Unidrives浮動式抓斗起重機改造應用

荷蘭CT驅動中心最近完成了四臺浮動式抓斗起重機的改造。所有四臺起重機都安裝在阿姆斯特丹（Amsterdam），這四臺具有四繩索抓斗系統的起重機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交流變速驅動器改造；而另外兩臺起重量為25噸，采用由Mentor II 直流驅動方案。
16噸浮動式抓斗起重機由Figee制造，該起重機為雙扭線型，安裝在駁船上。交流電機適合于各種運動標準，既可用于抓斗提升和閉合動作，也可用于升降和回轉動作。所有電機配備Unidrive 交流驅動器。
控制室中Unidrive之間的數據通信基于我們的高速網絡（CTNet）。
艾默生CT提供全方位服務，服務內容包括設計、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現場調試。
該方案包括直流總線系統上的Unidrive交流驅動器，以及抓斗提升和抓斗閉合驅動之間的CTNet通信。
鼠籠式交流電機通過兩個雙倍尺寸的5Unidrives驅動器控制提升/抓斗閉合動作（2×160kW），而升降動作（1×40kW）和回轉動作（2×39kW）則由一個55kW Unidrive來驅動。用單象限整流器和制動斬波器配置一個標準驅動系統。起重機由柴油引擎/發電機組供電，因而系統中儲存的能量不像其他許多碼頭起重機一樣可再生。一個二極管電橋整流器可通過一個共直流母線為提升、回轉和升降動作的逆變器供電，以提供高可靠性。既然系統沒有能量再生功能，就需要大型制動斬波器將系統提升的勢能和大型物體運動的動能轉換成熱能。制動電阻安裝在控制面板外。起重機控制系統需求包括回轉控制、抓斗提升控制、閉合控制，以及基于負載的提升速度控制。將插入式可編程應用模塊（該模塊內置于驅動器）使用集成軟件方案，可實現上述所有軟件功能，而無需PLC。

回轉控制
許多傳統起重機的回轉運動都由滑環電機控制。滑環電機配備轉子電阻器可滿足大多數起重工作的驅動要求。這種方法在加速和減速時具有良好的電機扭矩控制，當控制器移動至零位時很可能出現慣性滑行。然而，這種控制方法低速時表現糟糕，電阻階躍時扭矩會突變，浪費大量能量，且系統要求頻繁定期維護。
用現代驅動器系統代替滑環電機時，表現也令人失望。圖1展示了傳統速度控制驅動器系統的性能狀況，幾乎無法控制負載晃動。

圖1 速度控制回轉驅動器

為解決這一問題，艾默生CT開發了一款無需PLC的優化控制方案，該方案主要針對晃動負載的起重驅動。
回轉控制系統能夠實現速度和電機扭矩的驅動控制。速度控制對于低速精確定位非常重要。該系統也可謂補償風力對負載的影響。
扭矩控制對搖擺控制至關重要。此時，驅動器必須能預計負載的運動并進行補償。將控制器回零，運動可有效滑行，以抑制負載的晃動（圖2）。

圖2 艾默生CT回轉控制
如果有現成的改造軟件，有兩種使用艾默生CT驅動器的改造選項；如果沒有現成的改造軟件，即可用艾默生CT驅動器本身的集成軟件進行改造。無論采用哪種改造，都可微調系統以滿足起重機驅動要求，從而構成一個高效的方案。
抓斗控制
提升運動由兩個Unidrive交流驅動器控制。一個驅動器驅動提升動作，而另一個驅動抓斗閉合動作。兩個驅動器都在一個閉環控制中運行，該閉環控制配備有標準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、以及應用標準增量編碼器控制提升和閉合驅動間的同步。其他特性包括高速（電機磁場弱化）空載（1.5倍基本電機速度），抓斗打開和閉合位置“自學習”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，該存儲器位于驅動器內），負載的平衡通過閉合抓斗和提升重型設備到/離船來控制。
升降控制
升降運動與回轉運動的控制方法相似，但升降運動控制需要使用限位開關。
Unidrive模塊化驅動器——高級Unidrive SP技術的最新產品——尤其適合浮動式抓斗起重應用，由于不需使用附加PLC從而節省了成本。該設計同時能滿足起重機生產商（標準尺寸，易于編程且高效節能）和用戶（可靠性強、操作靈活、維護簡易、安全性高且備件要求低）雙方的要求。
主要優勢
 提升了起重機生產效率
 無需PLC，節省了成本
 易于編程
 高效節能
 可靠性強，靈活性高