陈勇
中国葛洲坝集团第二工程有限公司，四川成都，610091
摘要：随着现代科学信息技术的发展以及机械制造水平的不断提高，我国的塔吊生产水平也不断提升，目前正广泛的应用与各行业领域中。在建筑工地中，高层建筑的建设对塔吊的需要远离越大，随着建筑规模的提升以及高度的增加，其对塔吊的运行质量也有了较高的要求。频频器的使用主要就是要采用变频调速技术和可编程控制技术来提高塔吊的使用性能。基于此，本文就变频器在建筑工地塔吊上的应用进行了分析。
关键词：变频器；塔吊；应用
引言
变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。将其应用于塔吊的起升系统、回转系统以及变幅系统中能够有效的提高塔吊的使用性能，减少各种安全事故的发生。
一、塔吊概述
塔吊又被称为塔机或者是塔式起重机，其是臂架安置在垂直的塔身顶部的可回转臂架型起重机，并在现代建设工程建设中得到了广泛的应用。其具有以下优点，一是具有足够的起升高度，且工作幅度与空间都比较大，能够满足高层或者超高层建筑的使用需求；二是能够同时进行垂直、水平运输，且吊、运、装、卸载三维空间中的作业也能够连续完成；三是结构较为简单，维护容易。
二、目前国内塔吊的主要调速方式优缺点
（一）多速电机变极调速
多速电机变极调速方式简单，应用较广，但调速范围较窄，耗能大。
（二）电磁离合器换档的减速器加带涡流制动的单速绕线转子电机
电磁离合器换档的减速器加带涡流制动的单速绕线转子电机采用的是电机串电阻获取较软的特性和慢就位速度，其在使用中比较平稳，但是电磁离合器寿命短，可靠性差。
（三）差动行星减速器加双电机
差动行星减速器加双电机能满足重载低速、轻载高速的要求，但是成本较高，控制复杂。
（四）变频调速
变频调速是当前较为先进的一种调速方式，其具有调速范围宽、零速制动，变速平稳、电流冲击小，并且可实现重载低速平稳运行，实现轻载或空载时高速平稳运行等优点，也能够良好的应用于大吨位的塔吊中，因此应用范围也比较广。
三、变频器在塔吊上的应用
本公司是生产建筑用塔吊的专业厂商，在2010年生产的一台QTZ315型塔吊中的机起升机构采用变频器调速，变幅机构和回转机构采用多速电机调速，其中变频器调速能够确保塔吊在重载的时候平稳地低速运行，轻载或无负载时，能高速平稳地运行。但是由于边临其选型错误，因此在低速运行时发生溜钩的现象，这就需要进一步对该型塔吊进行改造，以便提高其使用效果。
（一）变频器
1、三菱变频器FR-A700
FR-A700产品适用于各类对负载要求较高的设备，因此能够较好的适用于建筑工地中的塔吊设备，三菱变频器FR-A700所适用的功率范围为0.75kW～630kW，而且其内置PID，变频器/工频切换和可以实现多泵循环运行功能，所使用的元器件的寿命也比较长内置噪声滤波器（75K以上），能够做到无噪音运行。除此以外，其还具有以下优点，一是具有独特的无传感器矢量控制模式，因此能够使用各式各样的机械设备在超低速区域高精度的运转，并且不需要采用编码器；二是带转矩模式控制；三是具有矢量控制功通能（带编码器），可以精准的控制位置、快速想象、高精度等；四是具有优异的节能效果，主要是节能监控功能发挥作用；五是具有软启动的功能，这样就可以在变频器控制的作用下降低机械部分震动和构架的冲击，从而提高设备的使用寿命，减少维护费用等。
2、三菱变频器FR-F700
FR-F700系列产品具有最佳励磁控制功能，不仅会在恒速时可以使用，还能够在加减速的时候发挥作用，其中的节能监视功能也可以最大程度上发挥其节能效果。
（二）变频器在塔机三大机构上的应用
1、起升系统
起升机构是塔吊所有机构中对电控要求最高的系统，在塔吊的使用过程中，起升机构需要确保重物在起吊过程当中保持相当的平稳性以及快速响应的及时性，还需要确保在运行期间的安全性，而且在齐声系统中还糅合了重量限制器、力矩限制器、高度限制器、风速仪等相关装置，其都会直接影响到起升系统的运行质量，这就需要加强对变频器的重视，以便更好的通过变频器的加减速时间、各段速度频率的合理匹配等参数设置来提高起升系统的平稳性。比如，可以采用三菱FR-A700系列起重机专用变频器开环矢量控制，在开环情况下零转速能提供150%～200%的扭矩，制动采用直流制动和起升机构机械制动相结合的方法，保证重物在升降过程中不会出现溜钩现象的发生。
在此次设计过程中，主要是通过以下几个方面开展的，一是在起升机构拖动重物启动的瞬间，要求在起升机构抱闸装置打开前变频器应输出一定的反向预转矩，避免出现开闸溜钩现象造成安全事故，同时还应该设置一定的制动抱闸闭合频率，从而防止重物在吊起的过程中出现暂时关闭的情况；二是需要对一些大吨位的起升系统使用闭环控制的方式来进行速度的控制，期间可是利用编码器实现有效的控制，在编码器的作用下，起升的速度也被实时检测，从而更好的确保低速启动或者高度运行的安全性，避免由于实际速度和设定速度之间出现差值过大的情况；三是要利用安全限位装置来保证起升系统的安全性，比如安装重量限制器、力矩限制器、高度限制器等。
2、回转系统
目前在塔吊的回转系统中比较常见的就是使用双电机进行控制，一般电气所驱动的回转机构大臂长度多在60m以上，在运行中需要大臂带动重物回转，因此要求回转臂能快速停车，并且要求其定位准确、平稳，因此在设计过程中还应该重视起回转系统的电控设计，因此可以采用三菱FR-700系列通用变频器，变频调速系统的直流制动和回转机构的机械制动能够充分发挥作用，将运动中的回转机构和变幅机构平稳的停下，从而有效的避免出现塔臂抖动的情况，并促进小车能够平稳的移动，防止重物在空中摆动。除此以外，变频器还能够选择多段速度，较宽的调速范围也使得其能够在低速运行的时候进行准确的定位。
3、变幅系统
变幅机构就是改变所吊重物幅长的装置，在建筑工地上使用的水平臂塔吊主要就是通过大臂横梁上载重小车的往返运动来调整吊钩覆盖的幅度范围。从而实现变幅的目的。目前在变幅系统中采用的速度控制方式有两种，一种是选用双速或三速电机进行控制，其控制方式比较简单，但是的复杂的接线以及不连续的换挡速速就一会给机械造成较大的冲击，这也是操作人员感到有强烈顿挫感的主要原因。基于此，就可以使用变频器控制载重小车的行走速度（如下图1所示），只需要使用变频器的V/F控制模式就可以有效的控制载重小车的水平移动。同时，对于变频器的DI信号则来自PLC，只需要在PLC控制逻辑中考虑变幅机构的换速逻辑，以此来防止载重小车以过高的速度冲向臂尖或塔身，造成意外。
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结语
综上所述，塔吊已经成为现代建筑工地中的重要设备，其运行质量不仅关系到整个施工项目的质量，也会影响到施工安全，因此有必要重视起传统塔吊设备的改造，积极采用变频器来提供塔吊系统的运行质量，为施工提供良好的保障。
参考文献：
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