变频调速在建筑机械设备的应用

摘要：分析变频器在建筑机械的具体应用，进行实体举例详细说明。多项实践证明，变频器在机械设备的使用中，对机械的用电率、启动用电、功率因素都得到显著优化，甚至包括自动化水平和生产工艺都得到提升，变频调速在机械设备的应用有良好的前景。本文对建筑机械设备中的塔式起重机和水泥厂使用的选粉机进行变频改造分析。

关键词：变频器 建筑机械 提升机械效率 机械性能

中图分类号：TN773 文献标识码：A 文章编号：

目前，建筑机械生产行业竞争相当激烈，建筑施工所需机械设备存在很大问题，对建筑机械设备的性能以及适用性需要得到改善。经济的高速发展致使机械设备要求有良好的适用性，满足生产需求。大多机械设备耗能高，工作效率低下，跟不上项目施工以及工业生产所需节奏，企业的竞争力由此下降。很多企业所使用的机械存在普遍性的高耗能低效率现象，存在较大的改良空间。以下主要以塔式起重机和选粉机作为实例，进行变频调速在机械设备上的应用说明。

选粉机上的变频器应用

与建筑机械相同，选粉机同样具有高耗能低功效性质，它对企业的电力消耗极为严重，尤其是选粉机结构中的风机。增加了企业的成本，面对市场竞争尤为不利。以下是对选粉机中的风机改良分析。

（一）系统改造

由于本文主要讨论变频器在机械中的运用，对选粉机的工艺不作具体分析。选粉机中对排风机风量的控制，起到生产工艺的主要作用，所以控制风量变化的要求相对较高。

根据生产工艺要求，通过变频技术对机械设备进行改良，并能大量节约能量。机械原有的闸门调节系统和配电系统可以完整保留，保证机械设备的可靠运行和联系性使用。对选粉机的改造，将原有系统的工频拖动风压控制修改为有变频输出拖动。使变频器对电动机实行调速。为保证系统的可靠性运行，装备变频器的同时要加装旁路装置，旁路装置设置为工频，使之能够随时切换使用。

（二）变频器应用的效果

在机械中使用变频器具体起到以下作用：降低耗能，明显提高电能的利用效率，降低生产成本；功率因数提高，不用考虑功率因数补偿问题；设备的维护和运行所产生的费用得到明显下调，变频器的使用时的机械负荷降低，减小使用磨损程度，增加使用寿命，维护周期加长；自动化实现；操作简单；提高机械的可靠性和安全性。

（三）使用变频器的注意事项

变频器的安装之后，要对其进行维护工作，维护工作人员要经过专业培训，对变频器的运行方式、维护方法、操作方式要熟悉，并且懂得相关电力知识，保证操作安全。一般情况，变频装置不易发生故障，但为使其安全稳定地工作，要对其进行详细的检修工作，并且要对变频器的过滤网做清洁工作，注意变频器的工作环境干燥通风，保证电子元件的正常运行。

二、变频器在塔式起重机中的应用。

用变频器更换接触器、续电器的传统方式没有对机械的性能造成太大变化，速度档位提升不高，满足不了市场需求。

（一）、电控设计

1、通过变频调控，起重机能做到轻载高速、重载低速，电动机在变频器的调节下，在不同的恒功率或者恒转矩下工作。电控设计在负载工作需要的时候进行调节，需要对电动机的特性进行计算和设计。完成塔机在不同速度和不同负载的情况下进行阻力计算，确定负载的工作区域。用变频器时，起重机的基本速度为最大负载时的最大速度，电动机此时在恒转矩区域内。按照性能要求，将机械运行的最大速度作为最高速度，电机此时在恒功率区域。由此扩大了起重机的调速范围，提高机器工作效率。

2、塔式起重机一般采用三速、双速或者力矩电动机，它的速度只有三档或者二档。运用变频器，可以增加档速选择，三档或者二档档数显然不满足工作需求。根据变幅机构和变频器的性能可以决定档速，一般情况下，变频器本身就具有多段档速设定，设定基本是在八段以上。对于不同重量的负载，选择档段对机械的工作和机械本身具有重要作用。

3、确定最高速度。在使用变频器对电动机进行调节时，最高速度选择使在电动机的恒功率范围，直接关系到各个段的速度确定值。有最高速度的确定才能进行下各个段速度的确定，速度取决于起重机机臂长度和最大承载质量。目前，塔式起重机的机臂设计越来越长，最高速度可以达到60m/min。

4、为使塔机正常使用，一般不按照最高速运行，应该对其有一个速度设定，这个数值要小于最高速度，运行时实际速度不该超过该设定数值。

（二）电控设计的实施

电控设计分为控制部分和输出部分。控制部分有变频器、可编程控制器、电动机系统和显示器。输出部分包括工作检测、联动台、安全限位、选速开关这几项。速度选择开关可以根据需要速度段来设计，恒功率范围有四个速度段选择，恒转矩范围有八个速度段选择。

（三）工作检测

根据变频器和电动机的型号进行设计的检测系统，检测变频器和电动机的工作状况，要保证发生突发事件时电控系统能够快速有效地采取相应的保护措施。

转矩的分析

（四）变频器性能提升

可以利用变频器的调速来保证电动机保持在恒转矩区域工作，塔机的调速系统是恒转矩负载，负载决定了电动机转矩大小，有利于对负载变化的适应性。用变频器进行调速能使得电动机做恒转矩输出，是其他变速方式无法比拟的，即便起重机在做低速运行时，由于变频器的工作，也可进行恒转矩区域输出。未经过变频器调速应用的起重机，速度段限制较大，变档时有较大的速度差，对起重机冲击较大，低速的就位性也相当差，负载的变化也会使得其有不适应性，变频器的应用很好地解决了这些问题。

根据以上叙述，加上详细的设计，就能完成变频器在机械上的应用。可以看到，变频技术不止在建筑机械设备上起到很好的应用，变频技术的灵活应用在各个带电动机机械上的应用都能够得到很好的展现。

总结语：

使用变频器对机械进行调速，增加了机械的使用性能，如在塔式起重机中的应用，它能够保持其电动机在恒转矩区域做出输出，对起重机的各方面实际使用效果都起到了显著作用。解决了负载以及速变问题。降低了机械本身的耗能，也对机械工作过程中起到保护作用，是机械的稳定性和可靠性得到明显提升。且变频器在建筑机械设备的应用相当方便，由于电动机是建筑机械设备的主要组成部分，对变频器的使用相对需求较为广泛。

变频技术和安全技术、电力电气技术、信息技术、监控技术、控制技术以及数据采集技术等多领域都息息相关。变频技术的应用提高了机械的机动性和工作效率，是企业在激烈竞争中首要考虑的使用技术。

变频器在机械上的应用优点大致如此，但也有不完善点，它的价格相对其他调速产品高出数倍。但实际上，其优点完全能够掩饰其缺陷。先如今，变频器在各个机械上的使用已经很好的证明其实际效用的优越性能，在建筑机械上的使用也开始发展起来。对于变频器的应用和变频器本身的改良，在各个机械行业中对其有相当大的期望。

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