集装箱岸桥

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1、 驱动系统组成 2、 交流变频驱动的原理 3、 交流变频驱动的控制方式 交流驱动的控制方式主要有以下几种：V ／F控制、电压矢量控制、速度闭环矢量 控制和直接转矩控制等。起升及小车运行 机构使用闭环矢量控制，大车运行及俯仰 机构使用 V／F控制。 • 4、 岸桥对交流驱动的特殊要求
• 四、交流驱动 • 近年来，随着微处理器和半导体技术的 发展，交流变频调速理论不断发展，实 践证明这种交流控制系统具有许多优点： • （1）无炭刷，无整流子，维护保养性非 常好。 • （2）转子的转动惯量较小，因此电动机 的速度响应好，最高速度比直流电机高。 • （3）电机可制成全封闭型（外扇冷却 型），耐恶劣环境性能好。
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第五节 岸桥的电控系统
• 一、起升机构控制
起升电气驱动
岸桥起升机构电控系统控制过程
二、大车机构控制
大车电气驱动
大车机构电控系统过程分析
大车电缆卷筒
• 三、小车机构控制
小车电气驱动
小车机构电控系统控制过程
• 四、俯仰机构控制
俯仰电气驱动
俯仰机构电控系统控制过程
限位保护
俯仰安全钩保护
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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第三节 桥吊电控系统构成
一、 高压供电系统 • 1、电源及电压等级：岸桥由三相交流电源供 电，供电电压根据码头的供电要求，一般在 3.3KV-16KV。通过一个主动力变压器(功率在 800KVA－4500KVA之间)，供起升、大车、俯仰、 小车驱动电源用；另有一个辅助变压器(功率 在100KVA－300KVA之间)供辅助机构、控制和 照明用。电源频率为50HZ或60HZ。
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第四节 岸桥的电气驱动
• 一、岸桥的负载特点 • 岸桥在选择一个电气驱动方案时，首先要考虑的 是该驱动对象的负载特点。岸桥的负载有以下特 点： • （1）起升机构是一个位能性负载，当箱重一定 时，在任何转速下负载转矩总是保持恒定，而且 负载转矩的方向也不随电机转速方向的改变而改 变。 • （2）集装箱起重机的载荷有效率是50%，即有 一半时间是空吊具运行的。即使是在带箱的时候， 也不都是满箱起吊额定负荷。
主控柜
CMS
• 5、大车I/O柜： • 装有远程I/O模块（S800），光纤通讯 收发器。地面操纵箱。
• 6、操作台、操作箱、仪表箱 • （1）左操作台 （2）右操作台
• 7、 俯仰操作箱： • 操作按钮及指示灯---俯仰停止按钮，俯仰快/慢速 选择开关，俯仰上升带灯按钮，俯仰下降带灯按钮， 俯仰停止按钮，俯仰抬钩/放钩开关，控制电源关带 灯按钮，控制电源开/复位带灯按钮，俯仰手动/自 动选择开关，紧停按钮，故障复位按钮，试灯按钮， 故障指示灯，紧停指示灯，俯仰终点停止指示灯， 俯仰紧急制动器释放指示灯，俯仰水平指示灯，俯 仰挂钩指示灯。 • 8、操作按钮及指示灯 • 状态选择开关，夹轮器夹紧/释放带灯按钮，速度选 择按钮，大车左行按钮，大车右行按钮，起升上升 按钮，起升下降按钮，控制电源关带灯按钮、控制 电源开/复位带灯按钮，紧停按钮，旁路开关，大梁 投光灯选择开关，故障复位按钮，试灯按钮，故障 指示灯，各机构及整机工作时间表等。
• 但是，直流驱动也存在着缺点： • （1）与交流电动机相比，直流电机结构 复杂，价格高，维护工作量大。 • （2）为改善换向器的换向条件，要求直 流电动机电枢漏感小，电机转子短粗，因 而造成飞轮力矩大，限制了其速度响应时 间和最高弱磁转速。 • （3）谐波分量大，功率因数较低，在高 要求场合要增加谐波吸收及功率因数补偿 装置
视频演示
岸桥整体结构
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第二节 桥吊的主要参数
