塔机双电机变频补偿传动起升机构

在塔式起重机变频调速起升机构设计中，要同时满足高速性能和低速时的起重能力，只能加大电机和变频器功率，而这将使系统的成本大幅度增加，加大了变频技术应用的难度。本文介绍的双电机变频补偿传动起升机构可以很好地解决载荷与速度的兼顾问题。
　　1、补偿传动起升机构的组成和工作原理
　　双电机变频补偿传动起升机构由2套变频器分别驱动2台电动机，2台电动机分别经变速机构共同驱动起升机构的卷简。如图1所示，变频器1驱动的电动机14、制动器15和连接单元13、减速机12构成卷筒10的主驱动回路；变频器2驱动的电动机6、制动器5和连接单元7以及变速机构8构成卷筒10的补偿驱动回路。在连接单元中装有联轴器和速度编码器，2个驱动回路位于卷筒的两端。

　　(1)控制单元3根据速度给定单元4给出的速度指令分别控制变频器1和电机制动器15，变频器1根据控制单元3的命令调节电动机14的工作速度，电动机14经连接单元13和减速机12驱动卷筒10以一定的速度转动。
　　(2)控制单元3还根据速度给定单元4给出的速度指令控制变频器2和补偿驱动回路中的电机制动器5，变频器2根据控制单元3的命令调节电动机6的输出转矩，该转矩正比于主驱动回路电动机14的输出转矩，经连接单元7和变速机构8放大后驱动卷筒10。
　　(3)变频器1和主驱动回路构成的系统是采用速度控制方式来驱动卷筒10的，变频器2和补偿驱动回路构成的系统是采用转矩控制方式来驱动卷筒10的。两个系统作用在卷筒10上的转矩大小成一定比例且方向相同。
　　具体过程如下：速度给定单元4给控制单元3一个速度挡位信号，控制单元3同时对变频器1和变频器2给出方向指令，控制单元3在给变频器1速度指令的同时，根据变频器1计算出电动机14所产生的转矩大小，再给出变频器2的转矩指令，然后控制单元3打开电机制动器5、15，卷筒10就以电动机14确定的速度转动，其转矩为电动机14和电动机6经各自的减速放大后的转矩之和。当起升载荷较大时，控制单元3还会给出换挡信号至变速机构8，加大总减速比，以提高补偿驱动回路的输出转矩。当起升载荷较小时，控制单元3将给出换挡信号至变速机构8，降低总减速比，提高补偿驱动回路的输出转速。
　　2、控制系统的组成
　　该机构的控制系统如图2所示，速度给定单元4由一组开关组成，其中有方向开关、速度挡位开关、减速比换挡开关以及各种限位开关。接触器MA、MB、控制变频器1、变频器2与主电源的通断；接触器MC、MI)分别控制电机制动器5、7的开闭；接触器ME控制变速机构9中低速离合器11和高速离合器12的开闭。所有接触器的线圈都连接到NCM-S型变频控制器3上，同时NCM-S型变频控制器3通过两组控制线分别连接到变频器1和变频器2的控制端。电动机8和6分别连接到变频器1和2上；速度编码器10与电动机6同轴，其信号连接到NCM-S型变频控制器3上。

　　3、特点
　　(1)与具有相同调速性能的变频系统相比，采用新机构后，装机功率可以减少15%～20%；目所配电机可以相应减小，降低了系统成本。
　　(2)解决了系统出故障时，塔机必须停机检修的问题。由于采用双传动方案，任何一个传动链上的减速机、电动机或变频器出现故障时，起升机构还可起升一定的载荷，因而降低了用户的停机损失。
　　(3)解决了由于起升机构重量不对称造成的塔机平衡臂偏载的问题。塔机起升机构的安装原则一般是卷筒的轴线中点处于平衡臂的中线上，上述双驱动机构可以实现平衡布置，使整个机构的重心处于平衡臂的中心线上，因而不存在偏载问题，提高了塔机的运行安全性。