西門子全交流變頻驅動系統(tǒng)在電廠卸船機上應用

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

關鍵字：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到岸，然后通過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(tǒng)為直流控制系統(tǒng)。但由于直流系統(tǒng)作業(yè)時對電網影響較大，直流電機維護成本較高，隨著交流調試技術日趨完善，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。在今年調試完畢投入使用以來，系統(tǒng)工作穩(wěn)定，維護簡單，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)控制上比較復雜，下面我們就對整個系統(tǒng)及特殊功能實現分開進行詳細闡述。

2.系統(tǒng)硬件構成

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的AFE整流回饋單元整流，使用西門子6SE70系列矢量控制調速裝置進行電流逆變驅動各機構電機。

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裝置能根據負載工作情況主動調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干擾，同時又能有效的將再生能量回饋回電網，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）機構逆變器，各機構逆變器分別驅動相對應機構電機。

　　注意這種情況下為保證兩個ＡＦＥ提供能量一致，負擔平衡，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ＡＦＥ電流平衡。

　　對于抓斗部分，整個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，兩根為開閉鋼絲繩分別纏繞在開閉筒３，４上由開閉機構電機控制（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，但開閉驅動器速度輸入通道同時接受起升機構通過SIMOLINK傳輸過來的起升速度值，即此時起升，開閉驅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，起升驅動器將起升電流給定值（在速度調節(jié)器后端，電流調節(jié)器前端）通過SOMOLINK光纖傳給開閉驅動器，在開閉驅動器中，將傳輸過來的起升電流值與開閉自身電流進行比較，差值作為一個用戶自定義PID調節(jié)器輸入進行PID調節(jié)積分（調節(jié)器增益，積分參數需在現場調整），調節(jié)器輸出值進入開閉驅動器速度調節(jié)器，當起升電流大于開閉電流時，PID調節(jié)器輸出為負值，開閉速度調節(jié)器輸入增加一正量，導致速度調節(jié)器輸出增加，及開閉電流增加，當開閉電流增加到與起升電流相同時，即此時PID調節(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，當起升電流小于開閉電流時，PID調節(jié)器輸出為正值，開閉速度調節(jié)器增加一負量，導致速度調節(jié)器輸出減少，及開閉電流減少，當開閉電流減少到與起升電流相同時，即此時PID調節(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調節(jié)器自動調節(jié)下，起升，開閉電流一直保持平衡，從而實現電流平衡功能。

4 結束語

　　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(tǒng)的設計，PLC程序的編寫及驅動器參數的設置有著較高的要求，同時也需要現場人員的良好的調試技巧，在通過對卸船機電控系統(tǒng)的設計調試中，使人對西門子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。