حلول VEICHI AC80 على رافعة البرج Solution

Ⅰ. نظرة عامة

مع تزايد المتطلبات على أداء التحكم في السرعة لرافعات البرج، لم تعد طرق التحكم التقليدية في السرعة التي تتطلب صيانة كبيرة في الموقع، ولها معدلات أعطال مرتفعة ونقاط فنية شاملة ضعيفة قادرة على تلبية المتطلبات الخاصة في الإنتاج الصناعي.

لقد حققت محولات التردد المتجهة VEICHI AC80 إنجازات ملحوظة في صناعة الرفع وتستخدم على نطاق واسع في المجالات الصناعية.

تستعرض هذه المقالة عدة طرق رئيسية للتحكم في السرعة في آلية رافعة البرج المحلية، وتحدد مزايا وعيوب كل طريقة وكذلك نطاقات التطبيق. بالنسبة لطريقة التحكم في السرعة المتغيرة التردد التي تم طرحها للرافعات البرجية الصغيرة والمتوسطة التي تحتوي على 4 حبال وأحمال رفع بحد أقصى 6 طن، توفر VEICHI AC80 حلول تطبيق كاملة.

تم تطوير رافعة البرج لتكنولوجيا القوالب في البناء، وهي مناسبة لرفع الأحمال ورفع المكونات في الهياكل الخرسانية المسلحة الصناعية ومواد البناء المدنية.

Ⅱ. أوضاع التحكم الرئيسية في السرعة في آلية الرفع المحلية

آلية الرفع هي أهم آلية نقل في رافعة البرج. في الوقت الحاضر، تمت إضافة متطلبات جديدة مثل السرعة البطيئة عند الحمل الثقيل، السرعة العالية عند الحمل الخفيف، ونطاق كبير للتحكم في السرعة إلى أوضاع التحكم التقليدية في السرعة. سيؤثر وضع التحكم في السرعة لآلية الرفع بشكل مباشر على الأداء العام.

هناك ثلاثة مبادئ لاختيار وضع التحكم في السرعة: الأول هو التشغيل السلس والأثر الصغير؛ الثاني هو الكفاءة الاقتصادية والموثوقية؛ والأخير هو سهولة الصيانة.

1. التحكم في السرعة بتغيير الأقطاب للمحرك متعدد السرعات

نظرًا للمنافسة الشديدة في الرافعات البرجية الصغيرة والمتوسطة التي تحتوي على 4 حبال وأحمال رفع بحد أقصى 6 طن، يتم التحكم في التكلفة بشكل صارم. تستخدم المحركات متعددة السرعات المحلية بشكل رئيسي وضع التحكم بتغيير الأقطاب الذي يتمتع بتصميم بسيط وتطبيق واسع.

2. محرك دوار متعدد السرعات مع مخفض عادي يتحكم فيه مكبح تيار دوار

لقد تغلب المخفض ذو النسبة السرعية الواحدة المدعوم بالمحرك متعدد السرعات على التأثير الكبير الناتج عن المحرك متعدد السرعات. يمكن للمحرك ذو الدوار متعدد السرعات الحصول على خصائص M-n الناعمة مما يسهل المكابح السلسة وتغيير التروس، كما أن السرعة البطيئة والقدرة الكبيرة أفضل من محرك قفص السنجاب. يتمتع هذا الوضع في التحكم في السرعة بمزايا البنية البسيطة، سهولة الصيانة، والموثوقية العالية، وقد حل بنجاح مشكلة تبريد المحرك في محرك تيار دوار مكبح تيار دوار، مما يحسن بشكل كبير موثوقية هذا الوضع في التحكم في السرعة.

في الوقت الحالي، تستخدم الآليات الرافعة المحلية بين 8 ~ 12 طن هذا الوضع في التحكم في السرعة بشكل طبيعي، بينما لا يزال هناك تيار قمة وتأثير عند مكبح المحرك وتغيير التروس. حيث أن نظام التحكم الكهربائي معقد للغاية، لا يُنصح باستخدام هذا الوضع في التحكم في السرعة للرافعات البرجية التي تزيد عن 16 طن.

