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    摘要：施工升降機是高層建筑施工中重要的垂直運輸設備之一，其運行狀況的好壞直接影響施工進度。傳統的施工升降機由于運行速度單一，存在以下幾個主要問題：起制動過程中加速度過大，齒輪對齒條的沖擊大，危害設備；啟動電流大，沖擊供電電網，影響其他設備的正常運行；對高層建筑而言，運行速度低且無法調速，工作效率低；停位不準，對司機經驗要求高，影響生產效率。本文對英威騰CHV190起重專用變頻器在升降機中的應用及功能驗證做了詳細說明，并對變頻驅動升降機的優勢進行了介紹。

    關鍵詞：起重專用變頻器；施工升降機

    ◇ 引言
    施工升降機是現代高層施工中必不可少的重要的垂直運輸設備。特別是在高層、超高層建筑施工中擔任了極其重要的任務，對于保證施工工期與安全，降低施工成本，減輕勞動強度起著不可替代的作用。本文介紹英威騰CHV190起重專用變頻器在人貨兩用施工升降機上的應用、調試和現場功能測試驗證。

    ◇ 施工升降機介紹

    升降機作為一般高層建筑輸送人員及散碎材料的垂直運輸設備已被廣泛應用，普通施工升降機由于控制方式和設計等原因，存在以下幾個問題：

    （1）采用接觸器控制，運行速度單一，一般速度為34~38m/min，運行速度低，影響施工速度和施工企業效益，對高層建筑此問題表現突出。如單純提高速度將造成加速度過大，結構和機構所受沖擊過大而加快齒輪齒條及制動盤的磨損，降低運行可靠性和增加維護成本。

    （2）啟動沖擊大，對結構和機構損壞較嚴重。

    （3）普通施工升降機采用機械抱閘強制制動，升降機從高速突然降到零速，由于慣性作用，強制抱閘對結構和機構沖擊大，載人舒適度差，載貨料沖擊大。

    （4）一般采用直接啟動或者星三角降壓啟動，啟動電流大，對電網沖擊大，影響其他設備的正常運行。

    （5）負載變化造成停位不準確，對司機經驗要求較高。

    （6）普通施工升降機減速到平層時無爬行過程，由運行速度直接向零速減速，升降機的平層是靠司機目測手動控制實現，效率低，經常要上、下點動幾次才能準確平層。

    ◇ 英威騰CHV190變頻器在施工升降機上的應用

    下面主要介紹英威騰CHV190起重變頻器在某知名升降機廠家的使用情況。

   （1）設備相關參數介紹見表1。
  
                  

  （2）系統原理分析

    機械系統

    此系統所用升降機，為單籠無對重式建筑專用人貨升降機，工作高度為0~200m，設計提升極限速度為40m/min，整個系統采用安裝在支架上的齒條傳動，沿固定軌道進行運動，齒條可隨意裝載與拆除，從而實現任意調整升降機的工作高度。系統的動力來源為三個并聯連接的電機同時提供動力，三電機的輸出力矩均衡，輸出功率平衡。升降機系統采用了相對較為完善的安全控制系統，系統中使用了PLC及變頻器，升降機下降時，系統處于發電狀態，回饋能量通過制動電阻消耗。

    電氣系統

    電氣控制系統略圖，如圖1所示。
   
             
  
                    

    電氣控制系統，主要由PLC、變頻器、傳動電動機、減速機、制動單元、制動電阻箱、操作手柄、交流輸入電抗器、編碼器、變壓器等設備組成，實現對升降機的起停控制、上下運行、快慢行走、開閘抱閘控制及各種保護的控制，從而實現升降機的高效、安全、穩定運行。

    在整個升降機的電氣控制系統中，變頻調速器是最為關鍵的控制設備，變頻器質量與性能的好壞，將直接影響到升降機的使用。CHV190系列起重機專用變頻器，能夠提供完備的抱閘、松閘邏輯控制、高低速切換控制、開環閉環切換控制、多電機并聯矢量控制、可調節的制動電壓控制、高頻弱磁運行控制等功能，從而實現對升降機的完美控制。依據此公司升降機對變頻器的功能性能要求，CHV190專用變頻器的周邊接線圖設計及具體操作，如圖2所示。

    （3）變頻器周邊連接圖內容說明見表2。

                             

