王建云　薛康

摘要：本文介紹了電控系統(tǒng)技術(shù)在12000T浮吊上的應(yīng)用，包括可編程控制器plc和矢量控制變頻器的使用，總線技術(shù)的使用，以及各種電器設(shè)備系統(tǒng)的整合使用，以及介紹各個(gè)機(jī)構(gòu)的運(yùn)行工況。

關(guān)鍵詞：大型浮式起重機(jī)；電控系統(tǒng)

立項(xiàng)背景

海洋深處蘊(yùn)藏的油氣資源儲(chǔ)量約占地球總量的70%，在實(shí)施海洋油氣勘探與采集過(guò)程中需要大型浮式起重機(jī)來(lái)承擔(dān)大量的海洋平臺(tái)吊裝或坼裝工作，海洋重大工程-海底鋪管、海洋油氣田鉆井平臺(tái)安裝或坼裝等工程不可或缺的重型裝備，將直接影響著一個(gè)國(guó)家對(duì)海洋資源和事務(wù)的駕馭能力。

不僅如此，大型浮式起重機(jī)在港口建設(shè)、水下救撈、船工程、橋梁建設(shè)中均獲得廣泛應(yīng)用，大型浮式起重機(jī)是以起重船體作為載體的一種起重機(jī)械；

由于浮式起重機(jī)載荷大小決定著平臺(tái)的能力，目前世界上最大的浮式起重機(jī)吊載能力只有8000T，決定著平臺(tái)最大的重量；隨著對(duì)能源要求越來(lái)越嚴(yán)重，對(duì)特大型浮式起重機(jī)要求越來(lái)越強(qiáng)烈，作為其核心的電控系統(tǒng)必然要滿足這一市場(chǎng)要求，對(duì)電控系統(tǒng)開(kāi)發(fā)及改進(jìn)提出更高要求，本項(xiàng)目提出一種改進(jìn)方案并在實(shí)際中得到很好的應(yīng)用。

1.技術(shù)內(nèi)容

該項(xiàng)目是典型的機(jī)電液一體化系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，機(jī)型龐大，控制難度大。我們采用一種新型的控制方法，利用移相整流變壓器加二極管整流， 通過(guò)直流母排形式將直流電源分配給每個(gè)驅(qū)動(dòng)設(shè)備， 這樣既滿足船體配電對(duì)諧波小于5%的嚴(yán)格要求，又有效降的控制成本，直流母排側(cè)連接43個(gè)驅(qū)動(dòng)器，可靠的實(shí)現(xiàn)各機(jī)構(gòu)資源共享，實(shí)現(xiàn)一套供電及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障情況能不影響現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)。

1.1驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)組態(tài)

起重機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)分為兩組Group A和Group B，每組分別由一臺(tái)移向變壓器（11KV/690V、4500kVA/（2250+2250）kVA、3P，60Hz）和兩臺(tái)二極管全波整流單元（REC 2000A/690V）組成提供直流電源，所有機(jī)構(gòu)的43臺(tái)驅(qū)動(dòng)器平均分成兩組分別掛在兩組直流母排上，每個(gè)驅(qū)動(dòng)器拖動(dòng)一臺(tái)電機(jī)，實(shí)現(xiàn)資源共享，節(jié)約成本。

1.2PLC系統(tǒng)配置

PLC也是采用日本富士的MICREX-SX SPH300系列的高性能模塊。該系列PLC提供高速度、高標(biāo)準(zhǔn)化的機(jī)械控制，滿足高穩(wěn)定性的要求，在機(jī)械控制、檢測(cè)控制的融合領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)開(kāi)放化，是滿足各種需求的多功能控制器。PLC本身集成SX-BUS系統(tǒng)總線，該總線短距離本地通訊可提供高速度的通訊，也可以通過(guò)安裝T-LINK、ProfiBUS等總線擴(kuò)展模塊，連接外部設(shè)備。該系列PLC同富士的驅(qū)動(dòng)器一樣也已應(yīng)用于我們公司的各種產(chǎn)品上，如浮式起重機(jī)、岸橋、場(chǎng)橋、卸船機(jī)等各種機(jī)型，產(chǎn)品穩(wěn)定可靠。在多年的使用中，得到了國(guó)內(nèi)外客戶的高度認(rèn)可和滿意。

PLC主站上使用的CPU為NP1PS-117R。由于起重機(jī)上的遠(yuǎn)程擴(kuò)展站點(diǎn)數(shù)量多、通訊距離長(zhǎng)，我們使用T-LINK總線擴(kuò)展模塊，用多條富士的T-LINK系統(tǒng)總線與主站連接，每條總線都有多個(gè)遠(yuǎn)程站點(diǎn)鏈接，形成樹(shù)型結(jié)構(gòu)，每條總線上發(fā)生的故障不影響其他總線上設(shè)備的運(yùn)行，又在成本上得以控制。

系統(tǒng)中T-LINK總線1連接驅(qū)動(dòng)器房PLC模塊，采集起重機(jī)設(shè)備上各個(gè)機(jī)構(gòu)的制動(dòng)器釋放限位的數(shù)字量信號(hào)或溫度傳感器的模擬量信號(hào)等。

