大型船舶重工,能否如臂使指?

借助现代化的驱动装置和先进的控制技术,不但能够做到大型设备的精 确化,还能保证更稳定、更省力地如臂使指。 傅昆 亚洲控制工程

    随着世界造船工业竞相追求船的合理化、专业化、省劳动力和高性 能化,近年来不断出现了大型、 超大型的油轮(VLCC)、大型矿砂 船(VLOC),以及超高速的集装箱船等等。位于中国珠江入海口处的广州中船龙穴造船有限公 司正是这样一个造船工业发展趋势的缩影,作为华南地区的现代化大型船舶总装骨干企业, 龙穴造船由中国船舶工业集团公司、宝钢集团有限公司、中国海运(集团)总公司等三大中央特 大型企业集团合资经营,是一家2008年上半年才开工造船的现代船舶代表企业。目前拥有大 型船坞2座、泊位4个、配套600吨龙门吊4台, 一期建设生产纲领年造船20艘、212万载重吨, 扩能工程完工后年造船能力达350万载重吨。

控制大型设备的稳定、节能运行      世界造船业的未来趋势, 正在向大型化、高速化、自动化、稳定可靠性的方向发展。对 于造船工业中关键的船舶重工设备来说, 同样体现了 上述需求。安装于龙穴造船厂的4 台600 t 大型龙门吊 设备由江南重工总承包,中船上海第9设计研究院设计完 成,主要完成船舶总组部分的船体分段工件起重运输,是船 厂关键设备之一。其中,2台龙门吊跨度200m,另外一组2 台跨度为176m,龙门吊的每个上小车钩提升重量300t, 下小车为350t,轨长800m,是目前国内规模较大的起重设 备之一。在速度方面,根据设计每台龙门吊的大车行走速 度为40m/min,上下小车速度45m/min,主钩速度7.2m/min, 起升高度从-12m~476m,因此对控制精确性要求也比较高。

    根据龙门吊的设计参数,不难看 出设备控制系统必须保障其运行的稳 定性与控制精确性,一旦发生事故 不堪设想,这一点正如厂方电气控制工程师所说,“控制逻辑并不复 杂,但控制过程必须稳定可靠,响应 迅速而及时。另外还希望通过电机节 能降低工厂能耗。”经过周详的前 期考察和比较,龙穴造船最终采用了 西门子的一系列产品,包括中高压 开关柜SIMOSEC 系列; 变压器 GEAFOL 系列; 电机SIMOVERT MASTERDRIVE系列;变频驱动装置 SIMOVERT MASTERDRIVE系列;AFE 整流回馈单元; S7 - 400 系列大型 PLC;SIMATIC ET 200分布式I/O系 统;SIMATIC HMI人机界面等。 在电控部分,每台龙门吊采用一台 S7-400 PLC作为主站,13个从站PLC 和500多个I/O点,对上下小车、大车 移动、各个电机驱动器以及两台龙门吊的联吊进行控制。在 驱动部分,采用MASTERDRIVE多机传动变频驱动技术, 每台 龙门吊安装8台逆变器,各个电机驱动器之间的参数通过光 纤传输。值得一提的是,西门子先进的AFE装置实现了供电 稳定与节能运行,根据负载工作情况主动调整功率因素使其 恒接近1,且无常规整流器通常无法避免的换相豁口,最大限 度减少了对供电电网干扰,同时又能有效地将再生能量回馈 电网。

让大型设备也精确同步?     对于大分段的总组,常常还需要两台龙门吊的同步运行,可以联吊1120t重物,稍有误差,可能就无法完成指定的 任务甚至发生危险。对此,通过电机驱动器之间的快速光纤 通信,实现了精确的电机控制同步功能,通过速度绝对值编 码器采集实际电机速度反馈与速度给定形成闭环控制,同时两台大车都装有激光防碰撞器,在达到设定距离内时发出报 警或者切断电源。“大车同步过程中可以自动纠偏,跨距误 差控制在±20mm之内。”

    大型船舶重工,能否如臂使指?借助现代化的驱动装置和先进的控制技术,不但能够做到大型设备的精确化,还能保证更稳定、更省力地如臂使指。

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