    （4）變頻參數設定

    依據外部端子的接線功能要求及控制要求，變頻器內部參數設置見表3。

表3
功能碼功能含義參數設置功能描述備注
P0.00 速度控制模式0/1
0：無PG矢量控制（SVC）
1：有PG矢量控制（VC）
兩種控制模式，全部進行了調試。
P0.01 運行指令通道1 端子指令通道
P0.02 速度指令選擇4 多段速端子給定采用兩段速控制
P0.03 最大輸出頻率60.00 最大頻率60Hz 對應42m/min的升降機運行速度
P1.01 多段速分級給定1 28.0 最大頻率的28%（低速） 運行頻率16.8Hz
P1.02 多段速分級給定2 100.0 最大頻率的100%（高速） 運行頻率60Hz
P1.09 直線加速時間6.0 6秒加速時間
P1.10 直線減速時間2.0 2秒減速時間
P1.15 起動開始頻率1.50 起動頻率為1.5HZ 在無PG矢量控制時使用，確保升降機
起動瞬間不溜鉤
P1.16 起動頻率保持時間0.2 起動頻率的保持時間為0.2秒
電機參數組
P2.01 電機額定功率33.0 為3臺11kW電機的功率總和
P2.02 電機額定頻率50.00 額定頻率為50Hz
P2.03 電機額定轉速1395 額定轉速為1395RPM
P2.04 電機額定電壓380 額定電壓為380V
P2.05 電機額定電流70.5 額定電流為3臺電機的電流總和
P2.07 電機定子電阻0.123 通過參數自學習得到相關參數
P2.08 電機轉子電阻0.249
P2.09 電機定、轉子電感23.4
P2.10 電機定、轉子互感22.8
P2.11 電機空載電流30.74
輸入輸出端子組
P5.00 HDI1輸入類型選擇1 HDI1為開關量輸入
P5.02 S1端子功能選擇1 正轉運行，升降機上行
P5.03 S2端子功能選擇2 反轉運行，升降機下行
P5.04 S3端子功能選擇7 外部故障輸入
P5.05 S4端子功能選擇6 故障復位
P5.06 S5端子功能選擇8 多段速端子1
S5閉合為低速段
S5和HDI1閉合為高速段
P5.07 HDI1端子功能選擇9 多段速端子2
P6.04 RO1輸出選擇4 故障輸出故障輸出時，抱閘輸出有效。
P6.05 RO2輸出選擇7 抱閘輸出
抱閘控制邏輯
P8.04 抱閘、接觸器控制選擇（只適
合端子指令通道）
1 抱閘由變頻器控制，接觸器由外部控制器控制
P8.05 抱閘合閘延時0s 該時間可以配合停機抱閘頻率來調整
P8.06 抱閘松閘延時0s
P8.09 停機抱閘頻率3Hz 對于開環矢量控制，該頻率可以有效防止停機抱閘時溜鉤
P8.16 停機延時時間0.2s 定義變頻器抱閘合閘信號輸出后。變頻器可以持續維持輸出轉矩的時間，用來消除停機時溜鉤問題。
制動單元設定
制動單元控制板上，S1位置，撥碼開關為4位可關斷的機械開關，從左至右分別為1、2、3、4位。不同撥碼方式對應不同的制動使用率和制動電壓。第一位對應制動使用率，后三位對應不同制動電壓。具體使用請參考英威騰公司《DBU制動單元使用說明書》。
出場設定值0010 出廠設定制動使用率為50%，制動電壓為680V
現場使用值1001 設定制動使用率為100%，制動電壓為660V

    ◇ 調試及現場測試波形

    檢查接線正確無誤，試運行后一切正常后，需對電機進行參數自學習。

    對于一拖多并聯矢量控制，電機參數輸入需要注意：

    （1）一拖多系統中，電機組參數中，電機額定功率輸入是否為各臺電機之和；

    （2）一拖多系統中，電機組參數中，電機額定電流輸入是否為各臺電機之和；

    （3）輸入合理的自學習加減速時間。

    由于此系統采用主電路和控制電路一起供電方式，變頻器參數輸入后，進行邏輯時序驗證時，要注意現場情況，以防意外發生。

    在現場對閉環矢量控制和開環矢量控制兩種控制方式進行了調試和功能驗證。合理設定變頻器松、抱閘邏輯時序相關參數，實現在啟動、停止無明顯溜鉤現象；高、低速運行，電機和變頻器運行正常，達到良好的控制效果。

    下面附上在滿載實驗時現場記錄波形：

    滿載測試運行1（34m/min）

    運行中相關參數的動態捕捉及說明，如圖3所示。

    該波形圖同時監控了運行頻率、輸出電流、輸出轉矩、輸出電壓、母線電壓參數。從該圖中，能夠清晰反應在升降機的運行過程中，變頻器的運行狀況。升降機經歷了上升啟動開閘、加速上升、平穩上升、減速上升、上升停機報閘、停機、下降啟動開閘、加速下降、高速平穩下降、低速平穩下降、下降停機抱閘，停機的全過程。從圖3可以看出，變頻器運行中的各項參數狀態正常。

    滿載運行測試2（42m/min）

    運行中相關參數的動態捕捉及說明，如圖4所示。

    該波形圖同時監控了運行頻率、輸出電流、輸出轉矩、輸出電壓、母線電壓參數。從該圖中，能夠清晰反應在升降機的運行過程中，變頻器的運行狀況。升降機經歷了上升啟動開閘、加速上升、平穩上升、減速上升、上升停機報閘、停機、下降啟動開閘、加速下降、高速平穩下降、低速平穩下降、下降停機抱閘，停機的全過程。從圖4可以看出，變頻器運行中的各項參數狀態正常。

    經過2個月的老化和可靠性測試，英威騰CHV190系列起重專用變頻器在升降機上的應用達到了客戶對性能、功能和質量的要求，客戶非常滿意。

    ◇ 變頻升降機的優勢

    施工升降機采用變頻調速后，使升降機實現平穩操作，提高運行效率，消除起制動沖擊，減少電氣維護，降低電能消耗，提高功率因素等。變頻調速方法具有的顯著特點如下：

    效率高，最高運行速度可達傳統升降機兩倍.

    無極調速有效解決結構和機構的沖擊，延長齒輪、齒條、滾輪等機械結構的使用壽命。

    變頻器的軟啟動功能，降低了電機啟動時對電網的沖擊電流，緩解了用電設備間的相互影響。

    可選擇的加減速曲線，保證人乘坐的舒適感和減少載貨時的沖擊；可調節加減速時間和運行頻率，確保升降機的準確平層。降低對司機的要求。

    采用變頻器減少了升降機的設備維護成本，為企業帶來經濟效益。

    ◇ 結束語

    隨著高層、超高層建筑的不斷增多，對升降機要求越來越高，而變頻驅動技術在升降機中的應用，可以很好解決普通升降機的不足。

    摘自《自動化博覽》2010年第五期