摘要：介紹了雙吊點門式起重機起升機構(gòu)的機械結(jié)構(gòu)和電氣系統(tǒng)的特點，從硬件上闡述了ABBACS880系列變頻器在雙吊點門式起重機上實現(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從機主要調(diào)試參數(shù)，并針對主從控制控制技術(shù)調(diào)試過程中出現(xiàn)的主要現(xiàn)象給出了具體的解決辦法。

關(guān)鍵詞：雙吊點；門式起重機；ACS880；變頻器；主從控制

1引言

門式起重機是橋式起重機的一種變形，又叫龍門吊，主要用于室外的貨場、料場貨、散貨的裝卸作業(yè)。門式起重機具有場地利用率高、作業(yè)范圍大、適應(yīng)面廣、通用性強等特點，在港口、貨場、水電站等領(lǐng)域得到廣泛使用。水電站門式起重機主要用來吊運和啟閉閘門,也可做其它的零星起吊工作。在進水口壩段用它起吊工作閘門、檢修閘門和攔污柵;在溢流壩段用它起吊溢洪道的工作閘門和檢修閘門;在壩后尾水管處用它起吊尾水閘門。當(dāng)門機在起吊比較寬的閘門的時候，單吊點無法滿足閘門啟閉要求，這時我們就要用到雙吊點結(jié)構(gòu)型式的門機來起吊閘門。

我單位為老撾南歐江二期工程中的一級水電站自主研發(fā)設(shè)計制造的2×500kN、2×1600kN雙吊點門機主要用于表孔檢修閘門、底孔事故檢修閘門和進水口檢修閘門的啟閉以及進口攔污柵、表孔弧門、進水口閘門的安裝及維護時的吊裝。

ACS880是ABB全能型傳動產(chǎn)品中比較全面的產(chǎn)品，適用于各種工業(yè)過程，它們幾乎能控制所有交流電機，提供豐富的輸入/輸出接口，支持主流的現(xiàn)場總線通訊協(xié)議，傳動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。新一代的傳動擁有能源優(yōu)化功能，它有助于減少能耗。內(nèi)置的能效計算器可幫助分析和優(yōu)化工業(yè)過程。多臺傳動可使菊花鏈方式連接在一起，用于實現(xiàn)傳動之間的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門式起重機起升機構(gòu)上的主從控制應(yīng)用。圖1ACS880系列變頻器圖

2雙吊點門式起重機的特點

2.1起升機構(gòu)機械結(jié)構(gòu)特點

本工程中的門式起重機起升機構(gòu)均為為雙吊點結(jié)構(gòu)形式，起升機構(gòu)均由兩套焊接卷筒帶動起重吊具，每套卷筒由一套硬齒面減速器帶動，通過卷筒聯(lián)軸器與卷筒直聯(lián)，每臺減速機由一臺變頻電動機單獨驅(qū)動，閉式傳動，兩個減速器低速軸端通過同步軸剛性連接。

2.2起升機構(gòu)電氣系統(tǒng)特點

基于起升機構(gòu)的機械結(jié)構(gòu)特點，起升機構(gòu)電氣控制系統(tǒng)中采用“一拖一”控制方案，即兩套起升機構(gòu)由一臺相同變頻器單獨控制，由于兩臺起升電機通過同步軸作為剛性連接，即兩臺起升電機速度保持同步。由于異步電機滑差的特性決定了在兩臺以上電機同時驅(qū)動一個剛性負(fù)載時，會發(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)生一臺電動機拖著另一臺電動機工作，一臺電動機處于電動狀態(tài)，一臺電動機處于發(fā)電狀態(tài)的情況。在這種情況下，兩個電機速度同步已經(jīng)由機械保證，如果采用兩個變頻器分別驅(qū)動兩臺電動機，則要求兩臺電機力矩一致，即要求變頻器能提供力矩均衡控制。為了避免這種情況，使起升機構(gòu)每個吊點的力矩均勻分配，本雙吊點的起升機構(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主從控制的實現(xiàn)方法以及調(diào)試步驟

