系統概況
中船澄西1600T起重船主要用途是為海上作業配套服務,主要功能是起吊重物。起重船總的起吊能力為1600噸。本電氣系統的控制主要為起重、變幅控制系統、移船及系泊絞車控制系統。起重機控制系統采用集散控制方式,即采用PLC的CPU集中控制管理,通過分布式I/O及通訊適配器與遠程輸入輸出模塊及變頻器交換數據。起升、變幅、移船及系泊機構驅動器均采用變頻驅動系統拖動交流感應電機。該交流傳動系統不僅有效的消除了高次諧波的干擾、而且擴大了電機轉速的調速范圍,使電機轉速能夠從零到高于額定轉速的范圍內變化。精確的速度控制及可靠性提高了傳動過程中的生產效率,進而達到節省能源的目的。直接轉矩控制(DTC)使得在沒有編碼器的情況下,得到高控制精度成為可能。
系統主要構成
本系統由4個起升機構、俯仰機構及其他移船定位、系泊等機構組成。
浮吊工作數據
起吊能力:
-四個主起升(MH) 載荷:400t,公稱速度:14m/min,空載可弱磁兩倍額速
-兩個副起升(AH) 載荷:200t,公稱速度:32m/min,空載可弱磁兩倍額速
-兩個主起升聯合抬吊:MH1+MH2或MH3+MH4 800t
-四個主起升聯合抬吊作業:MH1+MH2+MH3+MH4 1600t
變幅機構載荷
-四臺變幅電動絞車 800kN
移船、系泊機構載荷
-五臺移船絞車 300kN
-四臺系泊絞車 150kN
解決方案
起重機電源采用船上發電機供電,電壓等級為400VAC/3P/50Hz。經主、輔干式十二脈三繞組整流變壓器(二次側繞組相位差30°)分別供主起升、副起升、變幅機構和移船、系泊機構供電。
絞車電機的驅動全部采用ABB公司ACS800系列變頻調速裝置。機構在制動或下降的過程中產生的能量通過外部能耗電阻釋放,能耗電阻單獨放置在電氣房外部。
控制部分采用西門子公司的S7-400系列PLC,實施整機的邏輯控制、安全保護與連鎖以及故障診斷和狀態監視等。
變頻調速裝置與PLC及監控裝置之間采用Profibus-DP總線通訊,能快速控制和監視設備運行狀態,且減少電纜敷設,方便運行和維護。
低壓電器部分均采用法國施耐德公司產品。
起重機構設有稱重裝置(力矩保護)、安全保護裝置、緊停保護、電視監控系統、起重機操作臺、移船系泊操作臺、風速儀等。
由于系統采用全變頻驅動控制,為了減少諧波的影響,每個變頻器輸入端加裝無源諧波濾波器。
監控系統:采用海得專用CMS系統.
變頻調速裝置與PLC之間采用Profibus-DP總線通訊,能快速控制和監視設備運行狀態,且減少電纜敷設,方便運行和維護,PLC與工控機間通過以太網快速通訊,實時監控整機運行狀態和反饋最新故障信息。
船上安裝GPS全球定位儀、安全監測報警裝置、機艙監控裝置,還裝有計算機控制管理系統(CMS)等先進設備。
CMS主畫面由各主要運行機構的主要相關信息構成,包括如下模塊功能:
整機位置動畫圖形和數據(每個起升高度、變幅角度等)
狀態監測及監控模塊
故障報警、診斷及故障追蹤回放模塊
設備維護及保養模塊
生產統計及分析模塊
報表產生模塊
系統入級標準.
本起重控制系統于2008年通過中國船級社(CCS)上海分社的嚴格試驗和審核,并由CCS正式授于起重設備入級證書。
本起重電控系統完全符合以下規范:
GB3811-2008 起重機設計規范
GB/T232-82 電氣裝置安裝工程施工及驗收規范:起重機電氣裝置篇
GB6067 起重機械安全規程
中國船級社 船舶與海上設施起重設備規范-2007
中國船級社 鋼質海船入級規范2006
GD01-2006 船舶與海上設施用電氣電子設備型式試驗指南
CB/T3909-1999 船舶電氣設備安裝工藝標準
GB6067-85 起重機械安全規程
GB5905-86 起重機試驗規范和程序
系統特色
全通訊解決方案,減少電纜敷設。電氣效率、功率因素高。
標準化軟件設計。
操作方便、使用安全、維護簡單便捷。
系統可靠性高,速度快。
主鉤位置和速度同步運行精度高達0.02%,副鉤速度運行同步精度高達0.02%。
俯仰力矩同步確保兩臺電機出力均衡,電機出力控制精度達0.5%。
整機設計注重EMC控制,抗干擾能力強。
平穩移船控制:由于船體水阻力變化,采用特殊控制模型實現整船平穩移動。
速度恒定控制:由于鋼絲繩在卷筒上采用疊層卷繞,致使不同層旋轉半徑不同而產生鋼絲繩速度變化,采用鋼絲繩卷層測量改變電機轉速而實現鋼絲繩速度恒定
低諧波變頻控制,安全、可靠,優越的諧波處理措施:由于起重船采用柴油發電機發電,起升、移船等采用變頻控制,若不進行相應處理,變頻器產生的諧波將使設備無法正常使用甚至損壞電子元件
提升防溜鉤控制:基于力矩效驗功能來實現良好的速度控制和抱閘控制,保證起升安全。
精確的起升超力矩保護:由于浮吊在起吊重物時船體會發生傾銷,此時臂架角度傳感器將會有船傾角度誤差,基于水平的力矩保護曲線則需要校正。
完善的電控系統安全連鎖與保護功能:防觸電保護、同步及糾偏故障檢測、防止誤操作聯鎖保護、負荷檢測及保護、過載保護、弱磁曲線控制及保護、全行程速度、位置“包絡線”檢測及控制,精確速度、位置檢測及保護、完善的安全保護,四級故障處理,保護設備和人身安全,方便維護
人性化的浮吊CMS:具有友好的人機界面,智能化的故障處理、故障追蹤及設備維護功能,各機構運行速度、位置、力矩曲線顯示功能,減少維護和操作員工作強度 ,方便管理。