起重机变频控制节能方法及系统与流程

专利2025-03-23  26


本发明涉及自动化控制,具体而言,涉及起重机变频控制节能方法及系统。


背景技术:

1、传统的起重机在电力拖动系统方面,多采用绕线式异步电动机驱动,通过继电-接触器控制来改变转子回路中串入的多段电阻进行有级调速。这种控制方式存在诸多缺陷,如能耗大、效率低、低速起动力矩小、机械特性软、调速稳定性差、线路故障率高以及维修量大等。这些问题不仅增加了企业的运营成本,也影响了起重机的运行效率和安全性。

2、随着全球能源危机和环境问题的日益严重,各国政府纷纷出台节能环保政策,鼓励和支持节能技术的研究、开发、示范及推广工作。起重机作为工业领域中广泛应用的设备之一,其节能改造成为实现工业节能的重要途径。因此,研究和开发起重机变频控制节能方法及系统具有重要的现实意义和广阔的市场前景。

3、因此,如何解决传统起重机能耗大、效率低等问题成为技术发展的新趋势。


技术实现思路

1、鉴于此,本发明提出了起重机变频控制节能方法及系统,主要是为了解决传统起重机能耗大、效率低的问题。

2、一个方面,本发明提出了起重机变频控制节能方法,该方法包括:

3、获取起重机的实时电机转速,根据所述实时电机转速确定所述起重机的额定负载重量;

4、获取所述起重机的实际负载重量,根据所述实际负载重量和额定负载重量计算得到负载误差,根据所述负载误差校正所述实时电机转速,得到电机校正转速;

5、当根据所述负载误差校正所述实时电机转速得到所述电机校正转速后,获取所述起重机的起升高度,根据所述起升高度对所述电机校正转速进行一次调整;

6、当根据所述起升高度对所述电机转速进行一次调整后,获取外部环境数据,根据所述外部环境数据对所述电机校正转速进行二次调整,将二次调整后的所述电机校正转速作为电机运行转速。

7、在本技术的一些实施例中,获取所述起重机的实际负载重量,根据所述实际负载重量和额定负载重量计算得到负载误差,根据所述负载误差校正所述实时电机转速,得到电机校正转速时,包括:

8、将所述额定负载重量记为wt,将所述实际负载重量记为wr;

9、将所述负载误差记为w,w=wt-wr;

10、预先设定负载差值校正阈值wa,且wa>0;

11、当-wa<w<wa时,则确定不根据所述负载误差校正所述实时电机转速,将所述实时电机转速作为所述电机校正转速;

12、当w≤-wa或w≥wa时,则确定根据所述负载误差校正所述实时电机转速。

13、在本技术的一些实施例中,当w≤-wa或w≥wa,则确定根据所述负载误差校正所述实时电机转速时,包括:

14、预先设定转速控制增益kp;

15、根据所述转速控制增益kp和负载误差w计算转速校正量δw,δw=kp×w;

16、将所述实时电机转速记为v;

17、根据所述转速校正量δw调整实时电机转速v,得到调整后的实时电机转速va,va=v+δw。

18、在本技术的一些实施例中,在根据所述转速校正量δw调整实时电机转速v,得到调整后的实时电机转速va后,还包括:

19、预先设定电机转速最高阈值vmax和电机转速最低阈值vmin;

20、当vmin<va<vmax时,将调整后的实时电机转速va作为所述电机校正转速;

21、当va≤vmin时,将电机转速最低阈值vmin作为所述电机校正转速;

22、当va≥vmax时,将电机转速最高阈值vmax作为所述电机校正转速。

23、在本技术的一些实施例中,当根据所述负载误差校正所述实时电机转速得到所述电机校正转速后,获取所述起重机的起升高度,根据所述起升高度对所述电机校正转速进行一次调整时,包括:

24、将所述电机校正转速记为vx;

25、将所述起升高度记为h;

26、预先设定第一预设起升高度阈值h1和第二预设起升高度阈值h2,且h1>h2;预先设定第一预设高度调整系数h1、第二预设高度调整系数h2、第三预设高度调整系数h3,且0.9<h1<h2<h3<1.1,h2=1;

27、当h>h1时,则选定第一预设高度调整系数h1对电机校正转速vx进行一次调整,一次调整后的电机校正转速为vx*h1;

28、当h1≥h>h2时,则选定第二预设高度调整系数h2对电机校正转速vx进行一次调整,一次调整后的电机校正转速为vx*h2;

29、当h3≥h时,则选定第三预设高度调整系数h3对电机校正转速vx进行一次调整,一次调整后的电机校正转速为vx*h3。

30、在本技术的一些实施例中,所述外部环境数据包括环境实时温度和环境实时风速。

31、在本技术的一些实施例中,在选定第i预设高度调整系数h i对电机校正转速vx进行一次调整,i=1,2,3,得到一次调整后的电机校正转速为vx*h i后,还包括:

32、获取所述环境实时温度,将所述环境实时温度记为t;

33、获取所述环境实时风速,将所述环境实时风速记为f;

34、预先设定温度最高阈值tmax和风速最高阈值fmax;

35、预先设定第一预设环境调整系数n1、第二预设环境调整系数n2和第三预设环境调整系数n3,且0.8<n1<n2<n3,n3=1;

