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基于豐富的產(chǎn)品，針對不同行業(yè)特性，深入場景，提供智能制造綜合解決方案，助力企業(yè)智能化改造和數(shù)字化轉(zhuǎn)型。 -
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基于豐富的產(chǎn)品，針對不同行業(yè)特性，深入場景，提供智能制造綜合解決方案，助力企業(yè)智能化改造和數(shù)字化轉(zhuǎn)型。
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1.引言
港口起重機(jī)械與其它傳動機(jī)械相比對變頻器有著更為苛刻的安全和性能上的要求。既要滿足頻繁的起、停，顯著的振動與沖擊，較大的過載能力以及各種惡劣的使用條件等；又要滿足供電的特點(diǎn)：各種諧波分量較大，急劇的電流、電壓變化，向下要保證恒轉(zhuǎn)矩平滑調(diào)速，向上保證弱磁高速時(shí)的滿功率輸出，并且在低頻、基頻與高頻都必須具有足夠多的輸出力矩等；更重要的是要滿足港口機(jī)械的安全問題。
在這種情況下，新時(shí)達(dá)開發(fā)基于矢量控制的四象限高性能起重變頻器，成功應(yīng)用于上海港務(wù)集團(tuán)振東集裝箱碼頭分公司130號岸橋上，為港口起重機(jī)械設(shè)備電控系統(tǒng)的國產(chǎn)化邁出了重要一步。
2.130號岸橋改造情況
改造岸橋編號130，位于外高橋二期上海港務(wù)集團(tuán)振東集裝箱碼頭分公司，由上海振華重工(集團(tuán))股份有限公司制造并于2003年7月投入使用，如圖1所示。
圖1 振東公司130號岸橋
表1 130號岸橋電機(jī)驅(qū)動設(shè)備表
本次改造，保留原品牌PLC及LCL濾波器，替換原品牌的AFE和變頻器，PLC與變頻器驅(qū)動器間數(shù)據(jù)交換由原品牌專用SX總線改成為通用的Profibus-DP通訊。改造后的130系統(tǒng)控制流程如圖2所示。
圖2 130岸橋系統(tǒng)框圖
改造后的新時(shí)達(dá)電控系統(tǒng)為：
1臺原品牌PLC，增加SX轉(zhuǎn)Profibus-DP模塊；
1臺AS510-4T0400 400kW AFE取代RHC400-4C AFE；
2臺AS520-4T0160取代原品牌FRN160VG7S-4LC變頻器，分別驅(qū)動2只132kW起升電機(jī)或分別驅(qū)動8臺18.5kW電機(jī)及2臺15kW大車行走電機(jī)；
1臺AS520-4T0132取代FRN132VG7S-4A變頻器驅(qū)動4臺22kW小車電機(jī)或驅(qū)動1臺55kW俯仰電機(jī)。
130號岸橋電控改造于2012年1月30日開始到2012年2月4日完成安裝和調(diào)試工作，2月5日投入運(yùn)行。改造現(xiàn)場如圖3、圖4所示。
在改造過程中，主要難點(diǎn)如下。
（1）原品牌PLC和新時(shí)達(dá)變頻器控制的匹配：抱閘控制和動態(tài)性能，因?yàn)槭翘嵘b箱的，故要求即使電機(jī)在很低的轉(zhuǎn)速下也需要足夠的轉(zhuǎn)矩來提升或放下集裝箱，而且在放下或提升時(shí)都不能有溜鉤現(xiàn)象，否則將帶來嚴(yán)重的安全問題。
（2）采用原品牌LCL濾波器與新時(shí)達(dá)AFE配合問題
表2 新時(shí)達(dá)AFE實(shí)測數(shù)據(jù)
（3）大車同步控制。大車由10 臺電機(jī)拖動，其中8臺電機(jī)由同1臺變頻器控制，其余2臺由另1臺變頻器控制，并且8 臺電機(jī)組和2 臺電機(jī)組電機(jī)功率和齒輪傳動比不相同。為保證大車的同步運(yùn)行，采用主從控制方式，將主變頻速度通過CAN總線傳給從變頻，保證大車2個(gè)變頻驅(qū)動電機(jī)最終速度的一致性。
（4）小車平滑啟動，快速制動。4臺小車電機(jī)由同1臺變頻器控制，采用閉環(huán)矢量控制，達(dá)到電機(jī)的平滑控制。
