變頻電動(dòng)恒張力系泊絞車的制作方法
【專利摘要】一種變頻電動(dòng)恒張力系泊絞車，包括變頻調(diào)速柜、操作臺、變頻電機(jī)、變速箱、絞車和錨機(jī)，所述絞車和錨機(jī)分別與變速箱的兩個(gè)輸出軸連接，所述變頻電機(jī)與變速箱的輸入軸連接，變頻調(diào)速柜包括變頻器和PLC控制器，所述變頻電機(jī)通過變頻器與PLC控制器連接，所述變速箱傳動(dòng)軸的軸端設(shè)有張力傳感器，所述張力傳感器與PLC控制器連接，所述操作臺與變頻調(diào)速柜內(nèi)的PLC控制器連接。有益效果：本實(shí)用新型能夠的優(yōu)點(diǎn)是傳感器布置位置合理，張力信號捕捉精確，絞車恒張力控制性能優(yōu)良，不用過度依賴電機(jī)，延長電機(jī)使用壽命，操作方便簡單。
【專利說明】變頻電動(dòng)恒張力系泊絞車
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種船用系泊絞車，特別涉及一種用于船舶固定的變頻電動(dòng)恒張力系泊絞車。
【背景技術(shù)】
[0002]系泊絞車是船舶固定用的主要設(shè)備，是甲板機(jī)械的重要裝備之一，當(dāng)船舶靠離碼頭及系泊時(shí)都需要用系泊絞車作業(yè)。當(dāng)船舶由于裝卸引起水位變化或者受到漲潮落潮變化時(shí)，船與碼頭設(shè)施的系泊相對位置隨著發(fā)生變化，這就需要及時(shí)地調(diào)整原先系泊好的纜索，以免造成崩斷纜索或船舶飄開的現(xiàn)象，所以要進(jìn)行張力補(bǔ)償，讓系泊絞車能自行調(diào)整纜索的松緊程度。電機(jī)驅(qū)動(dòng)的系泊絞車功能的實(shí)現(xiàn)主要依靠變頻調(diào)速系統(tǒng)，在恒張力工況條件下，變頻系統(tǒng)中調(diào)節(jié)電位器電路接通，由電位器設(shè)定張力模擬量的輸入值，絞車處在轉(zhuǎn)矩限制模式下工作，當(dāng)外力小于轉(zhuǎn)矩限制值，絞車正轉(zhuǎn)進(jìn)行收纜，當(dāng)外力大于轉(zhuǎn)矩限制值，絞車反轉(zhuǎn)進(jìn)行放纜，外力越大，制動(dòng)力越大，起到張力控制作用，增加系泊的安全性。而恒張力制動(dòng)效果是否明顯就涉及到電位器的靈敏度，張力模擬量的采集。模擬輸入信號越精確，恒張力制動(dòng)效果越好。實(shí)際工況條件下，模擬量的輸入由操作者來判斷，存在一定的誤差，大大降低了設(shè)備運(yùn)行的效率。目前，國內(nèi)電動(dòng)恒張力絞車主要使用PLC電控系統(tǒng)和三速電機(jī)來實(shí)現(xiàn)恒張力功能，存在很多不足。；許多廠家也曾設(shè)計(jì)過優(yōu)秀的技術(shù)方案，如專利號為00240765.5名稱為恒張力電纜卷筒的專利。它是由恒張力輸出的渦輪減速器、集電器機(jī)構(gòu)和卷筒組成，其結(jié)構(gòu)簡單，但實(shí)現(xiàn)的功能精度不高。
[0003]目前常見的電動(dòng)系泊絞車存在以下問題:
[0004]1，張力信號模擬量不夠精確穩(wěn)定，進(jìn)而影響到變頻系統(tǒng)中轉(zhuǎn)矩限制設(shè)定值，系統(tǒng)無法捕捉到精確的轉(zhuǎn)矩臨界值，使電機(jī)頻繁的正反轉(zhuǎn)，在恒張力工況下，電機(jī)一直處于工作狀態(tài)，發(fā)熱量大，長期使用電機(jī)易損壞，使用壽命大大降低。
[0005]2，三速電機(jī)的調(diào)速范圍有限，需手動(dòng)切換檔位，無法實(shí)現(xiàn)無極變速，易受到?jīng)_擊，容易損壞，相應(yīng)的影響了整臺絞車的工作效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]發(fā)明目的:針對現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種配備變頻調(diào)速系統(tǒng)的高性能變頻電動(dòng)恒張力系泊絞車。這種絞車安裝使用方便，測力準(zhǔn)確，能夠更有效的進(jìn)行張力控制，滿足工況要求。
