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          提高岸橋吊具動力卷纜系統跟隨性能的技術改進
          發布時間:2020/08/29 閱讀次數:1478
          目前,全變頻吊具電纜卷筒系統已在港口生產中得到廣泛應用,但在控制方式以及機械結構上仍存在不足,表現為系統控制電路復雜,故障環節較多,極易發生系統故障,掉電纜、損壞電纜事故,時常造成岸邊集裝箱起重機(以下簡稱岸橋)長時間停機現象。本文根據實際工況設計實施了一套新的吊具卷纜系統。該系統使用帶編碼器的變頻電機進行閉環控制,機械機構以卷筒與緩沖器配合使用,通過機車PLC控制程序,根據不同工況輸出力矩給定致變頻器,變頻器驅動電機,通過減速箱直接帶動卷筒。這種控制方式有效提高了系統的運行可靠性。
          1  改造方案
          1.1 方案比較
          根據綜合分析整個系統的科學性、機械結構的安全使用要求、設備性能參數的優化、電控類型和產品的選擇、改造費用和周期等因素,提出了三種岸橋吊具動力卷筒系統的改造方案。
          (1) 電纜卷盤方案。采用電纜卷盤結構,使用安川公司生產的A1000變頻器,驅動2臺專用變頻電機,通過磁滯連軸器和減速箱帶動卷盤跟吊具運轉,變頻器的控制由機車PLC實現,為速度控制,且輸出的速度是平滑無級的,另外此系統沒有速度反饋,為開環控制。
          (2) 電纜卷筒方案。采用卷筒機械結構,簡化控制回路。更換電纜卷筒采用雙支撐結構,改型垂纜減速箱將錐型齒輪改為直式齒輪。使用一臺電機驅動卷纜,變頻器升級,采用通訊控制方式的電氣設計簡化控制流程,減少控制元件。根據起升機構的運行位置與速度實現力矩控制與閉環控制。
          (3)局部改進方案。原機械結構不變,在電纜卷筒東側增加支撐點,采用直式齒輪減速箱。2臺電機不變,升級變頻器,電氣元件重新選型更新,減少相關控制器件??刂品绞讲蛔?,將故障高發部位升級換型。
          以上三種改造方案中,經分析比較,最終選定電纜卷筒方案,從電氣與機械方面對裝卸橋吊具動力電纜系統進行全面升級,優化控制流程。
          1.2 工況設計
          該系統控制吊具電纜跟隨吊具上下運動進行收放動作,在正常情況下,起重機PLC收到吊具手柄信息,就向電纜卷筒系統發出啟動指令;電纜卷筒系統變頻器立即啟動實現轉矩控制(同時制動器打開),并立即反饋起重機“電纜卷筒系統已經運行信號”;收到此信號后,吊具起升才可以運行;起重機吊具停止到零速后,電纜卷筒系統再延時停止。
          在控制方式上,根據起升機構的運行情況,將卷纜系統分為6種工況。通過岸橋主控系統采集設備信息,經過分析運算得出卷纜所處工況,輸出給變頻器相應的力矩給定,保證電纜在作業中保持良好的拉伸力,從而不會對電纜產生損傷。
          根據前期調研,該設計方案具有一定的可行性。其中更換電纜卷筒、改型垂纜減速箱、采用雙支撐結構等一系列硬件改進措施提高了設備安全性能。將2臺電機更換為1臺電機驅動卷纜,降低設備維護成本,變頻器升級為安川A1000型號,采用通訊控制方式的電氣設計簡化了控制流程,使系統更加科學。
          2  實施方案
          2.1 方案概述
          更換電纜卷筒,采用雙支撐結構,改型卷纜減速箱,將2臺電機更換為1臺電機驅動卷纜,變頻器升級為安川A1000型號,編碼器、超速開關、制動器及電控柜內各電氣元件整體升級換型。
          2.2 主要元件升級
          (1) 電動機。根據設計要求,將用1臺較大功率的電機替代原有2臺小功率電機控制卷纜系統的運轉,解決雙電機控制的同步問題,同時在滿足功率、電壓等技術要求的前提下,科學選型。
          (2) 變頻器。按照電機的輸出電流、負載總功率、負載電壓等級,選購1臺較為成熟的變頻器產品,提高控制精度。
          2.3 安裝調試
          (1) 硬件安裝。改造硬件施工包括原機械器件拆裝、新型機械設備安裝以及電氣安裝3個階段。首先根據實際情況制定了卷纜卷筒、減速箱等機械大部件的吊裝方案,嚴格按照安全要求將原有機械器件吊下更換為新型機械設備,根據設計方案焊接主體框架,按規范安裝各機械元件,合理優化輻射電纜,規范接線。
          (2) 軟件程序編寫。按照設計思路,卷纜系統的變頻器控制由機車PLC系統進行編程來實現軟件控制。這樣操作簡單,并且控制過程準確有效,便于調試維修。程序的主要設計思路是:根據起升機構的運行情況,將卷纜系統分為6種工況。通過橋吊主控系統采集設備信息,經過分析運算得出卷纜所處工況,輸出給變頻器相應的力矩給定,保證電纜在作業中保持良好的拉伸力,從而不會對電纜產生損傷。
          3  結語
          經過技術改造后,新型卷纜系統在岸橋上運行穩定。在使用過程中,整套系統故障率保持了一個較低的水平,設備的安全可靠性得到很大的提升,基本避免了原系統內多種故障,達到了預期效果,保證了船舶計劃動態的兌現。同時整臺設備節省費用年均3萬元,創造效益年均55836元,具有較大的推廣價值。