3. وضع التحكم في السرعة المتغيرة التردد هو وضع التحكم الرئيسي في السرعة المتغيرة للتيار المتردد. مع انخفاض الأسعار التدريجي في أسواق محولات التردد المتغيرة دوليًا، أصبحت تقنية التحكم في السرعة المتغيرة مستخدمة على نطاق واسع. لقد تم استخدام آلية الرفع لسنوات مع نتائج جيدة، ولكن لها تطبيقات محدودة. تتمثل ميزتها في أن السرعة يمكن أن تسهل التشغيل لفترة طويلة وتحقيق الفرامل الصفرية مما يضمن التشغيل السلس بدون تأثير، ويطيل عمر المكونات ويحسن سلامة رافعة البرج.

Ⅲ. حلول VEICHI AC80 للرافعة البرجية

في الأيام الأولى، كانت محولات Yaskawa اليابانية تستخدم على نطاق واسع في الرافعات البرجية المتوسطة والكبيرة الحجم، ولكن نظرًا للمنافسة الشديدة والسيطرة الصارمة على الأسعار، نادرًا ما يتم استخدام محولات التردد في الرافعات البرجية الصغيرة والمتوسطة الحجم. مع تطور تكنولوجيا الإلكترونيات الكهربائية، أصبحت تكنولوجيا المحولات المحلية أكثر نضجًا وفازت بمزايا سعرية أكبر، وبالتالي تم استخدامها تدريجيًا في الرافعات البرجية الصغيرة والمتوسطة.

1. مقدمة عن محولات التردد VEICHI

AC80 هي محول التردد الجديد الذي طورته VEICHI Electric. مقارنة بمحولات التردد التقليدية V/F، يمكنها إنشاء تركيبات وحدات من كل سلسلة لإنشاء منصة مخصصة بناءً على التقسيم المعقول لمتطلبات العملاء.

يستخدم هذا السلسلة من المحولات استراتيجية تحكم متجه السرعة الممتازة التي توفر استجابة ديناميكية سريعة، وتقنية حد التيار المتقدمة وتصميم الأجهزة المحسن، ويمكن أن تضمن عدم حدوث توقف حتى في حالات تقلبات الحمل المتكررة. ويتميز بالخصائص التالية:

A. الموثوقية

a. تصميمات موثوقة كاملة مثل تصميم التكرار وتصميم تقليل الطاقة؛

b. جميع المكونات تفي بالمعايير الصناعية أو العسكرية؛

c. منصة إنتاج مهنية.

B. بدء ناعم

مقارنة بوضع بدء التردد التقليدي، يمكن التحكم في VFD لتقليل الصدمات في الأجزاء الميكانيكية وتأثيرات الإطار، مما يوفر تكاليف الصيانة ويسهل التشغيل المستقر.

C. عزم بدء مرتفع

يتم استخدام وضع تحكم متجه التدفق عالي الأداء لتسهيل عزم إخراج ثابت عند الترددات المنخفضة.

2. مقدمة تقنية

الوضع النموذجي للرافعة البرجية الصغيرة والمتوسطة هو QTZ315 الشائع. يتمثل المؤشر المضاعف مرتين كما يلي: الحد الأقصى للرفع 3 طن؛ سرعة الرفع 52/26/5.5 م/دقيقة؛ محركات متعددة الأقطاب 4/8/32 لآليات رفع 15/15/5.5 كيلو وات؛ نسبة السرعة للمخفض I=31.5؛ قطر الأسطوانة 300 مم.

3. حساب المعلمات

يتم إعطاء نظام التحكم في السرعة الترددية للرافعة البرجية بواسطة وحدة التحكم الرئيسية أو جهاز المقاومة المتغيرة. من خلال التعاون مع جهاز التحكم في السرعة الإلكترونية، وأداة التحكم في الحمل، والمفتاح المحدود، والمكبح، يتم استخدام النظام للتحكم في بدء التشغيل، والفرامل، والتشغيل العكسي والتحكم في السرعة لمحرك التيار المتردد غير المتزامن.

معامل اختيار الوضع: مضاعف مرتين من مؤشر القوة لبكرة التحريك، محرك غير متزامن قفص السنجاب 18.5 كيلو وات 4 أقطاب، معدل السرعة للمخفض I=31.5، قطر الأسطوانة 300 مم، I=31.5، R=D/2=150 مم=0.15 م، Nn=1450 دورة في الدقيقة، Pn=18.5 كيلو وات

A. حساب الحمل الأثقل للرفع

Pn=2*π*Nn*Tn/60*1000

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

القيمة النظرية للحمل الرافعي: F=2*Tn*I*/R*10000=2*121.9*31.5/0.15*10000=5.1198T

مع الأخذ في الاعتبار كفاءة النقل 0.64، فإن أقصى حمل رفع هو: Fmax=0.64*F=0.64*5.1198=3.28T، وهو يزيد عن 1.1 مرة من عامل الأمان مع أقصى حمل رفع، مما يلبي المتطلبات أساسًا.