[0007]技術(shù)方案:一種變頻電動(dòng)恒張力系泊絞車，包括變頻調(diào)速柜、操作臺、變頻電機(jī)、變速箱、絞車和錨機(jī)，所述絞車和錨機(jī)分別與變速箱的兩個(gè)輸出軸連接，所述變頻電機(jī)與變速箱的輸入軸連接，變頻調(diào)速柜包括變頻器和PLC控制器，所述變頻電機(jī)通過變頻器與PLC控制器連接，所述變速箱傳動(dòng)軸的軸端設(shè)有張力傳感器，所述張力傳感器與PLC控制器連接，所述操作臺與變頻調(diào)速柜內(nèi)的PLC控制器連接。變頻器與變頻電機(jī)結(jié)合就夠?qū)崿F(xiàn)5—IOOHz可逆無極調(diào)速，50Hz以下為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，50Hz以上為恒功率調(diào)速。隨著外界負(fù)載的變化，絞車收放纜的速度會(huì)產(chǎn)生變化，PLC控制器對變頻電機(jī)發(fā)出加速或減速的指令，從而實(shí)現(xiàn)恒張力限制控制過程。使用變頻調(diào)速后變頻電機(jī)能平滑過渡，在5-lOOHz內(nèi)進(jìn)行無極變速，不會(huì)產(chǎn)生沖擊，有效提高變頻電機(jī)使用壽命。變頻器和變頻電機(jī)的結(jié)合使絞車具備了寬調(diào)速范圍，高穩(wěn)速精度，快速動(dòng)態(tài)響應(yīng)。變頻器內(nèi)部具有電流反饋環(huán)節(jié)，所以起動(dòng)性能良好，反應(yīng)靈敏，根據(jù)外界負(fù)載大小能快速輸出相應(yīng)起動(dòng)電流，一般不會(huì)超過額定電流，所以對電網(wǎng)無沖擊，變頻器具有適應(yīng)于電動(dòng)機(jī)能力。
[0008]可編程的PLC控制器是整個(gè)電器系統(tǒng)的控制核心，對電源，保護(hù)，連鎖，可逆調(diào)速，控制位置轉(zhuǎn)換，電機(jī)制動(dòng)，電機(jī)通風(fēng)加熱等輔助電路進(jìn)行控制，并對運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行測量，顯示，報(bào)警，故障進(jìn)行檢測和測量。PLC控制器集成在變頻調(diào)速柜中。
[0009]張力傳感器安裝在變速箱某一級傳動(dòng)軸的軸端，絞車卷筒收放纜傳遞轉(zhuǎn)矩到主軸上，張力傳感器檢測到傳動(dòng)軸上的負(fù)荷并轉(zhuǎn)換為電控系統(tǒng)可處理的電信號。工作原理是應(yīng)變電阻計(jì)，軸端的負(fù)荷作用于傳感器上產(chǎn)生的彈性變形引起應(yīng)變電阻值變化。進(jìn)而產(chǎn)生一個(gè)毫伏級的電壓信號，張力傳感器是電控系統(tǒng)從絞車采集信號，用于閉環(huán)控制的開端，測力準(zhǔn)確，不易損壞，能夠持續(xù)有效的輸出張力信號。
[0010]所述張力傳感器與PLC控制器之間設(shè)有信號放大器。信號放大器可以把張力傳感器產(chǎn)生的毫伏級電壓信號放大處理，轉(zhuǎn)換為PLC控制器可接收的標(biāo)準(zhǔn)電流信號，PLC控制器處理信號，計(jì)算出張力大小并通過作操臺顯示出來，同時(shí)系統(tǒng)將此張力值作為反饋值，自動(dòng)調(diào)節(jié)變頻器的輸出，使纜繩的張力值保持在設(shè)定范圍內(nèi)，當(dāng)纜繩處于恒張力狀態(tài)時(shí)，變頻電機(jī)就不用在動(dòng)作，直到外界負(fù)載產(chǎn)生變化，張力傳感器檢測的信號產(chǎn)生變化，變頻電機(jī)重新啟動(dòng)工作。