• 岸桥的基本参数描述了岸桥的特征、能 力和主要技术性能。基本参数主要包括 几何尺寸、起重量、速度、控制与供电、 防摇要求和生产率等。
集装箱岸桥几何尺寸图
• 一、几何尺寸参数
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• 4、前大梁俯仰时间 • 5、应急机构速度 • 6、吊具倾转的角度范围和速度
• 三、 电 气 参 数 • 1、供电电源的形式，电压和频率 • （1）电源型式 :柴油发电机供电，高压交流电 供电两种类型 • （2）电压:柴油发电机组供电、高压交流电供电 • （3）频率：不管是高压交流电还是发电机组， 只有50 HZ和60 HZ两种。 • 2、设备总功率和装机容置 • （1）设备总功率 • （2） 装机容量 • 3、码头面作业区域的照度 • （1） 范围和定义 • （2） 照度值要求
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六、先进的通信联网功能
• 目前世界各国岸桥通常采用的通讯方式 有4种，主要根据各港条件或不同供电模 式选择。 • 1、一般通讯电缆方式 • 2、采用光纤通讯方式 • 3、无线电通讯以太网（RFETHERNET） • 4、采用微波通讯方式即Settled Microwave Guide System（简称SMG系统）
• 2、主控柜： • 装有ADERVANT CONTROLLER系列PLC，PLC工作电 源及光纤通讯收发器。 • 3、小车/吊具柜: • 装有PLC分站，光纤通讯收发器，小车/吊具柜 总电源开关，吊具控制电源开关，吊具油泵电 机电源开关，控制接触器，吊具控制继电器等。 • 4、CMS柜： • 装有管理系统计算机主机、显示器、打印机及 电源UPS 等。
• 五、 岸桥电气驱动和控制的基本特征 • 1、起重机向重、高、大，速度更快的方向发展 • 起升高度逐渐增高;小车行程越来越大;起升速度 越来越快;小车速度越来越快。 • 2、应该具有起升防下坠功能 • 传统的起重机当吊着重物从停止状态向上提升的 启动瞬间，总可以看到重物是先朝下坠落一点， 然后再向上提升运行。 。现代集装箱起重机电 控系统中都应具有起升防下坠功能。其基本的原 理是在每次制动器抱闸时，记录下此时的电动机 输出转矩，当下一次制动器再打开时，电动机就 会输出上一次记忆的转矩值。
• 二、岸桥的电动机 • 岸桥各工作机构的驱动目前交直流并存， 直流驱动电动机仍被大量而广泛地应用， 但随着交流变频技术的日益完善和推广应 用，应用交流变频拖动系统已呈上升趋势， 所以，交流变频电动机的应用日益增多。 • 1、起重机用电动机的基本特点 • 2、起重机用电动机的工作制 • 3、起重机用直流电动机 • 4、交流变频专用电动机
• 二、速 度 参 数 • 1、起升（下降）速度
• （1）额定起升（下降）速度 • （2）空吊具起升（下降）速度
• 2、 小车额定运行速度
• （1）满载和空载时的小车运行速度 • （2）不同风压下的小车运行连度 • （3）小车运行加（减）速时间的限制
• 3、大车运行速度
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• 五、吊具控制
• 岸桥吊具控制与轮胎吊基本相同，不同之处 主要有： （1）岸桥吊具回转机构是由三台电机组合驱动 完成的，可使吊具在水平、前后、左右三个方向 倾转。 （2）岸桥吊具四角一般都有导板，用来使吊 具准确就位。 （3）现代岸桥吊具一般具备电子防摇功能。 （4）现代岸桥吊具除了常规电缆连接外，有 的还用专门的PLC来控制，通过双线通讯来实现。
• 三、直流驱动 • 针对岸桥负载的特点，过去选用直流驱动较多， 这是因为： • （1）直流驱动的调速性能好，很容易实现基速 下的恒磁场改变电枢电压的调压调速，以及基 速上的弱磁恒功率调速。 • （2）启动转矩大，动态响应好，有很好的起制 动特性。这对于司机对箱有很好的帮助。 • （3）重物下放时的机械能很容易转换成电能反 馈给电网，系统效率高，节省了能源。
第三章 现代集装箱岸桥
• • • • • 第一节 概述 第二节 桥吊的主要参数 第三节 桥吊电控系统构成 第四节 岸桥的电气驱动 第五节 岸桥的电控系统
