西門子全交流變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在電廠卸船機(jī)上應(yīng)用及其速度同步與電流

摘要：本文介紹在西門子全交流系統(tǒng)在卸船機(jī)上應(yīng)用及如何通過(guò)設(shè)置西門子交流驅(qū)動(dòng)裝置對(duì)抓斗控制實(shí)現(xiàn)速度同步及電流，優(yōu)化，提高卸船機(jī)作業(yè)效率。

關(guān)鍵字：AFE/電廠卸船機(jī)/起重機(jī)/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(guó)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，工業(yè)制造業(yè)也發(fā)展迅速，國(guó)家對(duì)電能的消耗需求非常旺盛，特別是最近幾年，電力需求供應(yīng)矛盾非常突出，所以很多大型電廠紛紛上馬，由于電廠發(fā)電每天要燃燒大量的煤，通常燃料煤用大型運(yùn)輸船通過(guò)海上運(yùn)輸?shù)桨叮缓笸ㄟ^(guò)岸上設(shè)備把煤從船艙里卸到岸上運(yùn)輸皮帶輸送到中央燃燒室，通常我們用抓斗式卸船機(jī)完成這項(xiàng)工作，早期的抓斗卸船機(jī)控制系統(tǒng)為直流控制系統(tǒng)。但由于直流系統(tǒng)作業(yè)時(shí)對(duì)電網(wǎng)影響較大，直流電機(jī)維護(hù)成本較高，隨著交流調(diào)試技術(shù)日趨完善，所以我們?cè)诤罄m(xù)的項(xiàng)目上使用西門子AFE整流回饋單元和交流變頻器6SE70全交流控制系統(tǒng)。如江蘇南通電廠1X1500T/H卸船機(jī)，大連莊河電廠2X1250T/H卸船機(jī)。在今年調(diào)試完畢投入使用以來(lái)，系統(tǒng)工作穩(wěn)定，維護(hù)簡(jiǎn)單，節(jié)約能源。作業(yè)效率高而深受用戶好評(píng)。

　　但是由于卸船機(jī)抓斗抓煤時(shí)工控比較惡劣（煤的濕度，顆粒成分不一樣，對(duì)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(tǒng)控制上比較復(fù)雜，下面我們就對(duì)整個(gè)系統(tǒng)及特殊功能實(shí)現(xiàn)分開(kāi)進(jìn)行詳細(xì)闡述。

2.系統(tǒng)硬件構(gòu)成

下圖（圖2）為卸船機(jī)典型電控系統(tǒng)主回路圖，圖中我們采用西門子先進(jìn)的AFE整流回饋單元整流，使用西門子6SE70系列矢量控制調(diào)速裝置進(jìn)行電流逆變驅(qū)動(dòng)各機(jī)構(gòu)電機(jī)。

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(jù)負(fù)載工作情況主動(dòng)調(diào)整功率因素使其恒接近為1，且無(wú)常規(guī)整流器通常無(wú)法避免的換相豁口，最大限度的減少對(duì)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(jié)約能源，系統(tǒng)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，小車（俯仰共用）機(jī)構(gòu)逆變器，各機(jī)構(gòu)逆變器分別驅(qū)動(dòng)相對(duì)應(yīng)機(jī)構(gòu)電機(jī)。

　　注意這種情況下為保證兩個(gè)ＡＦＥ提供能量一致，負(fù)擔(dān)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(xiàn)ＡＦＥ電流平衡。

　　對(duì)于抓斗部分，整個(gè)機(jī)構(gòu)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(jī)構(gòu)電機(jī)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(jī)構(gòu)電機(jī)控制（如圖３所示）。

通過(guò)用速度編碼器采集實(shí)際電機(jī)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(dāng)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(qū)動(dòng)器速度輸入通道同時(shí)接受起升機(jī)構(gòu)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(qū)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(qū)動(dòng)器將起升電流給定值（在速度調(diào)節(jié)器后端，電流調(diào)節(jié)器前端）通過(guò)SOMOLINK光纖傳給開(kāi)閉驅(qū)動(dòng)器，在開(kāi)閉驅(qū)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)用戶自定義PID調(diào)節(jié)器輸入進(jìn)行PID調(diào)節(jié)積分（調(diào)節(jié)器增益，積分參數(shù)需在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整），調(diào)節(jié)器輸出值進(jìn)入開(kāi)閉驅(qū)動(dòng)器速度調(diào)節(jié)器，當(dāng)起升電流大于開(kāi)閉電流時(shí)，PID調(diào)節(jié)器輸出為負(fù)值，開(kāi)閉速度調(diào)節(jié)器輸入增加一正量，導(dǎo)致速度調(diào)節(jié)器輸出增加，及開(kāi)閉電流增加，當(dāng)開(kāi)閉電流增加到與起升電流相同時(shí)，即此時(shí)PID調(diào)節(jié)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(dāng)起升電流小于開(kāi)閉電流時(shí)，PID調(diào)節(jié)器輸出為正值，開(kāi)閉速度調(diào)節(jié)器增加一負(fù)量，導(dǎo)致速度調(diào)節(jié)器輸出減少，及開(kāi)閉電流減少，當(dāng)開(kāi)閉電流減少到與起升電流相同時(shí)，即此時(shí)PID調(diào)節(jié)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(diào)節(jié)器自動(dòng)調(diào)節(jié)下，起升，開(kāi)閉電流一直保持平衡，從而實(shí)現(xiàn)電流平衡功能。

4 結(jié)束語(yǔ)

　　在大部分起重設(shè)備中，由于抓斗卸船機(jī)上抓斗控制的復(fù)雜性對(duì)電控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，PLC程序的編寫及驅(qū)動(dòng)器參數(shù)的設(shè)置有著較高的要求，同時(shí)也需要現(xiàn)場(chǎng)人員的良好的調(diào)試技巧，在通過(guò)對(duì)卸船機(jī)電控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)調(diào)試中，使人對(duì)西門子AFE整流裝置，6SE70變頻調(diào)速裝置功能及性能有了更深的了解與掌握。