[0011]本實(shí)用新型還包括制動(dòng)電阻，所述制動(dòng)電阻通過PLC控制器接入整個(gè)電路系統(tǒng)。整個(gè)系統(tǒng)配備制動(dòng)電阻對整個(gè)電路系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)，當(dāng)設(shè)備工作時(shí)如果負(fù)載大速度快，在快速換向時(shí)會(huì)產(chǎn)生很大的反饋能量，將電能回饋到變頻器，因而導(dǎo)致直流母線電壓的升高。制動(dòng)單元將制動(dòng)能量送至外部制動(dòng)電阻上并轉(zhuǎn)換成熱能消耗掉，起到了很好的保護(hù)作用。
[0012]有益效果:本實(shí)用新型能夠的優(yōu)點(diǎn)是傳感器布置位置合理，張力信號捕捉精確，絞車恒張力控制性能優(yōu)良，不用過度依賴電機(jī)，延長電機(jī)使用壽命，操作方便簡單。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本實(shí)用新型的控制原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。
[0015]如圖所示，一種變頻電動(dòng)恒張力系泊絞車，包括變頻調(diào)速柜1、操作臺2、變頻電機(jī)
3、變速箱4、絞車5和錨機(jī)6，所述絞車5和錨機(jī)6分別與變速箱4的兩個(gè)輸出軸連接，所述變頻電機(jī)3與變速箱4的輸入軸連接，變頻調(diào)速柜I包括變頻器和PLC控制器，所述變頻電機(jī)3通過變頻器與PLC控制器連接，所述變速箱4傳動(dòng)軸的軸端設(shè)有張力傳感器，所述張力傳感器與PLC控制器連接，所述操作臺2與變頻調(diào)速柜I內(nèi)的PLC控制器連接。所述張力傳感器與PLC控制器之間設(shè)有信號放大器7。還包括制動(dòng)電阻8，所述制動(dòng)電阻8通過PLC控制器接入整個(gè)電路系統(tǒng)。[0016]本實(shí)用新型的絞車5部分單絞纜筒，帶隔離板，第一層額定拉力IOOkN,額定絞纜速度15m/min，空載速度37m/min，纜索直徑52mm，容繩量180m。
[0017]選用45kW/八級變頻電機(jī)3，工作制SI，電壓380V，50Hz，帶剎車制動(dòng)器，額定輸出扭矩573Nm.變頻電機(jī)3輸出軸法蘭端面和變速箱4側(cè)板法蘭面板通過螺栓連接固定，變頻電機(jī)3軸上裝有小齒輪。整個(gè)變速箱4設(shè)計(jì)采用三級齒輪傳動(dòng)，在第二根傳動(dòng)軸端安裝張力傳感器，在軸端裝配調(diào)心滾子軸承，軸承外圈再套上圓餅式張力傳感器，張力傳感器右端面帶油封結(jié)構(gòu)，用螺栓連接一圓板，圓板中間留密封圈空間，防止變速箱內(nèi)油液滲入。左端面通過一空心軸承蓋連接在變速箱側(cè)板上，張力傳感器左端面上可以布置信號放大器電路板和連接電纜，軸承蓋上帶有一封蓋封住傳感器。傳感器外徑0 300，內(nèi)徑0 110，厚度35，張力量程2.5T。傳感器配MW1-12062張力放大器，輸出信號4-20mA。相配合的調(diào)心滾子軸承為22212CA，內(nèi)徑0 60，外徑0 110。這樣布置既可以準(zhǔn)確檢測到張力負(fù)荷，又能很好的保護(hù)張力傳感器。
[0018]變速箱4輸出右端為錨機(jī)6，左端為絞車5，絞車5帶恒張力功能。軸承兩端用蓋板封住。副卷筒通過雙平鍵固定在絞纜筒兩端輪轂上裝入銅套，然后套入軸上，銅套兩外端面裝有距離擋圈，擋圈外端有軸用擋圈定位，防止絞纜筒向兩端竄動(dòng)。絞纜筒左端側(cè)焊有剎車制動(dòng)圈，制動(dòng)圈上裝有剎車裝置。變速箱4輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)離合器轉(zhuǎn)動(dòng)，離合器通過撥叉的撥動(dòng)和絞纜筒左端面上的牙塊咬合，帶動(dòng)絞纜筒轉(zhuǎn)動(dòng)。撥叉頭部與離合器的凹槽連接，手動(dòng)操作撥叉控制離合器的分離。支撐架里裝有滾動(dòng)軸承，替代以往使用銅套。這是絞車整體結(jié)構(gòu)的布置。
