营口港务集团辽宁营口115007
摘要：随着我国科技的突飞猛进，港口机械的技术革新速度日新月异，核心控制硬件从可控硅到变频器，接触器控制到PLC—PLD集中模块控制，机械设备的稳定性、安全性得到了很大提高。岸桥吊具电缆卷盘是吊具和岸桥的电缆的链接部件，主要功能是控制吊具和输送电能，其主要部件分为卷盘驱动机构、低压集电器、电缆缓冲器、电控系统和排缆系统五大部件。
关键词：变频器、卷盘驱动机构、电控系统
一：原吊具卷缆系统硬件、控制方式和存在问题
(一)以我港口107岸桥为例，硬件配备
变频器采用的是丹弗斯VLT5000，两台ABB-5.5KW电机（每台电机带制动器），两个磁滞连轴结，一个变速箱，一个电缆卷盘、一个低压集电器、电气控制柜及其他附属部件[1、上海振华港机（集团）技术规格书（电气原理图和机械原理图）上海振华，2004]，未改造吊具卷盘如图：
(二)变频器驱动电机（电机带制动器无编码器开环控制）电机输出端连接磁滞连轴结磁滞连轴结连接变速箱（提供恒定力矩）最后是变速箱连接电缆卷盘驱动旋转。
(三)存在主要问题
1.现岸桥吊具采用的是2套磁滞联轴器带驱动电机的驱动方式，经常发生磁滞联轴器或制动器损坏，而使永磁盘吸合或制动器打不开，导致电机热继电器动作的设备故障。由于电机和减速机之间的磁滞联轴器是一个相对独立的靠磁力传动的机械零件，因此一旦磁力不足以传递电机和制动器的扭矩，其后果就如同电机/制动器和减速机脱开，导致吊具电缆发生坠落事故。
2.电机采用B5安装方式，一旦磁滞联轴器损坏容易导致电机损坏；
3.磁滞联轴器作为易损件，易损件配件价格贵。
4.磁滞联轴器发生故障维修时间较长大约需要2~4小时，严重影响船舶作业。
5.目前使用的丹弗斯VLT5000变频器，此型号变频器早已停止生产，备件采购困难。
6.107等六台岸桥已经使用十五年，吊具卷缆系统各部件进入疲劳期，故障率明显增高且维修费用较高，2017年卷缆电机由于老化轴承损坏和线圈绝缘降低损坏共维修5台电机，制动器更换三个，维修查找修复故障时间较长，严重影响设备完好率。磁滞连轴结由于使用时间较长会出现磁性降低，造成电缆卷不动，需要定期充磁或者更换。108和112两台岸桥变频器老化出现工作不稳定现象，频繁出现故障，由于变频器备件购买困难一直带故障作业，故障率增高，且设备的安全系数降低，存在较大安全隐患。
二：全变频升级改造
(一)硬件部分
变频器更换为安川A1000（容量22KW）【3】，一台ABB-15KW电机（带编码器）,新型减速箱JPC-JF92(带制动器)，CP317/216IF通讯模块，能耗电阻箱15欧姆/5千瓦，附属件若干[2、上海振华港机（集团）宁波伟隆机械传动技术规格书（电气原理图和机械原理图）上海振华，2018
3、安川变频器A1000快速使用指南安川电机株式会社2009年6月]。电缆卷盘、集电器、电缆缓冲器保留使用，如图：
(二)软件部分
软件部分改造主要是由川丰电气工程师对PLC中的吊具卷缆程序段进行修改，增加一个CP317/216IF模块，用于驾驶室CPU同变频器之间的通讯，实现起升—吊具卷盘的同步运行和全闭环控制，吊具卷缆程序主要在H22.40程序段，如图：
(三)调试部分
完成电机自学习、变频器运行参数修改、手动卷缆（更换电缆或应急状态下使用）和自动卷缆的调试。调试完成动态观察发现后改的立式电机（原电机是立式横放）略有抖动现象，分析是电缆卷盘和电机+减速箱两边重量不平衡导致，解决办法是在变速箱底座焊两条加固横梁。变频器主要修改参数如图：
(四)升级改造工期
改造一台岸桥计划用时3天，实际用时2.5天完成。
(五)全变频改造优点
1.变全频驱动吊具电缆卷筒系统采用的是速度控制、力矩限幅的控制模式，变频电机根据PLC拾取吊具提升的高度位置、速度等信息，经过自动计算，输出一定的扭矩和转速，通过减速器减速，驱动卷盘或滚筒运行，在运行过程，不断检测吊具电缆的提升速度和力矩，进行实时自动修正，形成闭环控制，确保电缆的速度始终准确地跟随着吊具的实际速度，并使电缆的受力在合理的范围内。特别适用于吊具电缆自重大、运行高度高、运行速度快，加速度大以及转动惯量大的场合，它能确保在速度快速变化时电缆的受力不会产生过紧现象。
2.驱动装置采用单台变频电机，整个传动系统的转动惯量小，特别适用于速度变化快，提升高度高，电缆自重大的场合。
3.吊具电缆卷盘的控制采速度控制和力矩限幅控制，能确保电缆良好的跟随状态的状态下，电缆受力最小。
4.变频电机与减速箱采用弹性联轴器连接，消除了磁滞联轴器的软特性，在正反转切换过程，系统响应速度快，保证了电缆更换的跟随效果。
5.变频驱动吊具电缆卷筒适应范围大，其应用的场合不受电缆自重，起升高度、吊具加速度灯限制。最大速度可达240米/分钟。
6.整个控制系统更简洁，一个变频器、一台电机、一个减速箱，维修查找故障更为简单。
三：全变频升级改造完成后效果
我港口2018年9月开始对107—112岸桥进行了升级改造，2018年10月底设备改造全部成；所改造的六台岸桥使用至今吊具电缆卷盘故障率几乎为零，吊具电缆同步跟随效果大大改善，快速起升没有再出现短时收缆滞后现象，而且改造后设备的稳定性和安全性得到了很大的提高。
参考文献：
1、上海振华港机（集团）技术规格书（电气原理图和机械原理图）上海振华，2004
2、上海振华港机（集团）宁波伟隆机械传动技术规格书（电气原理图和机械原理图）上海振华，2018
3、安川变频器A1000快速使用指南安川电机株式会社2009年6月