定起重量(小幅度時)+吊鉤質量+鋼絲繩質量(N);重鋼四碼頭雙10噸浮式起重機起重重量為:10噸。
—— 提升速度(m/s);重鋼四碼頭雙10噸浮式起重機提升速度為:55m/min。
——機械效率;重鋼四碼頭雙10噸浮式起重機起升機構由4個滑輪組成,其效率為 。
——考核過載能力系數;一般取值1.25。
——多電機傳動,電動機負載系數。對雙繩抓斗的開閉機構和起升機構,每個機構的取值系數為0.66。
對重鋼運輸部四碼頭雙10噸浮式起重機起升機構電動機:
=80.4kW
所以初選電動機YZPBF355M-10,額定功率:90kW ,額定電壓:380V ,頻率:50HZ,工作制 。
2 變頻器的選擇
起升機構平均起動轉矩一般來說為額定轉矩值的1.3~1.6倍,考慮到電源電壓波動及需要通過110%額載的動載試驗要求等因素,其轉矩應是負載轉矩的1.8~2.0倍,以確保安全使用。通常對于普通鼠籠電機來講,等額變頻器僅能提供<150%超載負載力矩值,為此可通過提高變頻器容量或同時提高變頻器和電機容量來獲得200%的負載力矩值。變頻器容量 按下式計算:
式中
K—— 過載系數,K =1.8~2.0,對重鋼四碼頭雙10噸浮式起重機起升機構K=2.0;
——起升額定負載所需功率;對重鋼四碼頭雙10噸浮式起重機起升機構 = = W;
電機效率, =0.85;
cos ——電機功率因數,cos =0.75;
k ——電流波形補償系數,由于變頻器的輸出波形不是完全的正弦波,而含有高次諧波的成分,其電流應有所增加,PWM方式變頻器的k=1.05~1.1;對重鋼四碼頭雙10噸浮式起重機起升機構用變頻器k=1.05;
——變頻器過載能力系數;取 =1.5;
對重鋼運輸部四碼頭雙10噸浮式起重機起升機構變頻器容量 計算為:
kW
按照安川公司G7系列變頻器選擇變頻器:CIMR-G7A4132
以上變頻器的容量是依據負載功率來計算,如果按在電機額定功率的基礎上提高一檔的方法選擇變頻器的容量,則可能由于電動機容量過剩而造成變頻器的容量過剩,從而造成不必要的浪費。在確定變頻器功率的基礎上還須做電流驗證