[0019]電控系統(tǒng)主要有變頻調(diào)速柜1，操作臺2，變頻電機(jī)3，張力傳感器，制動(dòng)電阻8構(gòu)成。
[0020]操作臺2操作面板上的布置，電源燈，報(bào)警燈，故障燈，加熱燈，加熱開關(guān)，啟動(dòng)按鈕，故障復(fù)位按鈕，緊急剎車按鈕，自動(dòng)手動(dòng)切換開關(guān)，和手動(dòng)操作手柄。操作手柄可進(jìn)行正反向操作，帶三檔速度變換，可以在變頻器里設(shè)定不同的頻率值來調(diào)整速度的大小，手柄向下推，絞車放纜，往后推，絞車收纜。操作手柄回零制動(dòng)器即剎車。操作臺2防護(hù)等級為IP56，面板上裝有顯示屏幕可以看到卷筒纜繩張力值，操作臺2可以選擇絞車控制方式，選擇收/放纜，操作臺2還可以指示系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)過載后發(fā)出聲光報(bào)警信號。船員只需在操作臺上動(dòng)作就可以完成絞車的收放纜工作，可以手動(dòng)收放纜，也可以在恒張力狀態(tài)下工作。
[0021]變頻器系統(tǒng)2電路結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計(jì)方便，調(diào)速范圍廣泛，恒轉(zhuǎn)矩和恒功率調(diào)速自動(dòng)轉(zhuǎn)換，保護(hù)齊全，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，經(jīng)濟(jì)可靠，調(diào)試便捷。
[0022]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是傳感器布置位置合理，張力信號捕捉精確，絞車恒張力控制性能優(yōu)良，不用過度依賴電機(jī)，延長電機(jī)使用壽命，操作方便簡單。
【權(quán)利要求】
1.一種變頻電動(dòng)恒張力系泊絞車，其特征在于:包括變頻調(diào)速柜(I)、操作臺(2)、變頻電機(jī)(3 )、變速箱(4 )、絞車(5 )和錨機(jī)(6 )，所述絞車(5 )和錨機(jī)(6 )分別與變速箱(4 )的兩個(gè)輸出軸連接，所述變頻電機(jī)(3)與變速箱(4)的輸入軸連接，變頻調(diào)速柜(I)包括變頻器和PLC控制器，所述變頻電機(jī)(3)通過變頻器與PLC控制器連接，所述變速箱(4)傳動(dòng)軸的軸端設(shè)有張力傳感器，所述張力傳感器與PLC控制器連接，所述操作臺(2)與變頻調(diào)速柜Cl)內(nèi)的PLC控制器連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變頻電動(dòng)恒張力系泊絞車，其特征在于:所述張力傳感器與PLC控制器之間設(shè)有信號放大器(7)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變頻電動(dòng)恒張力系泊絞車，其特征在于:還包括制動(dòng)電阻(8),所述制動(dòng)電阻(8)通過PLC控制器接入整個(gè)電路系統(tǒng)。
【文檔編號】B66D1/50GK203451143SQ201320411408
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年7月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月11日
【發(fā)明者】余小兵, 陳康俊, 高海軍 申請人:江蘇威和重工有限公司