系統(tǒng)概況
中船澄西1600T起重船主要用途是為海上作業(yè)配套服務(wù)，主要功能是起吊重物。起重船總的起吊能力為1600噸。本電氣系統(tǒng)的控制主要為起重、變幅控制系統(tǒng)、移船及系泊絞車控制系統(tǒng)。起重機(jī)控制系統(tǒng)采用集散控制方式，即采用PLC的CPU集中控制管理，通過分布式I/O及通訊適配器與遠(yuǎn)程輸入輸出模塊及變頻器交換數(shù)據(jù)。起升、變幅、移船及系泊機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)器均采用變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)拖動(dòng)交流感應(yīng)電機(jī)。該交流傳動(dòng)系統(tǒng)不僅有效的消除了高次諧波的干擾、而且擴(kuò)大了電機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)速范圍，使電機(jī)轉(zhuǎn)速能夠從零到高于額定轉(zhuǎn)速的范圍內(nèi)變化。精確的速度控制及可靠性提高了傳動(dòng)過程中的生產(chǎn)效率，進(jìn)而達(dá)到節(jié)省能源的目的。直接轉(zhuǎn)矩控制(DTC)使得在沒有編碼器的情況下，得到高控制精度成為可能。
系統(tǒng)主要構(gòu)成
本系統(tǒng)由4個(gè)起升機(jī)構(gòu)、俯仰機(jī)構(gòu)及其他移船定位、系泊等機(jī)構(gòu)組成。
浮吊工作數(shù)據(jù)
起吊能力：
－四個(gè)主起升(MH) 載荷：400t，公稱速度：14m/min，空載可弱磁兩倍額速
－兩個(gè)副起升(AH) 載荷：200t，公稱速度：32m/min，空載可弱磁兩倍額速
－兩個(gè)主起升聯(lián)合抬吊：MH1+MH2或MH3+MH4 800t
－四個(gè)主起升聯(lián)合抬吊作業(yè)：MH1+MH2+MH3+MH4 1600t
變幅機(jī)構(gòu)載荷
－四臺(tái)變幅電動(dòng)絞車 800kN
移船、系泊機(jī)構(gòu)載荷
－五臺(tái)移船絞車 300kN
－四臺(tái)系泊絞車 150kN
解決方案
起重機(jī)電源采用船上發(fā)電機(jī)供電，電壓等級(jí)為400VAC/3P/50Hz。經(jīng)主、輔干式十二脈三繞組整流變壓器（二次側(cè)繞組相位差30°）分別供主起升、副起升、變幅機(jī)構(gòu)和移船、系泊機(jī)構(gòu)供電。
絞車電機(jī)的驅(qū)動(dòng)全部采用ABB公司ACS800系列變頻調(diào)速裝置。機(jī)構(gòu)在制動(dòng)或下降的過程中產(chǎn)生的能量通過外部能耗電阻釋放，能耗電阻單獨(dú)放置在電氣房外部。
控制部分采用西門子公司的S7-400系列PLC，實(shí)施整機(jī)的邏輯控制、安全保護(hù)與連鎖以及故障診斷和狀態(tài)監(jiān)視等。
變頻調(diào)速裝置與PLC及監(jiān)控裝置之間采用Profibus-DP總線通訊，能快速控制和監(jiān)視設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，且減少電纜敷設(shè)，方便運(yùn)行和維護(hù)。
低壓電器部分均采用法國(guó)施耐德公司產(chǎn)品。
起重機(jī)構(gòu)設(shè)有稱重裝置（力矩保護(hù)）、安全保護(hù)裝置、緊停保護(hù)、電視監(jiān)控系統(tǒng)、起重機(jī)操作臺(tái)、移船系泊操作臺(tái)、風(fēng)速儀等。
由于系統(tǒng)采用全變頻驅(qū)動(dòng)控制，為了減少諧波的影響，每個(gè)變頻器輸入端加裝無(wú)源諧波濾波器。
監(jiān)控系統(tǒng)：采用海得專用CMS系統(tǒng).
