深圳市英威腾电气股份有限公司

    摘要：施工升降机是高层建筑施工中重要的垂直运输设备之一，其运行状况的好坏直接影响施工进度。传统的施工升降机由于运行速度单一，存在以下几个主要问题：起制动过程中加速度过大，齿轮对齿条的冲击大，危害设备；启动电流大，冲击供电电网，影响其他设备的正常运行；对高层建筑而言，运行速度低且无法调速，工作效率低；停位不准，对司机经验要求高，影响生产效率。本文对英威腾CHV190起重专用变频器在升降机中的应用及功能验证做了详细说明，并对变频驱动升降机的优势进行了介绍。

    关键词：起重专用变频器；施工升降机

    ◇ 引言
    施工升降机是现代高层施工中必不可少的重要的垂直运输设备。特别是在高层、超高层建筑施工中担任了极其重要的任务，对于保证施工工期与安全，降低施工成本，减轻劳动强度起着不可替代的作用。本文介绍英威腾CHV190起重专用变频器在人货两用施工升降机上的应用、调试和现场功能测试验证。

    ◇ 施工升降机介绍

    升降机作为一般高层建筑输送人员及散碎材料的垂直运输设备已被广泛应用，普通施工升降机由于控制方式和设计等原因，存在以下几个问题：

    （1）采用接触器控制，运行速度单一，一般速度为34~38m/min，运行速度低，影响施工速度和施工企业效益，对高层建筑此问题表现突出。如单纯提高速度将造成加速度过大，结构和机构所受冲击过大而加快齿轮齿条及制动盘的磨损，降低运行可靠性和增加维护成本。

    （2）启动冲击大，对结构和机构损坏较严重。

    （3）普通施工升降机采用机械抱闸强制制动，升降机从高速突然降到零速，由于惯性作用，强制抱闸对结构和机构冲击大，载人舒适度差，载货料冲击大。

    （4）一般采用直接启动或者星三角降压启动，启动电流大，对电网冲击大，影响其他设备的正常运行。

    （5）负载变化造成停位不准确，对司机经验要求较高。

    （6）普通施工升降机减速到平层时无爬行过程，由运行速度直接向零速减速，升降机的平层是靠司机目测手动控制实现，效率低，经常要上、下点动几次才能准确平层。

    ◇ 英威腾CHV190变频器在施工升降机上的应用

    下面主要介绍英威腾CHV190起重变频器在某知名升降机厂家的使用情况。

   （1）设备相关参数介绍见表1。
  
                  

  （2）系统原理分析

    机械系统

    此系统所用升降机，为单笼无对重式建筑专用人货升降机，工作高度为0~200m，设计提升极限速度为40m/min，整个系统采用安装在支架上的齿条传动，沿固定轨道进行运动，齿条可随意装载与拆除，从而实现任意调整升降机的工作高度。系统的动力来源为三个并联连接的电机同时提供动力，三电机的输出力矩均衡，输出功率平衡。升降机系统采用了相对较为完善的安全控制系统，系统中使用了PLC及变频器，升降机下降时，系统处于发电状态，回馈能量通过制动电阻消耗。

    电气系统

    电气控制系统略图，如图1所示。
   
             
  
                    

    电气控制系统，主要由PLC、变频器、传动电动机、减速机、制动单元、制动电阻箱、操作手柄、交流输入电抗器、编码器、变压器等设备组成，实现对升降机的起停控制、上下运行、快慢行走、开闸抱闸控制及各种保护的控制，从而实现升降机的高效、安全、稳定运行。

    在整个升降机的电气控制系统中，变频调速器是最为关键的控制设备，变频器质量与性能的好坏，将直接影响到升降机的使用。CHV190系列起重机专用变频器，能够提供完备的抱闸、松闸逻辑控制、高低速切换控制、开环闭环切换控制、多电机并联矢量控制、可调节的制动电压控制、高频弱磁运行控制等功能，从而实现对升降机的完美控制。依据此公司升降机对变频器的功能性能要求，CHV190专用变频器的周边接线图设计及具体操作，如图2所示。

    （3）变频器周边连接图内容说明见表2。

                             

