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基于施耐德ATV71系列變頻器在門機(jī)大車機(jī)構(gòu)上的主從應(yīng)用

時(shí)間:2018-01-31 10:57:12來源: 厲紅婭,胡勝方,龔平

導(dǎo)語:?本文主要介紹了門式起重機(jī)大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的機(jī)械結(jié)構(gòu)和電氣系統(tǒng)的特點(diǎn),從硬件上闡述了施耐德ATV71系列變頻器在起重機(jī)大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)主機(jī)從機(jī)控制的方法

摘要:本文主要介紹了門式起重機(jī)大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的機(jī)械結(jié)構(gòu)和電氣系統(tǒng)的特點(diǎn),從硬件上闡述了施耐德ATV71系列變頻器在起重機(jī)大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)主機(jī)從機(jī)控制的方法,并列出了具體的調(diào)試步驟與主要參數(shù),針對主從控制調(diào)試過程中出現(xiàn)的主要故障現(xiàn)象給出了具體的解決辦法。

1引言

水電站用門式起重機(jī)主要用來吊運(yùn)和啟閉閘門,也可進(jìn)行安裝作業(yè)。我單位為埃塞俄比亞GD-3水電站自主研發(fā)設(shè)計(jì)制造的2×160kN門機(jī)主要用于啟閉溢洪道底孔檢修閘門和尾水檢修閘門、溢洪道底孔檢修閘門沿大車行走方向運(yùn)至門庫存放等。

圖1ATV71系列變頻器

施耐德公司推出的ATV71系列變頻器采用了高性能磁通矢量控制,可實(shí)現(xiàn)高啟動轉(zhuǎn)矩和超低速運(yùn)行,施耐德ATV71系列變頻器外形如圖1所示。本文主要介紹施耐德ATV71系列變頻器在門式起重機(jī)大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)上的主從控制。

2門式起重機(jī)大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)圖1ATV71系列變頻器

2.1機(jī)械結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)由安裝于門架下橫梁下的驅(qū)動輪驅(qū)動。本機(jī)構(gòu)設(shè)4個(gè)Φ630車輪,其中2個(gè)為主動輪,采用2套驅(qū)動裝置分別驅(qū)動。每套驅(qū)動裝置由三合一減速器(KA107DRE132M4/BE11/HF)將扭矩直接傳至主動輪,實(shí)現(xiàn)大車的運(yùn)行,電動機(jī)自帶制動器,以滿足制動要求。

2.2電氣系統(tǒng)特點(diǎn)

由于此大車電氣控制系統(tǒng)中采用“一拖一”控制方案,即大車兩臺相同電機(jī)特性曲線的電機(jī)分別由兩臺相同變頻器單獨(dú)控制,由于此門機(jī)跨度較小,兩臺大車電機(jī)作為剛性連接,即兩臺大車電機(jī)速度保持同步?;诋惒诫姍C(jī)滑差的特性決定了在兩臺以上電機(jī)同時(shí)驅(qū)動一個(gè)剛性負(fù)載時(shí),會發(fā)生負(fù)載分配不均的現(xiàn)象,嚴(yán)重的情況下甚至可能在輕負(fù)載狀態(tài)下發(fā)生一臺電機(jī)拖著另一臺電機(jī)工作。在這種情況下門機(jī)大車控制系統(tǒng)中為了避免這種情況,使門機(jī)大車每個(gè)電機(jī)出力均衡,本門機(jī)的大車運(yùn)行采用主機(jī)從機(jī)控制方式。變頻器采用施耐德ATV71系列高性能矢量型變頻器。其硬件線路如下圖2所示:

圖2變頻器主回路原理圖

3主從控制的實(shí)現(xiàn)方法

用屏蔽雙絞線將主機(jī)的AOI輸出端子連到從機(jī)的AI2輸入端子上,兩臺變頻器均采用開環(huán)控制,兩臺電機(jī)速度分別由各自變頻器給定,通過變頻器的主從控制宏實(shí)現(xiàn)兩個(gè)電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩均衡,ATV71變頻器主機(jī)從機(jī)控制實(shí)現(xiàn)方法如下:

主變頻器/電動機(jī)工作在速度控制模式,從變頻器/電動機(jī)工作在轉(zhuǎn)矩控制模式,主、從變頻器均采用開環(huán)控制。主變頻器和從變頻器都使用同樣的速度給定,這個(gè)速度給定可以是模擬量,通訊或通過端子的預(yù)置速度,這里采用開關(guān)量給定。通過將主變頻器的模擬輸出AO1接到從變頻器的模擬輸入AI2,也就是將主變頻器的轉(zhuǎn)矩給定給到從變頻器。主變頻器控制速度并將從變頻器強(qiáng)制在轉(zhuǎn)矩控制模式下以確保負(fù)載分配平衡。

參數(shù)設(shè)置的方法:主變頻器和從變頻器都使用ATV71系列變頻器的主從宏,這樣可快速地設(shè)置轉(zhuǎn)矩控制功能。主變頻器的模擬輸出AO1設(shè)為“四象限力矩”。從變頻器AI2量程與主變頻器的AO1量程相同,都是0--20mA,從變頻器AI2設(shè)置為“轉(zhuǎn)矩給定”,同時(shí)將“模擬輸入2取值范圍”設(shè)為+/-100%。當(dāng)從變頻器的功率與主機(jī)功率不同時(shí),可調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)矩系數(shù)TRT,實(shí)現(xiàn)主變頻器和從變頻器輸出轉(zhuǎn)矩的比例大致相同。