（5）俯仰電機(jī)多年未用。由于改造前未知俯仰電機(jī)情況，改造后變頻器運(yùn)行，電機(jī)未能啟動。經(jīng)多方檢測，電機(jī)早已損壞，更換電機(jī)后，一切正常。
（6）通訊問題。原品牌PLC不支持Profibus DP，采用第三方SX總線轉(zhuǎn)Profibus DP總線，調(diào)試復(fù)雜。采用新時(shí)達(dá)自行設(shè)計(jì)的DP模塊，與原品牌系統(tǒng)兼容性剛開始出現(xiàn)不少問題，導(dǎo)致通訊誤報(bào)故障。后通過改PLC通訊程序并增加相關(guān)的附件，確保了通訊的正常使用。
3.運(yùn)行情況
AFE變流器
新時(shí)達(dá)AS510有源前端AFE具有減少電流諧波、母線電壓平穩(wěn)、減少無功功率等特點(diǎn)。在實(shí)際的使用中，除了調(diào)試階段出現(xiàn)的通訊故障外，至今一直運(yùn)行穩(wěn)定。經(jīng)過測試，在岸橋各種不同載荷下，整流器輸出的直流電壓和反饋電壓穩(wěn)定，電壓波動在正常范圍內(nèi)，電壓諧波小于1.5%，電流諧波小于5%。通過在試生產(chǎn)階段各種工況的測試數(shù)據(jù)來看，滿足130橋吊的交流與直流可逆變換的需求。圖5為AFE運(yùn)行圖。
圖5 電網(wǎng)波形
變頻器（AS520-4T0160及AS520-4T0132）
起升和小車變頻器從試運(yùn)行到目前為止未出現(xiàn)任何硬件故障，軟件運(yùn)行穩(wěn)定可靠。圖6-8分別為弱磁波形、主從同步波形和掛艙保護(hù)波形。
圖6 起升下行弱磁曲線
圖7 主從控制波形
圖8 掛艙保護(hù)曲線
在改造完成的試生產(chǎn)階段，經(jīng)過多次調(diào)試和控制軟件的精細(xì)化調(diào)整，變頻器的控制軟件故障從最初出現(xiàn)7種到現(xiàn)階段偶爾出現(xiàn)過速度偏差可復(fù)位故障；使岸橋作業(yè)投入初的2月份每作業(yè)1000TEU的復(fù)位性故障為20.74次，到了3、4、5月下降到每作業(yè)1000TEU的復(fù)位性故障為2次以下，經(jīng)過5月份一次精調(diào)后，6、7、8月每作業(yè)1000TEU的復(fù)位性故障為0.3次以下，故障數(shù)量級的下降，驗(yàn)證了新時(shí)達(dá)變頻器硬件的高可靠性，控制軟件的精確性，起升電機(jī)抱閘時(shí)聲輕機(jī)穩(wěn)，電流波形平滑。從現(xiàn)在130橋吊的使用情況來看，新時(shí)達(dá)變頻系統(tǒng)滿足該類橋吊的可靠使用。表3數(shù)據(jù)來自振東集裝箱碼頭分公司8月23日前統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。
表3 運(yùn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表
4.應(yīng)用體會
在剛投入使用的1個(gè)月內(nèi)，由于對碼頭工況的不熟悉，特別是司機(jī)操作習(xí)慣的理解不深入，出現(xiàn)了較多的復(fù)位性故障，隨著雙方項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)間交流的深入，故障也越來越少地光顧130改造項(xiàng)目。從2月改造到現(xiàn)在的8個(gè)多月應(yīng)用效果上來看，完全達(dá)到了130岸橋的作業(yè)要求。
通過實(shí)載實(shí)測，表明該變頻器電氣性能符合港口起重機(jī)電控技術(shù)要求。其主要的技術(shù)性能指標(biāo)與國內(nèi)外同類產(chǎn)品相當(dāng)，部分性能指標(biāo)要優(yōu)于國內(nèi)外同類產(chǎn)品。對港口起重裝卸的穩(wěn)定、生產(chǎn)效率高、降低維修成本、減輕工人的勞動強(qiáng)度起著重要作用，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
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