系统概况
中船澄西1600T起重船主要用途是为海上作业配套服务,主要功能是起吊重物。起重船总的起吊能力为1600吨。本电气系统的控制主要为起重、变幅控制系统、移船及系泊绞车控制系统。起重机控制系统采用集散控制方式,即采用PLC的CPU集中控制管理,通过分布式I/O及通讯适配器与远程输入输出模块及变频器交换数据。起升、变幅、移船及系泊机构驱动器均采用变频驱动系统拖动交流感应电机。该交流传动系统不仅有效的消除了高次谐波的干扰、而且扩大了电机转速的调速范围,使电机转速能够从零到高于额定转速的范围内变化。精确的速度控制及可靠性提高了传动过程中的生产效率,进而达到节省能源的目的。直接转矩控制(DTC)使得在没有编码器的情况下,得到高控制精度成为可能。
系统主要构成
本系统由4个起升机构、俯仰机构及其他移船定位、系泊等机构组成。
浮吊工作数据
起吊能力:
-四个主起升(MH) 载荷:400t,公称速度:14m/min,空载可弱磁两倍额速
-两个副起升(AH) 载荷:200t,公称速度:32m/min,空载可弱磁两倍额速
-两个主起升联合抬吊:MH1+MH2或MH3+MH4 800t
-四个主起升联合抬吊作业:MH1+MH2+MH3+MH4 1600t
变幅机构载荷
-四台变幅电动绞车 800kN
移船、系泊机构载荷
-五台移船绞车 300kN
-四台系泊绞车 150kN
解决方案
起重机电源采用船上发电机供电,电压等级为400VAC/3P/50Hz。经主、辅干式十二脉三绕组整流变压器(二次侧绕组相位差30°)分别供主起升、副起升、变幅机构和移船、系泊机构供电。
绞车电机的驱动全部采用ABB公司ACS800系列变频调速装置。机构在制动或下降的过程中产生的能量通过外部能耗电阻释放,能耗电阻单独放置在电气房外部。
控制部分采用西门子公司的S7-400系列PLC,实施整机的逻辑控制、安全保护与连锁以及故障诊断和状态监视等。
变频调速装置与PLC及监控装置之间采用Profibus-DP总线通讯,能快速控制和监视设备运行状态,且减少电缆敷设,方便运行和维护。
低压电器部分均采用法国施耐德公司产品。
起重机构设有称重装置(力矩保护)、安全保护装置、紧停保护、电视监控系统、起重机操作台、移船系泊操作台、风速仪等。
由于系统采用全变频驱动控制,为了减少谐波的影响,每个变频器输入端加装无源谐波滤波器。
监控系统:采用海得专用CMS系统.
变频调速装置与PLC之间采用Profibus-DP总线通讯,能快速控制和监视设备运行状态,且减少电缆敷设,方便运行和维护,PLC与工控机间通过以太网快速通讯,实时监控整机运行状态和反馈最新故障信息。
船上安装GPS全球定位仪、安全监测报警装置、机舱监控装置,还装有计算机控制管理系统(CMS)等先进设备。
CMS主画面由各主要运行机构的主要相关信息构成,包括如下模块功能:
整机位置动画图形和数据(每个起升高度、变幅角度等)
状态监测及监控模块
故障报警、诊断及故障追踪回放模块
设备维护及保养模块
生产统计及分析模块
报表产生模块
系统入级标准.
本起重控制系统于2008年通过中国船级社(CCS)上海分社的严格试验和审核,并由CCS正式授于起重设备入级证书。
本起重电控系统完全符合以下规范:
GB3811-2008 起重机设计规范
GB/T232-82 电气装置安装工程施工及验收规范:起重机电气装置篇
GB6067 起重机械安全规程
中国船级社 船舶与海上设施起重设备规范-2007
中国船级社 钢质海船入级规范2006
GD01-2006 船舶与海上设施用电气电子设备型式试验指南
CB/T3909-1999 船舶电气设备安装工艺标准
GB6067-85 起重机械安全规程
GB5905-86 起重机试验规范和程序
系统特色
全通讯解决方案,减少电缆敷设。电气效率、功率因素高。
标准化软件设计。
操作方便、使用安全、维护简单便捷。
系统可靠性高,速度快。
主钩位置和速度同步运行精度高达0.02%,副钩速度运行同步精度高达0.02%。
俯仰力矩同步确保两台电机出力均衡,电机出力控制精度达0.5%。
整机设计注重EMC控制,抗干扰能力强。
平稳移船控制:由于船体水阻力变化,采用特殊控制模型实现整船平稳移动。
速度恒定控制:由于钢丝绳在卷筒上采用叠层卷绕,致使不同层旋转半径不同而产生钢丝绳速度变化,采用钢丝绳卷层测量改变电机转速而实现钢丝绳速度恒定
低谐波变频控制,安全、可靠,优越的谐波处理措施:由于起重船采用柴油发电机发电,起升、移船等采用变频控制,若不进行相应处理,变频器产生的谐波将使设备无法正常使用甚至损坏电子元件
提升防溜钩控制:基于力矩效验功能来实现良好的速度控制和抱闸控制,保证起升安全。
精确的起升超力矩保护:由于浮吊在起吊重物时船体会发生倾销,此时臂架角度传感器将会有船倾角度误差,基于水平的力矩保护曲线则需要校正。
完善的电控系统安全连锁与保护功能:防触电保护、同步及纠偏故障检测、防止误操作联锁保护、负荷检测及保护、过载保护、弱磁曲线控制及保护、全行程速度、位置“包络线”检测及控制,精确速度、位置检测及保护、完善的安全保护,四级故障处理,保护设备和人身安全,方便维护
人性化的浮吊CMS:具有友好的人机界面,智能化的故障处理、故障追踪及设备维护功能,各机构运行速度、位置、力矩曲线显示功能,减少维护和操作员工作强度 ,方便管理。