摘要：介紹了雙吊點(diǎn)門(mén)式起重機(jī)起升機(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ABBACS880系列變頻器在雙吊點(diǎn)門(mén)式起重機(jī)上實(shí)現(xiàn)主從控制的方法，并給出了ACS880系列變頻器的主從控制硬件電路圖，列出了大致的調(diào)試步驟與主從控制的主機(jī)從機(jī)主要調(diào)試參數(shù)，并針對(duì)主從控制控制技術(shù)調(diào)試過(guò)程中出現(xiàn)的主要現(xiàn)象給出了具體的解決辦法。

關(guān)鍵詞：雙吊點(diǎn)；門(mén)式起重機(jī)；ACS880；變頻器；主從控制

1引言

門(mén)式起重機(jī)是橋式起重機(jī)的一種變形，又叫龍門(mén)吊，主要用于室外的貨場(chǎng)、料場(chǎng)貨、散貨的裝卸作業(yè)。門(mén)式起重機(jī)具有場(chǎng)地利用率高、作業(yè)范圍大、適應(yīng)面廣、通用性強(qiáng)等特點(diǎn)，在港口、貨場(chǎng)、水電站等領(lǐng)域得到廣泛使用。水電站門(mén)式起重機(jī)主要用來(lái)吊運(yùn)和啟閉閘門(mén),也可做其它的零星起吊工作。在進(jìn)水口壩段用它起吊工作閘門(mén)、檢修閘門(mén)和攔污柵;在溢流壩段用它起吊溢洪道的工作閘門(mén)和檢修閘門(mén);在壩后尾水管處用它起吊尾水閘門(mén)。當(dāng)門(mén)機(jī)在起吊比較寬的閘門(mén)的時(shí)候，單吊點(diǎn)無(wú)法滿(mǎn)足閘門(mén)啟閉要求，這時(shí)我們就要用到雙吊點(diǎn)結(jié)構(gòu)型式的門(mén)機(jī)來(lái)起吊閘門(mén)。

我單位為老撾南歐江二期工程中的一級(jí)水電站自主研發(fā)設(shè)計(jì)制造的2×500kN、2×1600kN雙吊點(diǎn)門(mén)機(jī)主要用于表孔檢修閘門(mén)、底孔事故檢修閘門(mén)和進(jìn)水口檢修閘門(mén)的啟閉以及進(jìn)口攔污柵、表孔弧門(mén)、進(jìn)水口閘門(mén)的安裝及維護(hù)時(shí)的吊裝。

ACS880是ABB全能型傳動(dòng)產(chǎn)品中比較全面的產(chǎn)品，適用于各種工業(yè)過(guò)程，它們幾乎能控制所有交流電機(jī)，提供豐富的輸入/輸出接口，支持主流的現(xiàn)場(chǎng)總線通訊協(xié)議，傳動(dòng)涵蓋了寬泛的電壓和功率范圍基于直接轉(zhuǎn)矩控制（DTC）技術(shù)的控制功能既適用于基本應(yīng)用，也適用于要求苛刻的應(yīng)用。而且，通過(guò)認(rèn)證的集成安全功能可以保證設(shè)備操作人員的人身安全。新一代的傳動(dòng)擁有能源優(yōu)化功能，它有助于減少能耗。內(nèi)置的能效計(jì)算器可幫助分析和優(yōu)化工業(yè)過(guò)程。多臺(tái)傳動(dòng)可使菊花鏈方式連接在一起，用于實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)之間的D2D通訊。ABBACS880系列變頻器外形如圖1所示。本文主要介紹ABBACS880系列變頻器在雙吊點(diǎn)門(mén)式起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)上的主從控制應(yīng)用。圖1ACS880系列變頻器圖

2雙吊點(diǎn)門(mén)式起重機(jī)的特點(diǎn)

2.1起升機(jī)構(gòu)機(jī)械結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

本工程中的門(mén)式起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)均為為雙吊點(diǎn)結(jié)構(gòu)形式，起升機(jī)構(gòu)均由兩套焊接卷筒帶動(dòng)起重吊具，每套卷筒由一套硬齒面減速器帶動(dòng)，通過(guò)卷筒聯(lián)軸器與卷筒直聯(lián)，每臺(tái)減速機(jī)由一臺(tái)變頻電動(dòng)機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)，閉式傳動(dòng)，兩個(gè)減速器低速軸端通過(guò)同步軸剛性連接。

