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摘要：本文以某煤码头装船机为例，针对装船机俯仰制动系统的控制进行了简要分析与探讨，仅供参考。
关键词：装船机；俯仰制动系统；控制
煤码头装船机是一种大型港机设备，主要用于散状煤炭的连续装船作业。作为连续装船作业的最后环节，装船机也是整个装船流程的关键设备。装船机俯仰机构是提升类设备，在装船过程中需要多次升降以改变料流的落料位置和更换船舱，而俯仰机构的制动系统既需要迅速响应俯仰机构动作，又需要在异常情况下提供安全保护。因此如何实现俯仰制动系统的安全和稳定运行，是装船机控制系统的关键指标，关乎整个装船机的安全稳定和装船作业流程运行效率。
1俯仰机构制动系统概述
装船机俯仰机构用于升降臂架和溜筒，其机构主要有主电机、应急电机、齿轮箱、制动系统、卷扬滚筒、钢丝绳和滑轮组等机构，如图1所示。
俯仰机构制动系统包括主电机操作制动器，应急电机操作制动器和卷扬辊筒端部的安全制动器三部分，其中，主电机操作制动器是鼓式制动器，安装于主电机输出轴侧。应急电机操作制动器是鼓式制动器，安装于应急电机输出轴侧。安全制动器（两个）是盘式制动器，安装于卷扬滚筒端部边缘侧。
2操作制动器控制
主电机操作制动器跟随主电机或应急电机同步动作，应急电机操作制动器跟随应急电机同步动作。
2.1操作制动器原控制方案
操作制动器原控制方案为西门子6SE70变频器大全推荐设置方案，即电机启动时使能速度给定，电机输出转矩（或电流）达到设定值后打开制动器；电机停机时，电机转速降为停机速度后关闭制动器。
2.2操作制动器原控制方案问题
①俯仰机构所对应的负荷随俯仰角度变化而变化，从顶部到底部逐渐增大。如果按照底部的俯仰负荷设置开制动器开闸阀值则当俯仰在顶部时开闸瞬间会存在过冲现象；如果按照顶部俯仰负荷设置开制动器开闸阀值，则当俯仰在底部时会存在开闸溜勾现象。②俯仰低速下降时，俯仰操作制动器打开时存在溜勾现象，如图2所示。因为通过使能主给定而生成的开闸转矩方向会跟随主给定的方向。但提升类负载的负载转矩方向始终向下，开闸转矩的方向应该始终向上。
2.3操作制动器控制方案优化
基于上述分析，优化方案中不设置电机制动器开闸阀值，电机启动时直接打开制动器并生成主给定，同时在变频器斜坡函数之后的附加转速加入一个5%额定速度（方向与负载相反，经滤波器滤波）的阶跃给定，则制动器打开瞬间会产生一个与负载方向相反的阶跃转矩来抵抗负载下降。经短暂延后撤销该阶跃速度给定。该方案相关的功能均在变频器内通过自由功能块编程来实现。由6SE70变频器内部自由功能块搭建的制动器控制逻辑如图3所示。
为了规避制动器关闸后溜勾风险，优化的操作制动器控制方案也增加了关闸溜勾检测功能。方案为设置6SE70变频器的脉冲封锁延迟时间（P801），在此期间内若发现制动器关闸后电机速度大于设定值，则立即输出报警，同时立即启动变频器（捕捉再启动方式P583）输出转矩保持负载悬停一定时间，装船司机收到报警后应立即启动应急处理程序（拉升到顶部并锁定）。如果在悬停时间内没有任何升降操作，则变频器将按照设定的重复关闸次数重复尝试关闭制动器，超过设定次数后变频器将以设定下放速度匀速将负载下放到最低位置。.
3安全制动器控制
安全制动器原控制方式为跟随变频系统的整流设备同步动作。当整流设备上电时打开安全制动器，整流设备断电或出现紧急情况时关闭安全制动器，即正常运行时安全制动器一直打开。为了提高制动系统的安全性，安全制动器的动作被调整为跟随俯仰机构同步动作，即俯仰机构每次动作时，安全制动器先于操作制动器打开，后于操作制动器关闭。这样可大大降低因操作制动器问题引发的溜勾风险。
结语
综上所述，通过对俯仰制动器控制的优化，俯仰制动器开闸溜勾问题得到了解决并且运行顺畅。通过设置制动器关闸后的溜勾检测和预防措施以及安全制动器的工作时序调整，大大提高俯仰制动系统的安全型。另外通过对俯仰急停和故障响应机制的优化处理，大大减少了之前急停和故障停机时对设备的巨大冲击。
参考文献
[1]李凌云,牛跃伟,王虎.装船机俯仰振动故障的处理[J].港口装卸,2012(6).
[2]李建光.装船机安全制动器液压系统故障分析[J].液压气动与密封,2015(1):75-76.
[3]刘青海.装船机俯仰机构平台振动控制方法研究[J].港工技术,2011,48 (4):8-11.
论文作者:陈威
论文发表刊物:《防护工程》2019年10期
论文发表时间:2019/8/19
标签：制动器论文; 电机论文; 操作论文; 机构论文; 转矩论文; 变频器论文; 关闸论文; 《防护工程》2019年10期论文;