[发明专利]一种塔机起升调速控制系统及其调速控制方法

说明书

技术领域

本发明属于塔机起升自动控制技术领域，涉及一种塔机起升调速控制系统，本发明还涉及一种塔机起升调速控制方法。

背景技术

塔式起重机（亦称塔机）是建设房屋和桥梁的主要运输作业工具。塔式起重机的起升机构是为塔机吊载行为提供动力的传动装置，该装置主要由电机、减速箱、卷筒、以及起升控制系统等构成。由于塔机起升功率大、运行速度快，在变速过程中产生的机械冲击比较大。因此，对塔机起升调速控制主要要求是：起/停运行以及调速过渡平稳，不溜钩、调速范围宽，实现重载低速、轻载高速，经济可靠，效率高。

常见的塔机起升调速控制采用力矩电机分级调速，这种方式是通过吊重控制电机速度，从而实现重载低速、轻载高速，以提高效率。目前，塔机起升机构常用的调速技术层次比较分明，在6~8吨塔机上主要使用多速电机变极调速，8~12吨塔机使用较多的是普通减速器加带涡流制动的绕线转子电机，再大一些的塔机使用较多的则是变频技术，也有一部分使用法国波坦的RCS机构。这些调速机构普遍存在着调速范围小、速度稳定性差，调速过程电机切换存在冲击等缺点，无法长时间低速下降载荷，且可靠性低、维护量大、能耗高。

目前，随着大型塔机的广泛应用，塔机起升越来越多的采用变频调速技术，变频调速具有较完美的机械特性，其良好的起制动性能实现了塔机起升吊钩的快速、准确定位，从而大大提高了作业效率，彻底避免了绕线式电机起制动速度无法精确控制的缺点。

然而，目前塔机起升变频控制，主要采用速度控制模式，塔机起升一般分5档速度，控制系统根据联动台主令开关以及正/反、停止指令控制变频器的输出频率。中频变频器设定的最高输出频率为100Hz，电机在0～50Hz范围内是恒转矩输出，在50～100Hz范围内是恒功率输出。在塔机变频的速度控制模式中，为了避免电机超载，同时实现轻载高速，塔机起升控制系统中设置了3个起重量限制开关,分别是0.3Qmax、0.5Qmax和1.05Qmax限制（其中Qmax为塔机最大起重量）。当电机运行在高频段时，由于高频损耗，电机的输出功率会随频率升高而迅速衰减，设置0.3Qmax限制开关来限定第5挡的实际起重量。在上述力限制控制模式下，虽然保护了电机，但没有充分发挥电机的功率，不利于提高系统效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种塔机起升调速控制系统，解决了现有技术没有充分发挥电机的功率，不能显著提高系统效率的问题。

本发明的另一目的是提供一种塔机起升调速控制方法。

本发明所采用的技术方案是，一种塔机起升调速控制系统，包括PLC，PLC同时与操作手柄、变频器、吊重传感器分别连接，变频器与电机、测速编码器连接构成一个闭合回路，电机通过减速箱与卷筒连接。

本发明所采用的另一技术方案是，一种塔机起升调速控制方法，该方法利用上述的塔机起升调速控制系统，按照以下步骤实施：

第一步：在PLC1中设置塔机最大吊重Q_max，电机的最大允许电流I_max以及塔机各个档速的允许输出频率；

第二步：根据当前吊重以及操作手柄的档位判断速度控制方式；

当前吊重Q大于塔机的额定吊重Q_max，PLC将不会启动变频器的输出；

当前吊重Q小于0.3Q_max，PLC将根据操作手柄的档位直接设置变频器的输出频率，塔机当前转速完全取决于操作手柄的档位；

如果当前吊重在0.3Q_max≤Q≤1.05Q_max，PLC进入分级+无级组合调速过程，此时，先根据操作手柄的档位以及当前吊重确定当前塔机的允许档位，然后，直接设置变频器的输出频率低一档；

第三步：系统进入转速自适应过程，PLC将通过485总线实时监测电机的当前电流i，如果i＜I_max，逐渐提高变频器的输出频率f，在当前吊重不变的情况下，根据电机的恒功率特点，在调速过程中，随着变频器的输出频率提高，电机的电流将逐渐增加，直到I_max-i≤ε或者f＝F_max，系统则停止升速，完成调速过程。