B. حساب أكبر سرعة رفع.

Vmax=π*D*Nn/2*I=π*0.3*1450/2*31.5=21.7 م/دقيقة

وفقًا للمعادلة أعلاه، تم تقليل أكبر سرعة رفع بشكل كبير تحت وضع التردد المتغير. وبالنظر إلى التكلفة وعوامل المنافسة، تم تحسين التكاليف المرتبطة. عن طريق تقليل وقت البدء والموقع، والتشغيل بأكثر من 50 هرتز بدون خطاف، يصبح من غير الملحوظ في الممارسة العملية تقليل السرعة.

4. خصائص الأداء

باستخدام تقنية التحكم في السرعة الترددية المتقدمة، يمكن تحقيق استقرار تشغيل النظام في رافعة البرج مما يعزز كفاءة التشغيل، ويحسن الأداء عند الحمل الزائد، ويقضي على تأثير الفرامل، ويقلل من استهلاك الكهرباء ويزيد من معامل القدرة. بالإضافة إلى ذلك، يحتوي النظام على وظائف حماية ضد التيار الزائد، والجهد الزائد، والجهد المنخفض، وتغيير الطور المدخل، والسخونة الزائدة، والحمل الزائد، والسرعة الزائدة، والأعطال في المدخلات/المخرجات وفشل المحرك. يتميز وضع التحكم في السرعة الترددية بالميزات التالية:

A. نطاق واسع للتحكم في السرعة يمكن أن يحقق التحكم الدقيق في متطلبات التحديد.

B. وظيفة البدء الناعم يمكن أن تقلل من التأثيرات على النقل الميكانيكي وتحسن بشكل كبير قدرة التحمل للهيكل الفولاذي وتطيل عمره.

C. المكونات عالية التكامل والأجهزة الكهربائية منخفضة الجهد ذات الموثوقية العالية يمكن أن تحل مشكلات الأسلاك المعقدة وتقلل من معدل الأعطال في النظام.

D. يمكن للمحرك إخراج طاقته بالكامل عند السرعة الصفرية، حتى إذا كان المكبح مفكوكًا أو فشل، فلن ينزلق الحمل الثقيل لأسفل، مما يضمن نظامًا آمنًا وموثوقًا.

E. استجابة ديناميكية سريعة، بدون خطاف ووظيفة الانتقال بين السرعة الصفرية الحقيقية.

F. أداة التحكم في الحمل المخصصة التي تم تعيينها مع البرامج ذات الصلة يمكنها تغيير السرعة تلقائيًا حسب تغيرات الحمولة، مما يحقق السرعة العالية عند الحمل الخفيف والسرعة البطيئة عند الحمل الثقيل.

G. تم تصميم محولات التردد المستخدمة مع وضع توفير الطاقة التلقائي الذي يمكن أن يزيد بشكل كبير من معامل القدرة للنظام وكفاءة العمل الشاملة، ومعدل توفير الطاقة المتوسط يصل إلى 20٪.

Ⅳ. الخاتمة

حتى الآن، تم اختبار رافعة البرج بدون نظام التحكم المتغير في السرعة المتجهة لمدة ستة أشهر، والجهاز كله يعمل بشكل جيد. لقد تلقينا العديد من أوامر الشراء الجديدة.

في الوقت الحالي، تعتمد معظم الرافعات البرجية على تنظيم السرعة المرحلي، على الرغم من أن التنظيم بدون خطوات في السرعة هو الاتجاه المستقبلي، إلا أنه لا يزال مقيدًا بعوامل مثل التكلفة. الطرق المذكورة أعلاه التي لا تحتاج إلى زيادة في قدرة المحول وتضحي بشكل مناسب بسرعة النظام ليس لديها فرق كبير عن استخدام المحرك الدوار ذي التيار الدوار للتحكم في السرعة بتغيير الأقطاب، لكنها يمكن أن تحسن أداء النظام بشكل كبير، مما يجعلها ذات أهمية كبيرة.