2.2起升機(jī)構(gòu)電氣系統(tǒng)特點(diǎn)

基于起升機(jī)構(gòu)的機(jī)械結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，起升機(jī)構(gòu)電氣控制系統(tǒng)中采用“一拖一”控制方案，即兩套起升機(jī)構(gòu)由一臺(tái)相同變頻器單獨(dú)控制，由于兩臺(tái)起升電機(jī)通過(guò)同步軸作為剛性連接，即兩臺(tái)起升電機(jī)速度保持同步。由于異步電機(jī)滑差的特性決定了在兩臺(tái)以上電機(jī)同時(shí)驅(qū)動(dòng)一個(gè)剛性負(fù)載時(shí)，會(huì)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(tái)電動(dòng)機(jī)拖著另一臺(tái)電動(dòng)機(jī)工作，一臺(tái)電動(dòng)機(jī)處于電動(dòng)狀態(tài)，一臺(tái)電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)的情況。在這種情況下，兩個(gè)電機(jī)速度同步已經(jīng)由機(jī)械保證，如果采用兩個(gè)變頻器分別驅(qū)動(dòng)兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)，則要求兩臺(tái)電機(jī)力矩一致，即要求變頻器能提供力矩均衡控制。為了避免這種情況，使起升機(jī)構(gòu)每個(gè)吊點(diǎn)的力矩均勻分配，本雙吊點(diǎn)的起升機(jī)構(gòu)采用主從控制方式。變頻器采用ABBACS880系列直接轉(zhuǎn)矩（DTC）技術(shù)控制技術(shù)的變頻器，其硬件線路如下圖2所示：

圖2變頻器硬件線路圖

3主從控制的實(shí)現(xiàn)方法以及調(diào)試步驟

起升機(jī)構(gòu)中的兩臺(tái)起升電機(jī)經(jīng)過(guò)減速機(jī)通過(guò)同步軸連接，二者速度相同，且每一個(gè)電機(jī)都由一個(gè)變頻器來(lái)控制，在工業(yè)運(yùn)用中，對(duì)于同軸銜接需求同步運(yùn)轉(zhuǎn)的場(chǎng)合，主從控制是一種最好的挑選計(jì)劃，不僅可以確保多個(gè)同軸電機(jī)的同步運(yùn)轉(zhuǎn)，并且可較好地完成負(fù)載的均勻分配。由于選用的變頻器為ABBACS880系列變頻器，故采用ACS880系列變頻器的D2D功能來(lái)實(shí)現(xiàn)。用屏蔽雙絞線將主機(jī)的XD2D端口連到從機(jī)的XD2D端口上，兩臺(tái)變頻器均采用閉環(huán)控制，通過(guò)變頻器的主從控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩均衡。

主變頻器／電動(dòng)機(jī)工作在速度控制模式，從變頻器／電動(dòng)機(jī)工作在轉(zhuǎn)矩控制模式，主、從變頻器均采用閉環(huán)控制。主變頻器的速度通過(guò)變頻器的I/O端子給定。在主從操控運(yùn)用中，外部信號(hào)（包含起動(dòng)、中止、給定信號(hào)等）只與主機(jī)變頻器相連，主機(jī)經(jīng)過(guò)XD2D端口將從機(jī)操控字和轉(zhuǎn)速給定值、轉(zhuǎn)矩給定值廣播給從機(jī)，完成對(duì)從機(jī)的操控。因?yàn)閺臋C(jī)選用轉(zhuǎn)矩操控，其轉(zhuǎn)速由主機(jī)速度和機(jī)械耦合度共同決議。當(dāng)機(jī)械耦合嚴(yán)密時(shí)，從機(jī)速度堅(jiān)持與主機(jī)同步；當(dāng)因?yàn)闄C(jī)械因素致使耦合度變差時(shí)，從機(jī)實(shí)踐負(fù)載轉(zhuǎn)矩削減，來(lái)自主機(jī)的給定轉(zhuǎn)矩大于從機(jī)的實(shí)踐負(fù)載轉(zhuǎn)矩，然后致使從機(jī)轉(zhuǎn)速的敏捷添加，直到到達(dá)其轉(zhuǎn)速的限幅值。

