新時達變頻器應用-港口起重機械改造
近年來,隨著我國經濟的迅速發展,港口碼頭的運輸作業也越加繁忙。港機起重機開始向大型化,專業化方向發展。為了適應港機起重機發展,要求電氣驅動系統要具有非常高的性能,即必須具有寬廣的調試范圍、較高的穩速精度、快速的動態響應和較大的過載能力,具有制動能量以保證港機起重機在作業時的平穩、可靠,有良好的低速特性。
目前國內港口起重如岸橋和RTG幾乎全是進口品牌變頻器,截止2010年,國內共有岸橋626臺,電控設備中安川409套,ABB94套,GE48套,西門子43套,CT22套,其他10套;共1547臺RTG,電控設備中安川603套,Fuji435套,西門子259套,ABB167套,GE54套,其他29套。
在這種情況下,上海新時達自主研發了基于矢量控制的高性能起重機專用四象限變頻器,并且成功應用于外二130岸橋的改造項目,為起重提升變頻器的國產化邁出了重要一步。
外二130岸橋坐落于上港集團振東集裝箱碼頭分公司,該岸橋按照40t載重進行設計,包含起升機構,小車機構,大車機構以及俯仰機構。起升機構由2臺132kW電機組成,分別采用2臺AS520 4T0160 新時達港機專用變頻器驅動單元控制。大車機構分為2部分,其中一部分為8個18.5kW的電機,與起升1共用一臺160kw變頻器;另外一部分為2個15kW的電機,與起升2共用一臺160kw變頻器。小車機構為自行式結構設計,4臺22kW電機安裝在小車車架上,由一臺AS520 4T0132 變頻器單元驅動。俯仰機構采用1臺55kw電機,與小車共用一臺132kw變頻器。
外二130岸橋電控部分采用富士PLC系統,通過Profibus-DP通訊完成與變頻器系統的信息傳遞,完成對起升機構,小車機構,大車機構以及俯仰機構的控制與驅動。驅動部分由1臺AS510 系列450kW AFE 有源前饋和2臺AS520系列160kW和1臺132kW逆變單元組成,系統采用共直流母線結構
外二130項目通訊方式采用PLC與變頻器系統的主控板DP通訊,變頻器系統內部采用CAN通訊方式,主板圖片如圖4。起升1與起升2變頻器為主從控制,起升1通過CAN通訊把轉矩送給起升2變頻器,完成對起升機構的控制。
電動機在減速或者重物下發的過程中是一個能量轉換的過程,此時電動機為發電狀態,要求變頻器系統具有能量回饋的功能。本系統采用新時達AS510系列AFE有源前饋單元,采用先進的矢量控制技術,配合LCL濾波器實現有源整流,讓變頻器具有四象限運行的功能。AS510系列有源前端具有以下特點:
1)、功率因數控制在0.95~0.99以上;
2)、在額定負載的情況下輸入電流諧波THD為5%;
3)、直流母線電壓可以通過參數設置,運行時電壓波動為±5V;
新時達四象限變頻器在外二130岸橋項目改造調試成功,并投入作業。從應用效果上來看,完成了130岸橋的作業任務。起升機構是港口起重機械中最重要的運行機構,通過采用先進的傳感器技術以及穩定的PLC控制技術,大大提高了整機的準確性和穩定性,其各項性能均達到要求,系統自運行以來一直穩定正常。另外通過帶載實測,表明該變頻器電氣性能符合港口起重機電控技術要求。其主要的技術性能指標與國內外同類產品相當,部分性能指標要優于國內外同類產品。對港口起重裝卸的穩定、生產效率高、降低維修成本、減輕工人的勞動強度起著重要作用,取得了較好的經濟效益和社會效益。