西門子全交流變頻驅(qū)動系統(tǒng)在電廠卸船機上應(yīng)用

摘要：本文介紹在西門子全交流系統(tǒng)在卸船機上應(yīng)用及如何通過設(shè)置西門子交流驅(qū)動裝置對抓斗控制實現(xiàn)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

　　自從改革開放以來，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(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輸船通過海上運輸?shù)桨?，然后通過岸上設(shè)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(tǒng)為直流控制系統(tǒng)。但由于直流系統(tǒng)作業(yè)時對電網(wǎng)影響較大，直流電機維護(hù)成本較高，隨著交流調(diào)試技術(shù)日趨完善，所以我們在后續(xù)的項目上使用西門子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，大連莊河電廠2X1250T/H卸船機。在今年調(diào)試完畢投入使用以來，系統(tǒng)工作穩(wěn)定，維護(hù)簡單，節(jié)約能源。作業(yè)效率高而深受用戶好評。

　　但是由于卸船機抓斗抓煤時工控比較惡劣（煤的濕度，顆粒成分不一樣，對抓斗閉合時產(chǎn)生阻力也大不一樣）并且抓斗完全屬于鋼絲繩牽引，同時要保證鋼絲繩受力均衡，整個系統(tǒng)控制上比較復(fù)雜，下面我們就對整個系統(tǒng)及特殊功能實現(xiàn)分開進(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)動各機構(gòu)電機。

如圖2所示，我們通過一個三繞組主變壓器給兩個整流回饋裝置AFE裝置能根據(jù)負(fù)載工作情況主動調(diào)整功率因素使其恒接近為1，且無常規(guī)整流器通常無法避免的換相豁口，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AFE裝置同時給公用直流母排供電，公用直流母排上掛接起升，開閉，大車，小車（俯仰共用）機構(gòu)逆變器，各機構(gòu)逆變器分別驅(qū)動相對應(yīng)機構(gòu)電機。

　　注意這種情況下為保證兩個ＡＦＥ提供能量一致，負(fù)擔(dān)平衡，通常我們會把第一個ＡＦＥ實際電流送給第二個ＡＦＥ電流給定實現(xiàn)ＡＦＥ電流平衡。

　　對于抓斗部分，整個機構(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上由起升機構(gòu)電機控制，兩根為開閉鋼絲繩分別纏繞在開閉筒３，４上由開閉機構(gòu)電機控制（如圖３所示）。

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

　　當(dāng)抓斗上升，下降時，速度同步指令使能，雖然開閉手柄速度為零，但開閉驅(qū)動器速度輸入通道同時接受起升機構(gòu)通過SIMOLINK傳輸過來的起升速度值，即此時起升，開閉驅(qū)動器速度給定值一樣，通過各自速度閉環(huán)后，實際速度保持一致，從而到到速度同步。

　　　同時，電流平衡指令使能，起升驅(qū)動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SOMOLINK光纖傳給開閉驅(qū)動器，在開閉驅(qū)動器中，將傳輸過來的起升電流值與開閉自身電流進(jìn)行比較，差值作為一個用戶自定義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)場調(diào)整），調(diào)節(jié)器輸出值進(jìn)入開閉驅(qū)動器速度調(diào)節(jié)器，當(dāng)起升電流大于開閉電流時，PID調(diào)節(jié)器輸出為負(fù)值，開閉速度調(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，及開閉電流增加，當(dāng)開閉電流增加到與起升電流相同時，即此時PID調(diào)節(jié)器輸入為零，輸出為恒定，此時開閉電流保持恒定與起升電流一致。反之，當(dāng)起升電流小于開閉電流時，PID調(diào)節(jié)器輸出為正值，開閉速度調(diào)節(jié)器增加一負(fù)量，導(dǎo)致速度調(diào)節(jié)器輸出減少，及開閉電流減少，當(dāng)開閉電流減少到與起升電流相同時，即此時PID調(diào)節(jié)器輸入為零，輸出恒定，此時開閉電流保持恒定與起升電流一致。所以，在PID調(diào)節(jié)器自動調(diào)節(jié)下，起升，開閉電流一直保持平衡，從而實現(xiàn)電流平衡功能。

4 結(jié)束語

　　在大部分起重設(shè)備中，由于抓斗卸船機上抓斗控制的復(fù)雜性對電控系統(tǒng)的設(shè)計，PLC程序的編寫及驅(qū)動器參數(shù)的設(shè)置有著較高的要求，同時也需要現(xiàn)場人員的良好的調(diào)試技巧，在通過對卸船機電控系統(tǒng)的設(shè)計調(diào)試中，使人對西門子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。