36、当t≤tmax且f≤fmax时,则选定第三预设环境调整系数n3对电机校正转速vx进行二次调整,二次调整后的电机校正转速为vx*h i*n3;

37、当t>tmax或f>fmax时,则选定第二预设环境调整系数n2对电机校正转速vx进行二次调整,二次调整后的电机校正转速为vx*h i*n2;

38、当t>tmax且f>fmax时,则选定第一预设环境调整系数n1对电机校正转速vx进行二次调整,二次调整后的电机校正转速为vx*h i*n1。

39、在本技术的一些实施例中,在选定第i预设环境调整系数n i对电机校正转速vx进行二次调整,i=1,2,3,得到二次调整后的电机校正转速为vx*h i*n i后,还包括:

40、当vmin<vx*h i*n i<vmax时,将二次调整后的电机校正转速vx*h i*n i作为所述电机运行转速;

41、当vx*h i*n i≤vmin时,将电机转速最低阈值vmin作为所述电机校正转速;

42、当vx*h i*n i≥vmax时,将电机转速最高阈值vmax作为所述电机校正转速。

43、另一个方面,本发明提出了起重机变频控制节能系统,该系统包括:

44、数据采集单元,用于获取起重机的实时电机转速,根据所述实时电机转速确定所述起重机的额定负载重量;

45、负载校正单元,用于获取所述起重机的实际负载重量,根据所述实际负载重量和额定负载重量计算得到负载误差,根据所述负载误差校正所述实时电机转速,得到电机校正转速;

46、环境调整单元,用于当所述负载校正单元根据所述负载误差校正所述实时电机转速得到所述电机校正转速后,获取所述起重机的起升高度,根据所述起升高度对所述电机校正转速进行一次调整,当根据所述起升高度对所述电机转速进行一次调整后,获取外部环境数据,根据所述外部环境数据对所述电机校正转速进行二次调整,将二次调整后的所述电机校正转速作为电机运行转速。

47、与现有技术相比,本发明存在以下有益效果:本发明通过实时获取起重机的电机转速,并根据电机转速确定起重机的额定负载重量,然后结合起重机的实际负载重量来计算负载误差。根据这个负载误差,动态地调整电机的实时转速,确保电机在运行时能够精确匹配实际负载,避免了因电机转速过高或过低而造成的能源浪费和机械损耗。起重机的起升高度和外部环境因素对电机转速的影响,通过获取起重机的起升高度,并根据起升高度对电机转速进行一次调整,可以确保电机在不同高度下都能保持稳定的性能。同时,通过获取外部环境数据(如环境实时温度和风速),并根据这些数据对电机转速进行二次调整,可以进一步提高电机运行的稳定性和安全性,避免恶劣环境对电机造成的不利影响。本发明通过实时监测、精确计算和动态调整电机转速,实现了对起重机电机的高效、稳定和安全控制。这不仅提高了起重机的运行效率和能源利用率,还延长了设备的使用寿命,降低了维护成本。


技术特征:

1.起重机变频控制节能方法,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的起重机变频控制节能方法,其特征在于,获取所述起重机的实际负载重量,根据所述实际负载重量和额定负载重量计算得到负载误差,根据所述负载误差校正所述实时电机转速,得到电机校正转速时,包括:

3.根据权利要求2所述的起重机变频控制节能方法,其特征在于,当w≤-wa或w≥wa,则确定根据所述负载误差校正所述实时电机转速时,包括:

4.根据权利要求3所述的起重机变频控制节能方法,其特征在于,在根据所述转速校正量δw调整实时电机转速v,得到调整后的实时电机转速va后,还包括:

5.根据权利要求4所述的起重机变频控制节能方法,其特征在于,当根据所述负载误差校正所述实时电机转速得到所述电机校正转速后,获取所述起重机的起升高度,根据所述起升高度对所述电机校正转速进行一次调整时,包括:

6.根据权利要求5所述的起重机变频控制节能方法,其特征在于,所述外部环境数据包括环境实时温度和环境实时风速。

7.根据权利要求6所述的起重机变频控制节能方法,其特征在于,在选定第i预设高度调整系数hi对电机校正转速vx进行一次调整,i=1,2,3,得到一次调整后的电机校正转速为vx*hi后,还包括:

8.根据权利要求7所述的起重机变频控制节能方法,其特征在于,在选定第i预设环境调整系数ni对电机校正转速vx进行二次调整,i=1,2,3,得到二次调整后的电机校正转速为vx*hi*ni后,还包括:

9.起重机变频控制节能系统,其特征在于,应用如权利要求1-8任一项所述的起重机变频控制节能方法,包括:


技术总结
本发明涉及自动化控制技术领域,具体涉及起重机变频控制节能方法及系统,该方法包括:根据实时电机转速确定起重机的额定负载重量;根据实际负载重量和额定负载重量计算得到负载误差,根据负载误差校正实时电机转速,得到电机校正转速;根据起升高度对电机校正转速进行一次调整;根据外部环境数据对电机校正转速进行二次调整,将二次调整后的电机校正转速作为电机运行转速。本发明通过实时监测、精确计算和动态调整电机转速,实现了对起重机电机的高效、稳定和安全控制,不仅提高了起重机的运行效率和能源利用率,还延长了设备的使用寿命,降低了维护成本。

技术研发人员:王亚昌,郭宣任
受保护的技术使用者:中玛特起重机有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/12/17
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