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第一节 概述
• 我国集装箱装卸桥的制造开始于1978年，上海 港机制造厂为天津港制造了我国的第一台装卸 桥。 • 随着国际航运业的发展，对集装箱船舶以及装 卸桥提出更高的要求，集装箱岸桥的起升高度、 起升重量不断增加。进入21世纪后，随着超巴 拿马型集装箱船只的投入运营，超巴拿马型桥 吊成为世界主要港口主要设备。超巴拿马桥吊 的主要参数都发生了很大的变化。起重量增加 倒65－100吨，前伸距增加到65－70米，起升高 度增加到38－45米。
• 交流驱动还有以下优点： • （1）由于使用正弦波脉宽调制（PWM）控制 方式，从进线电源处看，功率因数基本上接近 1。 • （2）较小的谐波电流，在进线侧可以不增加谐 波滤波装置。 • （3）变频器加装直流电抗器以后，整体装置的 功率因素高干0.9；如采用正弦波滤波器，功率 因素接近于1。 • （4）考虑到维护的费用，交流系统有一定的价 格优势，且随大容量主电路元件的开发运用， 变频驱动的价格尚有较大的下降空间。
• 二、 控制柜及其用途 • 岸桥主要有控制单元柜、主进线柜、主 接触器柜、滤波单元柜、变流器柜、1# 起升/大车驱动器柜、2#起升/大车驱动 器柜、小车/俯仰驱动器柜、1#起升/大 车切换柜、2#起升/大车切换柜、小车/ 俯仰切换柜、辅助柜、驾驶室吊具柜、 驾驶室联动台等。
控制柜
• 1、辅助柜： • 设有以下设备的空气开关及相关接触器、热继电器：起 升1#制动器，2＃制动器，起升紧急制动器，小车制动 器，俯仰制动器，俯仰紧急制动器，大车制动器，起升 1#电机风机，起升2#电机风机，俯仰电机风机，电缆卷 筒，海侧夹轮器,陆侧夹轮器，1#～4#机房风机，俯仰 安全钩，托缆、小车张紧装置，大梁投光灯，大车投光 灯，扶梯走道灯。并有大车PLC分站电源开关。门上装 有大车、大梁投光灯、扶梯走道灯控制按钮。左右倾、 平面回转电机，换绳装置，俯仰应急电机，大车警报等。 并有辅助电源总开关，司机室总电源、理货室电源、切 换接触器控制电源、岸电开关，控制电源开关，大车制 动器电源开关，空压机电源开关，空调电源开关，小车 /吊具柜电源开关，机房配电柜电源开关，司机室PLC分 站电源开关，电焊机插座电源开关，三相维修电源插座 开关，维修行车电源开关，电梯电源开关及部分PLC远 程模块等。
码 头 供 电 设施
装卸桥 高压电 缆卷筒
装卸桥 高压配 电柜
主 要 变 压 器
各机构驱 动装置
辅 助 变 压 器
控制系统 、照明、 辅助系统
供电系统框图
电缆卷筒
岸桥供电系统图
• 3、变压器： • （1）主变压器：整机变频驱动电源采用△/Yn0连 接，缠绕纤维三相干式变压器。 • （2）辅助变压器：整机辅助机构、控制和照明电 源采用Δ /Yn0连接,缠绕纤维三相干式变压器。 • 4、电源控制柜: • （1）高压进线柜: 包括高压进线端子，高压负荷 开关，柜面板上安装有电压表、电流表及电源指 示灯。柜内安装电度表, 显示驱动机构耗电量。 • （2）高压动力配电柜: 包括动力变压器用高压真 空断路器及控制线路。柜面板上安装有电流表， 操作按钮及电源指示灯。 • （3）高压辅助配电柜： 包括辅助变压器用高压 真空断路器及控制线路，柜面板上安装有电流表， 操作按钮及电源指示灯。
为了提高生产效率，希望在轻载时能提高 速度。负载转矩与转速成反比，即形成恒 功率控制。 • （3）起升机构和小车行走机构都是间隔 短时重复连续工作制，即对箱、吊箱、运 行、对箱，周期性的起停或加减速，间隔 很短。 • （4）起升机构下放重物的过程是一个能 量转换的过程，此时的电动机处于再生发 电状态。
• 2、供电方式 • （1）码头接线箱提供n千伏电源，通过机上电 缆卷筒接至机器房内的高压进线柜并由变压器 配电柜供电给变压器。 • （2）应急岸电电源(380V,50Hz)，通过海侧门 腿上的应急电源箱接到电气房内低压柜，供机 构应急运行和PLC、照明、维修用电。 • （3）小车及吊具上的驱动与控制电源及通讯电 缆，均经过电缆悬挂装置由电气房接至司机室 吊具柜内，后大梁电缆槽、机房底部电缆槽与 电气房底部相通。 • （4）吊具电缆采用48芯特软电缆；吊具上下架 的电气连接采用55芯专用插头插座。