Spezialanbieter von Frequenzumrichtern für Aufzüge weisen darauf hin, dass mit der kontinuierlichen Entwicklung der chinesischen Bauindustrie und dem stetigen Anstieg der Mechanisierung auch die Anforderungen an die Fertigungsqualität und das technische Niveau von Bauaufzügen steigen. Herkömmliche Aufzüge nutzen in der Regel eine Schütz-Relais-Steuerung, die direkt startet und bei Bedarf mechanisch bremst. Die Stoßbelastung beim Anfahren und Bremsen ist hoch und kann erhebliche Schäden an der mechanischen Struktur und dem Mechanismus verursachen; auch die elektrischen Komponenten sind anfällig für Beschädigungen. Gleichzeitig besteht die Gefahr, dass Ladung aus dem Aufzug fällt, was nicht nur die Baugeschwindigkeit, sondern auch die Effizienz des Bauunternehmens beeinträchtigt. Insbesondere bei kombinierten Bauaufzügen für Personen und Güter bestehen große Sicherheitsrisiken. Angesichts der steigenden Anforderungen der Nutzer an Leistung und Sicherheit von Bauaufzügen stoßen traditionelle Steuerungsmethoden zunehmend an ihre Grenzen.
Aus den genannten Gründen haben professionelle Hersteller im In- und Ausland zahlreiche neue Verfahren zur Beschleunigung der Aufzugsgeschwindigkeitsregelung entwickelt, beispielsweise den Einsatz mehrstufiger Elektromotoren zur Spannungs- und Drehzahlregelung sowie die Einführung der Frequenzumrichterregelung. Mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung der Frequenzumrichtertechnologie hat sich diese als überlegene Methode etabliert und eine führende Position eingenommen. Die Frequenzumrichterregelung in Aufzügen bietet viele Vorteile: Bremsen mit Stillstand, die keinen Verschleiß verursachen; hohe Positioniergenauigkeit bei niedrigen Geschwindigkeiten; sanfte Geschwindigkeitsübergänge, die die Mechanik und die Bauteile nicht beeinträchtigen und somit die Sicherheit des Aufzugs erhöhen; ein nahezu beliebig großer Geschwindigkeitsbereich, der die Betriebseffizienz steigert; und ein energiesparendes Regelungsverfahren, das den Energieverbrauch des Systems senkt. Aufgrund dieser Eigenschaften und Vorteile werden Frequenzumrichter in Aufzügen weit verbreitet eingesetzt und tragen wesentlich zum sicheren Betrieb von Aufzügen und zur Reduzierung des Energieverbrauchs bei.
Aufbau und Steuerung von Aufzügen:
Ein Bauaufzug ist eine Baumaschine, die mithilfe einer Kabine (oder Plattform, eines Trichters) Personen und Güter entlang einer Führungsschiene nach oben und unten transportiert. Er findet breite Anwendung im Hochbau und anderen Bereichen wie Industrie- und Wohnungsbau, Brückenbau, Tiefbau, Schornsteinbau usw. Er ist ideal für den Transport von Material und Personal. Als permanenter oder semi-permanenter Bauaufzug kann er auch in Lagerhallen und Hochhäusern eingesetzt werden. Vertikale Transportsysteme sind die am häufigsten genutzten Maschinen im Hochhausbau und gelten als eine der wichtigsten Ausrüstungen für diesen Bereich.
Die Hauptkomponenten des Bauaufzugs sind: Führungsschienenrahmen, Hubkabine, Antriebssystem, Wandrahmen, Fahrgestell-Schutzgeländer, elektrische Anlage, Sicherheitsvorrichtung, Kabelstromversorgungsgerät usw.
Entwurf eines Drehzahlregelungssystems mit variabler Frequenz für Aufzüge
1. Einführung in den Aufbau eines Drehzahlregelungssystems mit variabler Frequenz
Das System zur Drehzahlregelung mit variabler Frequenz für Aufzüge besteht aus folgenden Komponenten: einem Drehstrom-Asynchronmotor mit Scheibenbremse, einem Drehzahlregler mit variabler Frequenz, einer Bremsanlage mit variabler Frequenz und Bremswiderstand, einer Gestängeplattform, einer elektrischen Schutzeinrichtung usw. Der Regelungsprozess besteht darin, den Drehzahlumschalter auf der Gestängeplattform zu betätigen, die gewünschte Drehzahl auszuwählen und anschließend ein Signal an den Frequenzumrichter auszugeben, um den Frequenzwert zu ändern und so die Drehzahlregelung zu erreichen.
2. Auslegungspunkte des elektronischen Steuerungssystems
⑴ Auswahl des Elektromotors
Nachdem die grundlegenden Parameter des Antriebssystems (wie maximale Tragfähigkeit, maximale Arbeitsgeschwindigkeit usw.) festgelegt sind, können die Stufenzahl und die Leistung des Elektromotors bestimmt und berechnet werden. Für den Hubmechanismus des Bauaufzugs sollte ein Frequenzumrichtermotor gewählt werden, der für häufiges Anlaufen, ein geringes Trägheitsmoment und ein hohes Anlaufdrehmoment geeignet ist. Die Wahl der Motorleistung richtet sich nach der Größe der Antriebslast; die Berechnungsformel lautet:
P=WV/(η×10-3)(1)
In der Formel steht W für das Gewicht der Nennlast zuzüglich des Gewichts des Käfigs und des Seils.
V - Betriebsgeschwindigkeit, m/s;
η - Mechanischer Wirkungsgrad (das Produkt der Übertragungswirkungsgrade der einzelnen Teile des Getriebesystems).
