Soluzioni di VEICHI AC80 su Gru a Torre Soluzione

Ⅰ. Panoramica

Con i crescenti requisiti in termini di prestazioni di controllo della velocità delle gru a torre, i tradizionali metodi di controllo della velocità che hanno grandi esigenze di manutenzione in loco, elevati tassi di guasto del sistema e scarsi indicatori tecnici completi non possono soddisfare i requisiti speciali delle produzioni industriali.

L'inverter vettoriale VEICHI AC80 ha ottenuto notevoli risultati nel settore del sollevamento ed è ampiamente utilizzato nelle aree industriali.

Questo articolo presenta diversi metodi principali di controllo della velocità nel meccanismo delle nostre gru a torre domestiche e sottolinea i vantaggi e gli svantaggi dei vari metodi e anche gli ambiti di applicazione. Per il metodo di controllo della velocità a frequenza variabile AC sollevato per gru a torre di piccole e medie dimensioni con 4 funi e carichi di sollevamento max 6T, VEICHI AC80 fornisce soluzioni applicative complete.

La gru a torre è sviluppata per la tecnologia delle dime nell'edilizia, adatta al sollevamento di carichi e al sollevamento di componenti in strutture industriali in cemento armato e materiali da costruzione civile.

Ⅱ. Principali modalità di controllo della velocità nel meccanismo di sollevamento domestico

Il meccanismo di sollevamento è il meccanismo di trasmissione più importante in una gru a torre. Attualmente, alle tradizionali modalità di controllo della velocità vengono aggiunti nuovi requisiti come la bassa velocità con carico pesante, l'alta velocità con carico leggero e un ampio campo di controllo della velocità. La modalità di controllo della velocità del meccanismo di sollevamento influirà direttamente sulle prestazioni complessive.

Esistono tre principi per selezionare la modalità di controllo della velocità: il primo è il funzionamento regolare e l'impatto ridotto; il secondo è l'efficienza economica e l'affidabilità; l'ultimo è la facile manutenzione.

1. Controllo della velocità con cambio di polarità per motori a più velocità

A causa della forte concorrenza nel settore delle gru a torre di piccole e medie dimensioni con 4 funi e carichi di sollevamento massimi di 6 T, i suoi costi sono rigorosamente controllati. I motori domestici a più velocità adottano principalmente la modalità di controllo della velocità con cambio dei poli, che presenta uno schema semplice e un'ampia applicazione.

2. Riduttore ordinario con motore a rotore con avvolgimento a più velocità controllato da freno a correnti parassite

Il normale riduttore con rapporto a velocità singola azionato da un motore a più velocità ha superato il grande impatto causato dal motore a più velocità. Il motore del rotore con avvolgimento a correnti parassite può ottenere una caratteristica M-n morbida che facilita il freno e il cambio marcia, velocità di posizionamento lenta e grande potenza rispetto al motore a gabbia di scoiattolo. Questa modalità di controllo della velocità presenta i vantaggi di una struttura semplice, una facile manutenzione e un'elevata affidabilità e ha risolto con successo il problema di raffreddamento del motore nel motore con rotore con frenatura a correnti parassite, migliorando notevolmente l'affidabilità di questa modalità di controllo della velocità.

Attualmente, in questa modalità di controllo della velocità vengono normalmente utilizzati meccanismi di sollevamento domestici tra 8 e 12 T, mentre il freno motore e il cambio hanno ancora una corrente di picco e un impatto elevati. Poiché il sistema di controllo elettrico è molto complesso, non è consigliabile che i meccanismi di sollevamento superiori a 16T adottino questa modalità di regolazione della velocità.

3. La modalità di controllo della velocità a frequenza variabile è la principale modalità di controllo della velocità CA. Con il graduale calo dei prezzi nei mercati internazionali dei VFD, la tecnologia di controllo della velocità variabile è ampiamente utilizzata. Il meccanismo di sollevamento è utilizzato da anni con buoni effetti, ma ha applicazioni limitate. Il suo vantaggio è che la velocità di localizzazione può facilitare il funzionamento a lungo termine e ottenere un freno pari a zero, garantendo un funzionamento regolare senza impatti, prolungando la durata dei componenti e migliorando la sicurezza della gru a torre.

Ⅲ. Soluzioni di VEICHI AC80 su gru a torre

All'inizio, l'inverter giapponese Yaskawa era ampiamente utilizzato sulle gru a torre di dimensioni medio-grandi, a causa della forte concorrenza e del rigoroso controllo dei prezzi, l'inverter di frequenza viene utilizzato raramente nelle gru di piccole e medie dimensioni. Con lo sviluppo della tecnologia elettronica di potenza, la tecnologia degli inverter domestici diventa più matura e ottiene maggiori vantaggi in termini di prezzo, per poi essere gradualmente utilizzata nelle gru a torre di piccole e medie dimensioni.

1. Breve introduzione dell'inverter VEICHI

AC80 è l'inverter di frequenza di nuova concezione di VEICHI Electric. Rispetto al tradizionale inverter di frequenza V/F, può realizzare combinazioni modulari di ciascuna serie per creare una piattaforma personalizzata sulla base della ragionevole suddivisione delle esigenze del cliente.

Questa serie di inverter adotta un'eccellente strategia di controllo vettoriale senza velocità che presenta una risposta dinamica rapida, una tecnologia avanzata di limitazione della corrente e un design hardware ottimizzato e può garantire l'assenza di scatti anche in caso di frequenti fluttuazioni del carico. Ha le seguenti caratteristiche:

A. Affidabilità

a. Progettazioni complete e affidabili come la progettazione di ridondanza e la progettazione di declassamento; 

b. Tutti i componenti soddisfano gli standard industriali o militari;

c. Piattaforma di produzione professionale.