當(dāng)需要做主從通訊的時(shí)候主機(jī)從機(jī)控制地必需在EXT2，主機(jī)會(huì)與自己的從機(jī)做實(shí)際的通訊，交互數(shù)據(jù)。如果在D2D通訊鏈路中，有ACS880的控制地不在EXT2上，則主從通訊無(wú)法實(shí)現(xiàn)，不在EXT2的ACS880會(huì)報(bào)出從機(jī)不在EXT2的故障或者報(bào)警。如果所有的ACS880都不在EXT2，則所有的變頻器都處于獨(dú)立模式下，每一臺(tái)變頻器都需要單獨(dú)給出控制命令。只要使用了D2D主從，即使所有變頻器不在EXT2上，每一臺(tái)都單獨(dú)控制，D2D的物理通訊也必須是良好的，否則會(huì)報(bào)出故障。

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)優(yōu)化，優(yōu)化通過(guò)之后分別將相應(yīng)參數(shù)下載到對(duì)應(yīng)的變頻器中去即可，這里列出變頻器主要的主從控制參數(shù)，見(jiàn)表1。

表1：起升變頻器主從控制主要調(diào)試參數(shù)

5調(diào)試故障處理

5.1調(diào)試故障現(xiàn)象

變頻器參數(shù)設(shè)置好后起升機(jī)構(gòu)通電以穩(wěn)定的低速和高速空載連續(xù)運(yùn)行，觀察兩臺(tái)起升電機(jī)各自變頻器輸出的電機(jī)轉(zhuǎn)矩、速度以及電流，相差不大。如果起升機(jī)構(gòu)從零速直接拉到最高速時(shí)或者直接從最高速急劇停止則表現(xiàn)出兩個(gè)電機(jī)發(fā)出“嗚嗚”的聲音，且轉(zhuǎn)矩、電流相差較大，速度持續(xù)加速到設(shè)置值或停止時(shí)，變頻器直接報(bào)過(guò)載過(guò)流等故障。

5.2故障現(xiàn)象解決辦法

當(dāng)出現(xiàn)以上故障現(xiàn)象后，嚴(yán)格按照上面表格重新檢查、設(shè)置兩個(gè)起升變頻器的參數(shù)。那么如何確定變頻器主從控制已經(jīng)調(diào)好了呢？有兩種方法，分別為聽(tīng)電機(jī)加速聲音、手感電阻器溫度與檢查變頻器相關(guān)參數(shù)。第一種方法，快速或者慢速啟動(dòng)起升機(jī)構(gòu)至電機(jī)額定轉(zhuǎn)速，手分別靠近主、從變頻器制動(dòng)電阻器，如果主變頻器、從變頻器制動(dòng)電阻器發(fā)熱不一致，則變頻器主從控制參數(shù)沒(méi)調(diào)好，如果發(fā)熱都一樣，則表示變頻器主從控制參數(shù)已經(jīng)調(diào)好，或者緊急加速至電機(jī)額定速度以及停止，兩臺(tái)電機(jī)加速聲音正常，沒(méi)有尖銳的刺耳聲，變頻器不報(bào)故障；第二種方法，通過(guò)查看主、從變頻器各自監(jiān)控的電機(jī)轉(zhuǎn)矩、電機(jī)電流、電機(jī)電壓等參數(shù)，如果主、從變頻器中的這幾個(gè)參數(shù)一致或相差不多，則表示變頻器主從控制參數(shù)已經(jīng)調(diào)好。

6結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過(guò)精心的設(shè)計(jì)、工廠的測(cè)試、調(diào)試，ABBACS880系列變頻器主從控制技術(shù)成功地運(yùn)用在老撾南歐江二期工程一級(jí)水電站系列門(mén)式起重機(jī)上，門(mén)機(jī)起升機(jī)構(gòu)廠內(nèi)裝配調(diào)試如圖3所示。經(jīng)業(yè)主檢測(cè)與驗(yàn)收，主從控制技術(shù)通訊速率高，抗干擾效果明顯，響應(yīng)速度快、調(diào)試簡(jiǎn)單、實(shí)用、運(yùn)行穩(wěn)定、安全可靠，值得推廣，受到業(yè)主的一致好評(píng)。

圖3南歐江2×500kN門(mén)機(jī)起升機(jī)構(gòu)

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