Aufgrund des konstanten Drehmoments der Aufzugslast bleibt dieses bei niedrigen Frequenzen im Wesentlichen unverändert, weshalb Motor und Frequenzumrichter mit niedrigen Drehzahlen arbeiten müssen. Daher ist es notwendig, die Motorleistung zu erhöhen oder einen externen Lüfter zur Kühlung zu installieren.
⑵ Auswahl des Frequenzumrichters
Sobald der Motor des Systems festgelegt ist, kann die Auslegung des Steuerungssystems beginnen. Zunächst erfolgt die Auswahl der Frequenzumrichter. Aktuell sind zahlreiche Frequenzumrichter verschiedener Hersteller im In- und Ausland erhältlich, die sich hinsichtlich Regelgenauigkeit und Zuverlässigkeit deutlich unterscheiden. Für das Antriebssystem von Aufzügen empfiehlt sich ein Frequenzumrichter mit Vektorregelung oder direkter Drehmomentregelung, der einen stabilen Betrieb und hohe Zuverlässigkeit gewährleistet. Aufgrund unterschiedlicher Herstellerangaben können die Überlastfähigkeit und der Nennstrom von Frequenzumrichtern bei gleicher Leistung variieren. Daher muss bei der Auswahl der Umrichterkapazität neben der Nennleistung auch geprüft werden, ob der Nennbetriebsstrom den Nennstrom des Motors übersteigt. Erfahrungsgemäß wählt man einen Frequenzumrichter, dessen Kapazität eine Stufe über der des Motors liegt.
⑶ Auswahl des Bremswiderstands
Als Frequenzumrichtersystem für Hebezeuge liegt der Fokus seiner Konstruktion auf der Zuverlässigkeit des Systems im Rückkopplungsbremsbetrieb, da solche Systemausfälle, wie Überspannung, Überdrehzahl und Rollen, häufig während des Absenkvorgangs der Kabine auftreten. Das Frequenzumrichtersystem hält den Motor während des gesamten Absenkvorgangs schwerer Lasten im Generatorbetrieb. Die zurückgewonnene elektrische Energie wird in den Gleichstromzwischenkreis des Frequenzumrichters eingespeist, und energieverbrauchende Geräte wie Bremseinheiten und Bremswiderstände sind üblicherweise an die Gleichstromseite angeschlossen. Die genauen Parameterwerte lassen sich in der frühen Phase der Systemauslegung nur schwer bestimmen. Vor Fertigstellung des Produkts ist es unmöglich, die Übertragungsträgheit jeder Komponente exakt zu messen und zu berechnen. Im praktischen Einsatz ändern sich die Verzögerungseigenschaften des Systems je nach Einsatzort. Daher liegt der Erfahrungswert in den meisten Fällen zwischen 40 % und 70 % der Motorleistung. Der Widerstandswert R des Bremswiderstands wird innerhalb des folgenden Bereichs berechnet.
3. Fehlersuche am Drehzahlregelungssystem mit variabler Frequenz
Nachdem die korrekte Verdrahtung des Haupt- und Steuerstromkreises sichergestellt wurde, beginnt die Inbetriebnahme des Systems. Die Motorparameter werden über das Bedienfeld des Frequenzumrichters eingestellt. Zur Motoridentifizierung wird die statische Selbstlernmethode gewählt. Nach erfolgreicher Identifizierung werden Steuermodus, Ausgangsfrequenz, Beschleunigungs- und Verzögerungszeit, Ausgangsmodus des Relais RO1, Erkennungsfrequenz für Bremsfreigabe und -verriegelung sowie weitere Parameter eingestellt (siehe Benutzerhandbuch des jeweiligen Frequenzumrichters für spezifische Einstellparameter). Nach Abschluss der Parametereinstellung werden gemäß den nationalen Normen für Bauaufzüge mehrere Leerlauf-, Nennlast- und 125%-Nennlast-Tests durchgeführt. Sollte es während des Tests zu Schlupf kommen, kann die Bremsfrequenz entsprechend angepasst werden. Sie darf jedoch nicht zu hoch eingestellt werden, da der Frequenzumrichter sonst Fehlermeldungen ausgibt. Der übliche Wert liegt zwischen 0,3 und 2 Hz.
4. Sicherheitsprüfung von Aufzügen
Sicherheit hat bei Baustellenaufzügen oberste Priorität. Daher müssen Sicherheitsprüfungen gemäß den nationalen Normen während der Inbetriebnahme durchgeführt werden. Bei der Leerlaufprüfung kann getestet werden, ob die Endschalter der oberen und unteren Aufzugshöhe sowie die Kabinentüren vorschriftsmäßig funktionieren. Nach der Prüfung bei 125 % Nennlast wird der Überlastschutz auf 110 % eingestellt und ein Überlasttest durchgeführt. Die Absturzsicherungsprüfung umfasst üblicherweise die Installation von Absturzsicherungen an Baustellenaufzügen. Diese Absturzsicherungen sind ein wichtiger Bestandteil von Baustellenaufzügen und dienen der Vermeidung von Kabinenstürzen. Auf Baustellenaufzügen muss alle drei Monate eine Absturzprüfung unterzogen werden. Diese Prüfung kann durchgeführt werden, indem die Ausgangsfrequenz des Frequenzumrichters erhöht wird, um den Motor anzutreiben und die Kabine mit einer simulierten Fallgeschwindigkeit zu bewegen. So lässt sich überprüfen, ob die Absturzsicherung aktiviert wird.