主變頻器和從變頻器使用同樣的速度給定,從變頻器實(shí)際是工作在轉(zhuǎn)矩給定的功能下,實(shí)際速度在速度給定正靜帶和速度給定減負(fù)靜帶之間是轉(zhuǎn)矩控制,如果超出此范圍,從變頻器將退出轉(zhuǎn)矩控制,切換到速度控制,因此正、負(fù)靜帶的設(shè)置也很重要。如果主變頻器和從變頻器轉(zhuǎn)矩平衡的效果不好,可以整定主變頻器速度環(huán)的比例增益和時(shí)間常數(shù)。

為了既能防止從變頻器轉(zhuǎn)矩的大幅變化又能使從變頻器轉(zhuǎn)矩的變化跟得上主變頻器轉(zhuǎn)矩的變化,需要將從變頻器的轉(zhuǎn)矩斜坡時(shí)間調(diào)整到最佳數(shù)值。

4主從調(diào)試主要參數(shù)

在設(shè)定變頻器的參數(shù)前,先分別進(jìn)行電機(jī)自整定,自整定通過之后分別將相應(yīng)參數(shù)下載到對應(yīng)的變頻器中去即可,這里主要列出變頻器的主從控制參數(shù),見表1。

表1變頻器主從控制主要部分參數(shù)

5調(diào)試故障現(xiàn)象與處理辦法

5.1調(diào)試故障現(xiàn)象

門機(jī)大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)通電后大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)以一個(gè)恒定的速度連續(xù)運(yùn)行,觀察兩臺大車電機(jī)各自變頻器輸出的電機(jī)轉(zhuǎn)矩,發(fā)現(xiàn)兩臺電機(jī)轉(zhuǎn)矩差值慢慢的開始加大,最后一個(gè)電機(jī)轉(zhuǎn)矩+100%左右,另一個(gè)電機(jī)轉(zhuǎn)矩-100%左右,達(dá)到這個(gè)點(diǎn)時(shí)其中一個(gè)電機(jī)就出現(xiàn)“打滑顛簸”的現(xiàn)象,大車車輪與軌道發(fā)出很大的震動響聲,顛簸過后,大車兩個(gè)電機(jī)轉(zhuǎn)矩差值就變?。淮筌囘\(yùn)行機(jī)構(gòu)繼續(xù)運(yùn)行后兩臺電機(jī)轉(zhuǎn)矩差值繼續(xù)慢慢加大,達(dá)到“打滑顛簸”的這個(gè)點(diǎn)時(shí),大車車輪與軌道摩擦后繼續(xù)發(fā)出很大的震動響聲。來回試了幾次,都是電機(jī)轉(zhuǎn)矩差值變大到一定程度后發(fā)生“打滑顛簸”現(xiàn)象。由于門機(jī)大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)電氣控制系統(tǒng)是“一拖一”的,也就是一個(gè)變頻器帶一臺電機(jī),兩臺電機(jī)由門架組成剛性連接,短時(shí)間運(yùn)行時(shí)看似正常,長時(shí)間運(yùn)行就直接暴露出現(xiàn)兩臺電機(jī)轉(zhuǎn)矩不一致,達(dá)到一正一反的等量大小后就出現(xiàn)“打滑顛簸”的現(xiàn)象。兩臺電機(jī)轉(zhuǎn)矩相反了,就會出現(xiàn)兩臺電機(jī)往兩個(gè)方向轉(zhuǎn)的趨勢,轉(zhuǎn)矩大的就強(qiáng)迫轉(zhuǎn)矩小的跟著它一個(gè)方向轉(zhuǎn),就出現(xiàn)車輪與軌道表面產(chǎn)生“摩檫顛簸”的現(xiàn)象。

5.2故障現(xiàn)象解決辦法

出現(xiàn)以上故障現(xiàn)象后,按照表一主機(jī)從機(jī)設(shè)置主從控制主要變頻器參數(shù),其余常用參數(shù)不變。當(dāng)變頻器以上主從控制主要參數(shù)設(shè)置完成后,啟動大車運(yùn)行機(jī)構(gòu),在變頻器面板上選擇“1.2監(jiān)視”,監(jiān)視“電機(jī)轉(zhuǎn)矩”、“電機(jī)電流”、“電機(jī)速度”,先監(jiān)視“電機(jī)轉(zhuǎn)矩”,在電機(jī)轉(zhuǎn)矩一致的情況下,再監(jiān)視電機(jī)速度與電機(jī)電流。當(dāng)此三個(gè)主要參數(shù)一致或者相差不大的時(shí)候,那主機(jī)從機(jī)控制就調(diào)試成功了。當(dāng)出現(xiàn)大車電機(jī)兩臺轉(zhuǎn)矩不一致的情侶況下,根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整“轉(zhuǎn)矩系數(shù)”與主變頻器的“速度環(huán)比例增益”和“速度環(huán)積分時(shí)間常數(shù)”的百分比以及正靜帶設(shè)置DBP與負(fù)靜帶設(shè)置DBN參數(shù)就可以了。從該門式起重機(jī)的大車滿負(fù)載測試結(jié)果來看,主機(jī)從機(jī)變頻器的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)矩誤差在±1%以內(nèi),變頻器動態(tài)的跟蹤響應(yīng)也比較理想。

圖3 現(xiàn)場2×160kN門機(jī)

6結(jié)束語

經(jīng)過精心的設(shè)計(jì)、非洲工地的測試、調(diào)試,施耐德ATV71系列變頻器主從控制技術(shù)已經(jīng)成功的運(yùn)用在埃塞俄比亞GD-3水電站2×160kN門機(jī)上。門機(jī)現(xiàn)場運(yùn)行總圖如圖3所示。經(jīng)檢測,主從控制實(shí)用、穩(wěn)定、安全可靠,受到非洲業(yè)主和國內(nèi)施工使用單位的一致好評。

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