起升機構(gòu)中的兩臺起升電機經(jīng)過減速機通過同步軸連接，二者速度相同，且每一個電機都由一個變頻器來控制，在工業(yè)運用中，對于同軸銜接需求同步運轉(zhuǎn)的場合，主從控制是一種最好的挑選計劃，不僅可以確保多個同軸電機的同步運轉(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功能來實現(xiàn)。用屏蔽雙絞線將主機的XD2D端口連到從機的XD2D端口上，兩臺變頻器均采用閉環(huán)控制，通過變頻器的主從控制技術(shù)實現(xiàn)兩個電動機的轉(zhuǎn)矩均衡。

主變頻器／電動機工作在速度控制模式，從變頻器／電動機工作在轉(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變頻器的I/O端子給定。在主從操控運用中，外部信號（包含起動、中止、給定信號等）只與主機變頻器相連，主機經(jīng)過XD2D端口將從機操控字和轉(zhuǎn)速給定值、轉(zhuǎn)矩給定值廣播給從機，完成對從機的操控。因為從機選用轉(zhuǎn)矩操控，其轉(zhuǎn)速由主機速度和機械耦合度共同決議。當(dāng)機械耦合嚴(yán)密時，從機速度堅持與主機同步；當(dāng)因為機械因素致使耦合度變差時，從機實踐負(fù)載轉(zhuǎn)矩削減，來自主機的給定轉(zhuǎn)矩大于從機的實踐負(fù)載轉(zhuǎn)矩，然后致使從機轉(zhuǎn)速的敏捷添加，直到到達其轉(zhuǎn)速的限幅值。

當(dāng)需要做主從通訊的時候主機從機控制地必需在EXT2，主機會與自己的從機做實際的通訊，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，則主從通訊無法實現(xiàn)，不在EXT2的ACS880會報出從機不在EXT2的故障或者報警。如果所有的ACS880都不在EXT2，則所有的變頻器都處于獨立模式下，每一臺變頻器都需要單獨給出控制命令。只要使用了D2D主從，即使所有變頻器不在EXT2上，每一臺都單獨控制，D2D的物理通訊也必須是良好的，否則會報出故障。

4主從調(diào)試主要參數(shù)

在設(shè)定變頻器的參數(shù)前，先分別進行電機優(yōu)化，優(yōu)化通過之后分別將相應(yīng)參數(shù)下載到對應(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)置好后起升機構(gòu)通電以穩(wěn)定的低速和高速空載連續(xù)運行，觀察兩臺起升電機各自變頻器輸出的電機轉(zhuǎn)矩、速度以及電流，相差不大。如果起升機構(gòu)從零速直接拉到最高速時或者直接從最高速急劇停止則表現(xiàn)出兩個電機發(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，變頻器直接報過載過流等故障。

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，分別為聽電機加速聲音、手感電阻器溫度與檢查變頻器相關(guān)參數(shù)。第一種方法，快速或者慢速啟動起升機構(gòu)至電機額定轉(zhuǎn)速，手分別靠近主、從變頻器制動電阻器，如果主變頻器、從變頻器制動電阻器發(fā)熱不一致，則變頻器主從控制參數(shù)沒調(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額定速度以及停止，兩臺電機加速聲音正常，沒有尖銳的刺耳聲，變頻器不報故障；第二種方法，通過查看主、從變頻器各自監(jiān)控的電機轉(zhuǎn)矩、電機電流、電機電壓等參數(shù)，如果主、從變頻器中的這幾個參數(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

經(jīng)過精心的設(shè)計、工廠的測試、調(diào)試，ABBACS880系列變頻器主從控制技術(shù)成功地運用在老撾南歐江二期工程一級水電站系列門式起重機上，門機起升機構(gòu)廠內(nèi)裝配調(diào)試如圖3所示。經(jīng)業(yè)主檢測與驗收，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)試簡單、實用、運行穩(wěn)定、安全可靠，值得推廣，受到業(yè)主的一致好評。

圖3南歐江2×500kN門機起升機構(gòu)