西門(mén)子全交流變頻驅動(dòng)系統在電廠(chǎng)卸船機上應用

摘要：本文介紹在西門(mén)子全交流系統在卸船機上應用及如何通過(guò)設置西門(mén)子交流驅動(dòng)裝置對抓斗控制實(shí)現速度同步及電流，優(yōu)化，提高卸船機作業(yè)效率。

關(guān)鍵字：AFE/電廠(chǎng)卸船機/起重機/主從控制/速度同步/電流平衡

1.引言

　　自從改革開(kāi)放以來(lái)，中國經(jīng)濟高速發(fā)展，工業(yè)制造業(yè)也發(fā)展迅速，國家對電能的消耗需求非常旺盛，特別是最近幾年，電力需求供應矛盾非常突出，所以很多大型電廠(chǎng)紛紛上馬，由于電廠(chǎng)發(fā)電每天要燃燒大量的煤，通常燃料煤用大型運輸船通過(guò)海上運輸到岸，然后通過(guò)岸上設備把煤從船艙里卸到岸上運輸皮帶輸送到中央燃燒室，通常我們用抓斗式卸船機完成這項工作，早期的抓斗卸船機控制系統為直流控制系統。但由于直流系統作業(yè)時(shí)對電網(wǎng)影響較大，直流電機維護成本較高，隨著(zhù)交流調試技術(shù)日趨完善，所以我們在后續的項目上使用西門(mén)子AFE整流回饋單元和交流變頻器6SE70全交流控制系統。如江蘇南通電廠(chǎng)1X1500T/H卸船機，大連莊河電廠(chǎng)2X1250T/H卸船機。在今年調試完畢投入使用以來(lái)，系統工作穩定，維護簡(jiǎn)單，節約能源。作業(yè)效率高而深受用戶(hù)好評。

　　但是由于卸船機抓斗抓煤時(shí)工控比較惡劣（煤的濕度，顆粒成分不一樣，對抓斗閉合時(shí)產(chǎn)生阻力也大不一樣）并且抓斗完全屬于鋼絲繩牽引，同時(shí)要保證鋼絲繩受力均衡，整個(gè)系統控制上比較復雜，下面我們就對整個(gè)系統及特殊功能實(shí)現分開(kāi)進(jìn)行詳細闡述。

2.系統硬件構成

下圖（圖2）為卸船機典型電控系統主回路圖，圖中我們采用西門(mén)子先進(jìn)的AFE整流回饋單元整流，使用西門(mén)子6SE70系列矢量控制調速裝置進(jìn)行電流逆變驅動(dòng)各機構電機。

如圖2所示，我們通過(guò)一個(gè)三繞組主變壓器給兩個(gè)整流回饋裝置AFE裝置能根據負載工作情況主動(dòng)調整功率因素使其恒接近為1，且無(wú)常規整流器通常無(wú)法避免的換相豁口，最大限度的減少對供電電網(wǎng)干擾，同時(shí)又能有效的將再生能量回饋回電網(wǎng)，節約能源，系統中兩個(gè)AFE裝置同時(shí)給公用直流母排供電，公用直流母排上掛接起升，開(kāi)閉，大車(chē)，小車(chē)（俯仰共用）機構逆變器，各機構逆變器分別驅動(dòng)相對應機構電機。

　　注意這種情況下為保證兩個(gè)ＡＦＥ提供能量一致，負擔平衡，通常我們會(huì )把第一個(gè)ＡＦＥ實(shí)際電流送給第二個(gè)ＡＦＥ電流給定實(shí)現ＡＦＥ電流平衡。

　　對于抓斗部分，整個(gè)機構由四根鋼絲繩牽引控制，兩根為起升鋼絲繩分別纏繞在升卷筒１，２上由起升機構電機控制，兩根為開(kāi)閉鋼絲繩分別纏繞在開(kāi)閉筒３，４上由開(kāi)閉機構電機控制（如圖３所示）。

通過(guò)用速度編碼器采集實(shí)際電機速度反饋與速度給定形成閉環(huán)控制。此時(shí)，抓斗速度由自身手柄速度給定控制。

　　當抓斗上升，下降時(shí)，速度同步指令使能，雖然開(kāi)閉手柄速度為零，但開(kāi)閉驅動(dòng)器速度輸入通道同時(shí)接受起升機構通過(guò)SIMOLINK傳輸過(guò)來(lái)的起升速度值，即此時(shí)起升，開(kāi)閉驅動(dòng)器速度給定值一樣，通過(guò)各自速度閉環(huán)后，實(shí)際速度保持一致，從而到到速度同步。

　　　同時(shí)，電流平衡指令使能，起升驅動(dòng)器將起升電流給定值（在速度調節器后端，電流調節器前端）通過(guò)SOMOLINK光纖傳給開(kāi)閉驅動(dòng)器，在開(kāi)閉驅動(dòng)器中，將傳輸過(guò)來(lái)的起升電流值與開(kāi)閉自身電流進(jìn)行比較，差值作為一個(gè)用戶(hù)自定義PID調節器輸入進(jìn)行PID調節積分（調節器增益，積分參數需在現場(chǎng)調整），調節器輸出值進(jìn)入開(kāi)閉驅動(dòng)器速度調節器，當起升電流大于開(kāi)閉電流時(shí)，PID調節器輸出為負值，開(kāi)閉速度調節器輸入增加一正量，導致速度調節器輸出增加，及開(kāi)閉電流增加，當開(kāi)閉電流增加到與起升電流相同時(shí)，即此時(shí)PID調節器輸入為零，輸出為恒定，此時(shí)開(kāi)閉電流保持恒定與起升電流一致。反之，當起升電流小于開(kāi)閉電流時(shí)，PID調節器輸出為正值，開(kāi)閉速度調節器增加一負量，導致速度調節器輸出減少，及開(kāi)閉電流減少，當開(kāi)閉電流減少到與起升電流相同時(shí)，即此時(shí)PID調節器輸入為零，輸出恒定，此時(shí)開(kāi)閉電流保持恒定與起升電流一致。所以，在PID調節器自動(dòng)調節下，起升，開(kāi)閉電流一直保持平衡，從而實(shí)現電流平衡功能。

4 結束語(yǔ)

　　在大部分起重設備中，由于抓斗卸船機上抓斗控制的復雜性對電控系統的設計，PLC程序的編寫(xiě)及驅動(dòng)器參數的設置有著(zhù)較高的要求，同時(shí)也需要現場(chǎng)人員的良好的調試技巧，在通過(guò)對卸船機電控系統的設計調試中，使人對西門(mén)子AFE整流裝置，6SE70變頻調速裝置功能及性能有了更深的了解與掌握。