變頻調(diào)速裝置與PLC之間采用Profibus-DP總線通訊，能快速控制和監(jiān)視設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，且減少電纜敷設(shè)，方便運(yùn)行和維護(hù)，PLC與工控機(jī)間通過以太網(wǎng)快速通訊，實(shí)時(shí)監(jiān)控整機(jī)運(yùn)行狀態(tài)和反饋?zhàn)钚鹿收闲畔ⅰ?br />
船上安裝GPS全球定位儀、安全監(jiān)測(cè)報(bào)警裝置、機(jī)艙監(jiān)控裝置，還裝有計(jì)算機(jī)控制管理系統(tǒng)（CMS）等先進(jìn)設(shè)備。
CMS主畫面由各主要運(yùn)行機(jī)構(gòu)的主要相關(guān)信息構(gòu)成，包括如下模塊功能：
整機(jī)位置動(dòng)畫圖形和數(shù)據(jù)（每個(gè)起升高度、變幅角度等）
狀態(tài)監(jiān)測(cè)及監(jiān)控模塊
故障報(bào)警、診斷及故障追蹤回放模塊
設(shè)備維護(hù)及保養(yǎng)模塊
生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)及分析模塊
報(bào)表產(chǎn)生模塊
系統(tǒng)入級(jí)標(biāo)準(zhǔn).
本起重控制系統(tǒng)于2008年通過中國(guó)船級(jí)社（CCS）上海分社的嚴(yán)格試驗(yàn)和審核，并由CCS正式授于起重設(shè)備入級(jí)證書。
本起重電控系統(tǒng)完全符合以下規(guī)范：
GB3811-2008 起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范
GB/T232-82 電氣裝置安裝工程施工及驗(yàn)收規(guī)范:起重機(jī)電氣裝置篇
GB6067 起重機(jī)械安全規(guī)程
中國(guó)船級(jí)社 船舶與海上設(shè)施起重設(shè)備規(guī)范-2007
中國(guó)船級(jí)社 鋼質(zhì)海船入級(jí)規(guī)范2006
GD01-2006 船舶與海上設(shè)施用電氣電子設(shè)備型式試驗(yàn)指南
CB/T3909-1999 船舶電氣設(shè)備安裝工藝標(biāo)準(zhǔn)
GB6067－85 起重機(jī)械安全規(guī)程
GB5905－86 起重機(jī)試驗(yàn)規(guī)范和程序
系統(tǒng)特色
全通訊解決方案，減少電纜敷設(shè)。電氣效率、功率因素高。
標(biāo)準(zhǔn)化軟件設(shè)計(jì)。
操作方便、使用安全、維護(hù)簡(jiǎn)單便捷。
系統(tǒng)可靠性高，速度快。
主鉤位置和速度同步運(yùn)行精度高達(dá)0.02%，副鉤速度運(yùn)行同步精度高達(dá)0.02%。
俯仰力矩同步確保兩臺(tái)電機(jī)出力均衡，電機(jī)出力控制精度達(dá)0.5%。
整機(jī)設(shè)計(jì)注重EMC控制，抗干擾能力強(qiáng)。
平穩(wěn)移船控制：由于船體水阻力變化，采用特殊控制模型實(shí)現(xiàn)整船平穩(wěn)移動(dòng)。
速度恒定控制：由于鋼絲繩在卷筒上采用疊層卷繞，致使不同層旋轉(zhuǎn)半徑不同而產(chǎn)生鋼絲繩速度變化，采用鋼絲繩卷層測(cè)量改變電機(jī)轉(zhuǎn)速而實(shí)現(xiàn)鋼絲繩速度恒定
低諧波變頻控制，安全、可靠，優(yōu)越的諧波處理措施：由于起重船采用柴油發(fā)電機(jī)發(fā)電，起升、移船等采用變頻控制，若不進(jìn)行相應(yīng)處理，變頻器產(chǎn)生的諧波將使設(shè)備無(wú)法正常使用甚至損壞電子元件
提升防溜鉤控制：基于力矩效驗(yàn)功能來實(shí)現(xiàn)良好的速度控制和抱閘控制，保證起升安全。
精確的起升超力矩保護(hù)：由于浮吊在起吊重物時(shí)船體會(huì)發(fā)生傾銷，此時(shí)臂架角度傳感器將會(huì)有船傾角度誤差，基于水平的力矩保護(hù)曲線則需要校正。
完善的電控系統(tǒng)安全連鎖與保護(hù)功能：防觸電保護(hù)、同步及糾偏故障檢測(cè)、防止誤操作聯(lián)鎖保護(hù)、負(fù)荷檢測(cè)及保護(hù)、過載保護(hù)、弱磁曲線控制及保護(hù)、全行程速度、位置“包絡(luò)線”檢測(cè)及控制，精確速度、位置檢測(cè)及保護(hù)、完善的安全保護(hù)，四級(jí)故障處理，保護(hù)設(shè)備和人身安全，方便維護(hù)
人性化的浮吊CMS：具有友好的人機(jī)界面，智能化的故障處理、故障追蹤及設(shè)備維護(hù)功能，各機(jī)構(gòu)運(yùn)行速度、位置、力矩曲線顯示功能,減少維護(hù)和操作員工作強(qiáng)度 ，方便管理。