B. Avvio graduale

Rispetto alla modalità di avvio a frequenza industriale, il controllo VFD può ridurre lo shock della parte meccanica e l'impatto della struttura, il che può far risparmiare sui costi di manutenzione e facilitare un funzionamento stabile.

C. Coppia di avviamento elevata

Adotta la modalità di controllo vettoriale del flusso ad alte prestazioni per facilitare una coppia di uscita elevata stabile a bassa frequenza.

2. Introduzione alla tecnologia

La modalità tipica delle gru a torre di piccole e medie dimensioni è la QTZ315, ampiamente utilizzata. Sono elencati gli indicatori di potenza moltiplicati per due volte: Carichi di sollevamento max 3T; velocità di sollevamento 52/26/5,5 m/min; Motori multipolari 4/8/32 per meccanismi di sollevamento da 15/15/5,5KW; rapporto di velocità del riduttore I=31,5; Diametro rullo 300 mm.

3. Calcolo dei parametri

Il sistema di controllo della velocità della frequenza della gru a torre è fornito dal controller principale o dal potenziometro. Attraverso la collaborazione del dispositivo elettronico di controllo della velocità, dello strumento di controllo del carico, dell'interruttore di finecorsa e del freno, il sistema viene utilizzato per controllare l'avvio, il freno, il funzionamento reversibile e il controllo della velocità del motore asincrono CA.

Parametro di selezione della modalità: potenza moltiplicativa della puleggia mobile, motore asincrono a gabbia di scoiattolo a 4 poli da 18,5 kW, velocità del riduttore I=31,5, diametro del rullo 300 mm, ovvero I=31,5, R=D/2=150 mm =0,15 m, Nn=1450 giri/min, Pn=18,5 kW

A. Calcolo del carico di sollevamento più pesante

Pn=2*π*Nn*Tn/60*1000 

Tn= Pn*1000*60/2*π* Nn=18.5*1000*60/2π*1450=121.9Nm   

valore teorico del carico di sollevamento: F=2*Tn*I*/R*10000=2*121.9*31.5/0.15*10000=5.1198T   

prendendo 0,64 come efficienza di trasmissione, il carico di sollevamento più pesante è: Fmax=0,64*F=0,64*5,1198=3,28 T  che ha un fattore di sicurezza 1,1 volte maggiore con il carico di sollevamento più pesante, sostanzialmente soddisfacendo i requisiti.

B. Calcolo della massima velocità di sollevamento.

Vmax=π*D*Nn/2*I=π*0,3*1450/2*31,5=21,7 m/min

Secondo la formula di cui sopra, la velocità di sollevamento maggiore è notevolmente ridotta in modalità a frequenza variabile. Considerando il fattore costo e concorrenza, i relativi costi stimati sono ottimizzati. Riducendo il tempo di inizio e localizzazione e operando a più di 50 Hz senza hook, si rende meno evidente la velocità ridotta nella pratica.

4. Funzionalità prestazionali

L'utilizzo della tecnologia leader di controllo della velocità della frequenza CA per effettuare la trasformazione sul sistema di trazione elettrica della gru a torre può ottenere un funzionamento stabile, aumentare l'efficienza operativa, migliorare le prestazioni di sovraccarico, eliminare l'impatto dei freni, ridurre il consumo di elettricità e aumentare il fattore di potenza. Inoltre, dispone di funzioni di protezione per sovracorrente, sovratensione, sottotensione, fase di ingresso, surriscaldamento, sovraccarico, velocità eccessiva, guasto I/O e guasto del motore. La modalità di controllo della velocità a frequenza variabile presenta le seguenti caratteristiche eccezionali:

A. L'ampio ambito di controllo della velocità può ottenere un controllo accurato dei requisiti di posizionamento.

B. La funzione di avvio graduale può ridurre l'impatto sulla trasmissione meccanica e migliorare significativamente la capacità portante della struttura in acciaio e prolungarne la durata.

C. Componenti ad alta integrazione e apparecchi elettrici a bassa tensione ad alta affidabilità possono risolvere efficacemente i complessi problemi di cablaggio e ridurre il tasso di guasto del sistema.

D. Il motore può funzionare completamente a velocità zero, anche se il freno è allentato o si guasta, il carico pesante non scivolerà verso il basso, garantendo un sistema sicuro e affidabile.

B. Risposta dinamica rapida, nessun gancio e vera funzione di crossover a velocità zero.

F. Lo strumento di controllo del carico dedicato, impostato con i relativi software, può realizzare un cambio automatico di velocità in base al cambiamento dei carichi, raggiungendo un'alta velocità con carico leggero e una velocità lenta con carico pesante.

G. Gli inverter di frequenza utilizzati sono progettati con modalità automatica di risparmio energetico che può aumentare notevolmente il fattore di potenza del sistema e l'efficienza operativa complessiva, e il tasso medio di risparmio energetico arriva fino al 20%.

Ⅳ. Conclusione

Finora, la gru a torre senza sistema di controllo della velocità vettoriale variabile è stata testata per sei mesi e l'intera macchina funziona bene. Abbiamo ricevuto diversi nuovi ordini di acquisto.

Al momento, la maggior parte delle gru a torre adotta la regolazione della velocità a gradini, sebbene la regolazione continua della velocità sia la tendenza futura, ma è ancora limitata da fattori come i costi. I metodi sopra menzionati che non necessitano di aumento della potenza dell'inverter e sacrificano adeguatamente la velocità del sistema non hanno una grande differenza con l'adozione di un motore con rotore con avvolgimento a correnti parassite per il controllo della velocità di cambio dei poli, ma possono migliorare notevolmente le prestazioni del sistema, essendo di grande importanza.