    （4）变频参数设定

    依据外部端子的接线功能要求及控制要求，变频器内部参数设置见表3。

表3
功能码功能含义参数设置功能描述备注
P0.00 速度控制模式0/1
0：无PG矢量控制（SVC）
1：有PG矢量控制（VC）
两种控制模式，全部进行了调试。
P0.01 运行指令通道1 端子指令通道
P0.02 速度指令选择4 多段速端子给定采用两段速控制
P0.03 最大输出频率60.00 最大频率60Hz 对应42m/min的升降机运行速度
P1.01 多段速分级给定1 28.0 最大频率的28%（低速） 运行频率16.8Hz
P1.02 多段速分级给定2 100.0 最大频率的100%（高速） 运行频率60Hz
P1.09 直线加速时间6.0 6秒加速时间
P1.10 直线减速时间2.0 2秒减速时间
P1.15 起动开始频率1.50 起动频率为1.5HZ 在无PG矢量控制时使用，确保升降机
起动瞬间不溜钩
P1.16 起动频率保持时间0.2 起动频率的保持时间为0.2秒
电机参数组
P2.01 电机额定功率33.0 为3台11kW电机的功率总和
P2.02 电机额定频率50.00 额定频率为50Hz
P2.03 电机额定转速1395 额定转速为1395RPM
P2.04 电机额定电压380 额定电压为380V
P2.05 电机额定电流70.5 额定电流为3台电机的电流总和
P2.07 电机定子电阻0.123 通过参数自学习得到相关参数
P2.08 电机转子电阻0.249
P2.09 电机定、转子电感23.4
P2.10 电机定、转子互感22.8
P2.11 电机空载电流30.74
输入输出端子组
P5.00 HDI1输入类型选择1 HDI1为开关量输入
P5.02 S1端子功能选择1 正转运行，升降机上行
P5.03 S2端子功能选择2 反转运行，升降机下行
P5.04 S3端子功能选择7 外部故障输入
P5.05 S4端子功能选择6 故障复位
P5.06 S5端子功能选择8 多段速端子1
S5闭合为低速段
S5和HDI1闭合为高速段
P5.07 HDI1端子功能选择9 多段速端子2
P6.04 RO1输出选择4 故障输出故障输出时，抱闸输出有效。
P6.05 RO2输出选择7 抱闸输出
抱闸控制逻辑
P8.04 抱闸、接触器控制选择（只适
合端子指令通道）
1 抱闸由变频器控制，接触器由外部控制器控制
P8.05 抱闸合闸延时0s 该时间可以配合停机抱闸频率来调整
P8.06 抱闸松闸延时0s
P8.09 停机抱闸频率3Hz 对于开环矢量控制，该频率可以有效防止停机抱闸时溜钩
P8.16 停机延时时间0.2s 定义变频器抱闸合闸信号输出后。变频器可以持续维持输出转矩的时间，用来消除停机时溜钩问题。
制动单元设定
制动单元控制板上，S1位置，拨码开关为4位可关断的机械开关，从左至右分别为1、2、3、4位。不同拨码方式对应不同的制动使用率和制动电压。第一位对应制动使用率，后三位对应不同制动电压。具体使用请参考英威腾公司《DBU制动单元使用说明书》。
出场设定值0010 出厂设定制动使用率为50%，制动电压为680V
现场使用值1001 设定制动使用率为100%，制动电压为660V

    ◇ 调试及现场测试波形

    检查接线正确无误，试运行后一切正常后，需对电机进行参数自学习。

    对于一拖多并联矢量控制，电机参数输入需要注意：

    （1）一拖多系统中，电机组参数中，电机额定功率输入是否为各台电机之和；

    （2）一拖多系统中，电机组参数中，电机额定电流输入是否为各台电机之和；

    （3）输入合理的自学习加减速时间。

    由于此系统采用主电路和控制电路一起供电方式，变频器参数输入后，进行逻辑时序验证时，要注意现场情况，以防意外发生。

    在现场对闭环矢量控制和开环矢量控制两种控制方式进行了调试和功能验证。合理设定变频器松、抱闸逻辑时序相关参数，实现在启动、停止无明显溜钩现象；高、低速运行，电机和变频器运行正常，达到良好的控制效果。

    下面附上在满载实验时现场记录波形：

    满载测试运行1（34m/min）

    运行中相关参数的动态捕捉及说明，如图3所示。

    该波形图同时监控了运行频率、输出电流、输出转矩、输出电压、母线电压参数。从该图中，能够清晰反应在升降机的运行过程中，变频器的运行状况。升降机经历了上升启动开闸、加速上升、平稳上升、减速上升、上升停机报闸、停机、下降启动开闸、加速下降、高速平稳下降、低速平稳下降、下降停机抱闸，停机的全过程。从图3可以看出，变频器运行中的各项参数状态正常。

    满载运行测试2（42m/min）

    运行中相关参数的动态捕捉及说明，如图4所示。

    该波形图同时监控了运行频率、输出电流、输出转矩、输出电压、母线电压参数。从该图中，能够清晰反应在升降机的运行过程中，变频器的运行状况。升降机经历了上升启动开闸、加速上升、平稳上升、减速上升、上升停机报闸、停机、下降启动开闸、加速下降、高速平稳下降、低速平稳下降、下降停机抱闸，停机的全过程。从图4可以看出，变频器运行中的各项参数状态正常。

    经过2个月的老化和可靠性测试，英威腾CHV190系列起重专用变频器在升降机上的应用达到了客户对性能、功能和质量的要求，客户非常满意。

    ◇ 变频升降机的优势

    施工升降机采用变频调速后，使升降机实现平稳操作，提高运行效率，消除起制动冲击，减少电气维护，降低电能消耗，提高功率因素等。变频调速方法具有的显著特点如下：

    效率高，最高运行速度可达传统升降机两倍.

    无极调速有效解决结构和机构的冲击，延长齿轮、齿条、滚轮等机械结构的使用寿命。

    变频器的软启动功能，降低了电机启动时对电网的冲击电流，缓解了用电设备间的相互影响。

    可选择的加减速曲线，保证人乘坐的舒适感和减少载货时的冲击；可调节加减速时间和运行频率，确保升降机的准确平层。降低对司机的要求。

    采用变频器减少了升降机的设备维护成本，为企业带来经济效益。

    ◇ 结束语

    随着高层、超高层建筑的不断增多，对升降机要求越来越高，而变频驱动技术在升降机中的应用，可以很好解决普通升降机的不足。

    摘自《自动化博览》2010年第五期