T-LINK總線3連接頂升站模塊，頂升站是帶的獨(dú)立的CPU（NP1PS-32R），與起重機(jī)主站PLC通過(guò)T-LINK通訊，交換數(shù)據(jù)。

在起升機(jī)構(gòu)卷筒側(cè)安裝兩個(gè)絕對(duì)位置編碼器，并通過(guò)ProfiBUS總線連接，使用兩個(gè)絕對(duì)位置編碼器起到冗余作用，保證起升機(jī)構(gòu)的安全有效運(yùn)行。

1.3驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)急工作模式

浮吊起重噸位大，幾個(gè)主機(jī)構(gòu)（如主鉤、變幅、副鉤）都由多個(gè)卷筒同時(shí)驅(qū)動(dòng)，如果一個(gè)機(jī)構(gòu)的一個(gè)卷筒電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分發(fā)生故障不能運(yùn)行，或者更嚴(yán)重的是兩組驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的某一組電源發(fā)生故障而不能通電，這些情況都會(huì)影響這些機(jī)構(gòu)的正常運(yùn)行，給用戶作業(yè)帶來(lái)麻煩，在經(jīng)濟(jì)上會(huì)產(chǎn)生很大的損失。這使得我們不得不考慮這些機(jī)構(gòu)的應(yīng)急運(yùn)行模式，使在以上故障發(fā)生的情況下也能應(yīng)急作業(yè)，待故障處理結(jié)束后恢復(fù)正常作業(yè)。

正常作業(yè)時(shí)左右側(cè)卷筒的電機(jī)分別由AB組的驅(qū)動(dòng)器同時(shí)驅(qū)動(dòng)，如果一側(cè)卷筒的某個(gè)電機(jī)故障或者驅(qū)動(dòng)部分發(fā)生故障，我們可以切換到單個(gè)電機(jī)運(yùn)行模式，使卷筒還能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，2號(hào)主鉤能降容使用，不至于影響作業(yè)。

1.4恒功率控制

富士系統(tǒng)的恒功率控制在岸橋、場(chǎng)橋等機(jī)型上已得到成熟應(yīng)用。而在浮吊上，例如主鉤由兩個(gè)卷筒帶動(dòng)，兩個(gè)卷筒可單獨(dú)運(yùn)行，為柔性連接。主鉤起升的恒功率通過(guò)變頻器計(jì)算，兩個(gè)卷筒恒功率分別由兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器計(jì)算，可能會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器限制速度的計(jì)算結(jié)果不同，會(huì)導(dǎo)致主鉤在基速以上運(yùn)行不同步，造成主鉤傾斜，影響現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)。所以我們?cè)赑LC程序中讀取兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器的限制速度計(jì)算結(jié)果，比較這兩個(gè)值，取較小的一個(gè)值來(lái)限制運(yùn)行速度較大的一個(gè)驅(qū)動(dòng)器，使兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器能保證相同的運(yùn)行速度，從而讓主鉤能平穩(wěn)運(yùn)行，正常作業(yè)。

1.5位置同步補(bǔ)償

在保證主鉤速度同步的情況下并不能完全保證主鉤一直能在水平狀態(tài)下運(yùn)行，兩個(gè)卷筒上的電機(jī)因?yàn)橹苿?dòng)器打開(kāi)先后，或者機(jī)械結(jié)構(gòu)間隙，會(huì)導(dǎo)致主鉤兩根鋼絲繩在運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生位置差，長(zhǎng)期運(yùn)行產(chǎn)生累計(jì)誤差，在機(jī)構(gòu)運(yùn)行一段時(shí)間后不得不人工矯正主鉤兩根鋼絲繩上的位置差，這樣費(fèi)時(shí)又費(fèi)力。所以引入位置差補(bǔ)償值，

以主鉤變頻器1為主，去主鉤卷筒1和主鉤卷筒2的位置差，計(jì)算得出需要的調(diào)整速度的值，增加到主鉤變頻器2的速度給定中，來(lái)調(diào)節(jié)主鉤卷筒2的位置，使主鉤卷筒2始終跟隨卷筒1來(lái)運(yùn)行，達(dá)到主鉤位置水平的目的。

同樣的方法也應(yīng)用在副鉤、變幅中。可以延長(zhǎng)鋼絲繩使用壽命，減少用戶維護(hù)成本。

2.應(yīng)用情況

12000T浮吊電控系統(tǒng)使用振華組裝系統(tǒng)，較大程度上節(jié)省了生產(chǎn)成本，在控制上同樣能達(dá)到高性能、高精度。達(dá)到了浮式起重機(jī)的高安全性、高穩(wěn)定性及高可靠性。

參考文獻(xiàn)：

[1]廖常初.PLC基礎(chǔ)及應(yīng)用.機(jī)械工業(yè)出版社.2003

[2]FRENIC 5000VG7S USERS MANUAL.

作者簡(jiǎn)介：

王建云（1981-），男，大專(zhuān)，上海振華重工集團(tuán)股份有限公司，電氣工程師。

薛康（1982-），男，大專(zhuān)，上海振華重工集團(tuán)股份有限公司，電氣工程師。