Unidrives浮動式抓斗起重機(jī)改造應(yīng)用

  　荷蘭CT驅(qū)動中心最近完成了四臺浮動式抓斗起重機(jī)的改造。所有四臺起重機(jī)都安裝在阿姆斯特丹（Amsterdam），這四臺具有四繩索抓斗系統(tǒng)的起重機(jī)主要用于碼頭的散貨裝卸。其中的兩臺起重量為16噸，采用Unidrive交流變速驅(qū)動器改造；而另外兩臺起重量為25噸，采用由Mentor II 直流驅(qū)動方案。

　　16噸浮動式抓斗起重機(jī)由Figee制造，該起重機(jī)為雙扭線型，安裝在駁船上。交流電機(jī)適合于各種運(yùn)動標(biāo)準(zhǔn)，既可用于抓斗提升和閉合動作，也可用于升降和回轉(zhuǎn)動作。所有電機(jī)配備Unidrive交流驅(qū)動器。

　　控制室中Unidrive之間的數(shù)據(jù)通信基于我們的高速網(wǎng)絡(luò)（CTNet）。

　　艾默生CT提供全方位服務(wù)，服務(wù)內(nèi)容包括設(shè)計、工程、軟件和編程，面板的制造、最終安裝以及在阿姆斯特丹的IGMA現(xiàn)場調(diào)試。

　　該方案包括直流總線系統(tǒng)上的Unidrive交流驅(qū)動器，以及抓斗提升和抓斗閉合驅(qū)動之間的CTNet通信。

　　鼠籠式交流電機(jī)通過兩個雙倍尺寸的5Unidrives驅(qū)動器控制提升/抓斗閉合動作（2×160kW），而升降動作（1×40kW）和回轉(zhuǎn)動作（2×39kW）則由一個55kW Unidrive來驅(qū)動。用單象限整流器和制動斬波器配置一個標(biāo)準(zhǔn)驅(qū)動系統(tǒng)。起重機(jī)由柴油引擎/發(fā)電機(jī)組供電，因而系統(tǒng)中儲存的能量不像其他許多碼頭起重機(jī)一樣可再生。一個二極管電橋整流器可通過一個共直流母線為提升、回轉(zhuǎn)和升降動作的逆變器供電，以提供高可靠性。既然系統(tǒng)沒有能量再生功能，就需要大型制動斬波器將系統(tǒng)提升的勢能和大型物體運(yùn)動的動能轉(zhuǎn)換成熱能。制動電阻安裝在控制面板外。起重機(jī)控制系統(tǒng)需求包括回轉(zhuǎn)控制、抓斗提升控制、閉合控制，以及基于負(fù)載的提升速度控制。將插入式可編程應(yīng)用模塊（該模塊內(nèi)置于驅(qū)動器）使用集成軟件方案，可實現(xiàn)上述所有軟件功能，而無需PLC。

回轉(zhuǎn)控制

　　許多傳統(tǒng)起重機(jī)的回轉(zhuǎn)運(yùn)動都由滑環(huán)電機(jī)控制?；h(huán)電機(jī)配備轉(zhuǎn)子電阻器可滿足大多數(shù)起重工作的驅(qū)動要求。這種方法在加速和減速時具有良好的電機(jī)扭矩控制，當(dāng)控制器移動至零位時很可能出現(xiàn)慣性滑行。然而，這種控制方法低速時表現(xiàn)糟糕，電阻階躍時扭矩會突變，浪費(fèi)大量能量，且系統(tǒng)要求頻繁定期維護(hù)。

　　用現(xiàn)代驅(qū)動器系統(tǒng)代替滑環(huán)電機(jī)時，表現(xiàn)也令人失望。圖1展示了傳統(tǒng)速度控制驅(qū)動器系統(tǒng)的性能狀況，幾乎無法控制負(fù)載晃動。

　　為解決這一問題，艾默生CT開發(fā)了一款無需PLC的優(yōu)化控制方案，該方案主要針對晃動負(fù)載的起重驅(qū)動。

　　回轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)速度和電機(jī)扭矩的驅(qū)動控制。速度控制對于低速精確定位非常重要。該系統(tǒng)也可謂補(bǔ)償風(fēng)力對負(fù)載的影響。

　　扭矩控制對搖擺控制至關(guān)重要。此時，驅(qū)動器必須能預(yù)計負(fù)載的運(yùn)動并進(jìn)行補(bǔ)償。將控制器回零，運(yùn)動可有效滑行，以抑制負(fù)載的晃動（圖2）。

　如果有現(xiàn)成的改造軟件，有兩種使用艾默生CT驅(qū)動器的改造選項；如果沒有現(xiàn)成的改造軟件，即可用艾默生CT驅(qū)動器本身的集成軟件進(jìn)行改造。無論采用哪種改造，都可微調(diào)系統(tǒng)以滿足起重機(jī)驅(qū)動要求，從而構(gòu)成一個高效的方案。

抓斗控制

　　提升運(yùn)動由兩個Unidrive交流驅(qū)動器控制。一個驅(qū)動器驅(qū)動提升動作，而另一個驅(qū)動抓斗閉合動作。兩個驅(qū)動器都在一個閉環(huán)控制中運(yùn)行，該閉環(huán)控制配備有標(biāo)準(zhǔn)增量編碼器而無需附加傳感器。使用抓斗控制軟件，可控制從零至最大提升速度間所有速度的運(yùn)動，包括提升/閉合和提升/打開、降下/閉合和降下/打開、抓斗插入散貨中、以及應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)增量編碼器控制提升和閉合驅(qū)動間的同步。其他特性包括高速（電機(jī)磁場弱化）空載（1.5倍基本電機(jī)速度），抓斗打開和閉合位置“自學(xué)習(xí)”功能。（打開和閉合位置都將存儲在可選模塊（UD70）的永久存儲器中，該存儲器位于驅(qū)動器內(nèi)），負(fù)載的平衡通過閉合抓斗和提升重型設(shè)備到/離船來控制。

升降控制

　　升降運(yùn)動與回轉(zhuǎn)運(yùn)動的控制方法相似，但升降運(yùn)動控制需要使用限位開關(guān)。

　　Unidrive模塊化驅(qū)動器——高級Unidrive SP技術(shù)的最新產(chǎn)品——尤其適合浮動式抓斗起重應(yīng)用，由于不需使用附加PLC從而節(jié)省了成本。該設(shè)計同時能滿足起重機(jī)生產(chǎn)商（標(biāo)準(zhǔn)尺寸，易于編程且高效節(jié)能）和用戶（可靠性強(qiáng)、操作靈活、維護(hù)簡易、安全性高且備件要求低）雙方的要求。

主要優(yōu)勢

　　　　提升了起重機(jī)生產(chǎn)效率
　　　　無需PLC，節(jié)省了成本
　　　　易于編程
　　　　高效節(jié)能
　　　　可靠性強(qiáng)，靈活性高