CN201372433Y

CN201372433Y - 打桩机变频驱动系统

Info

Publication number: CN201372433Y
Application number: CN200920068767U
Authority: CN
Inventors: 张晓东
Original assignee: SHANGHAI HANGE AUTOMATION ENGINEERING TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: SHANGHAI HANGE AUTOMATION ENGINEERING TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2009-03-13
Filing date: 2009-03-13
Publication date: 2009-12-30
Anticipated expiration: 2019-03-13

Abstract

一种打桩船上的打桩机变频驱动系统，包括：第一主吊桩变频柜，与所述第一主吊桩变频柜相连接的第一变频电动机；第二主吊桩变频柜，与所述第二主吊桩变频柜相连接的第二变频电动机；带输出切换的左右副吊桩变频柜，与所述左右副吊桩变频柜相连接的左变频电动机和右变频电动机；吊锤变频柜，与所述吊锤变频柜相连接的吊锤变频电动机；主控制台和副控制台，所述主控制台和副控制台相连接，四个制动电阻箱。本实用新型提供的打桩机变频驱动控制系统具有效率高、能耗小、控制性能好、制动能力强、不易发生事故、基本免维护、布置安装方便及环保好的操作灵活方便的优点，且能防止柴油锤坠落或损坏，安全可靠经济。

Description

打桩机变频驱动系统

技术领域

本实用新型涉及打桩船上打桩机的控制技术领域，具体涉及一种打桩机变频驱动系统。

背景技术

船舶机械驱动型式大致有一个电动液压电动的演变过程，特别在工程船舶特种机械上反映尤为明显。打桩船的建造大约在上世纪80年代以后开始，那时正是液压驱动开始大量应用的时代，所以多数打桩船的打桩机均采用液压驱动系统。由于液压驱动系统元器件看得见，摸得着，安装、运行、维护符合常规机械人员的业务能力范围，所以在电气自动化程度还不高的时期能受到欢迎。

随着电气自动化技术的发展，特别是交流变频调速技术的成熟。从上世纪末开始，在各行各业中都出现了许多由可编程控制器(PLC)和交流变频器组成的控制系统，以优异的技术经济性能取代改造了许多陈旧技术的系统，其中也包括液压驱动系统。

就打桩船的打桩机驱动型式而言，变频系统与液压系统的性能比较如表1所列。

表1打桩机两种驱动型式的性能比较

除了上述液压系统在技术经济性能上的缺点之外，原来系统中在溜锤保护控制方面经常发生刹车打滑现象，制动性能较差；以及在窜桩保护控制方面只能靠操作人员的观察，不能及时做出控制反应，容易发生落锤事故，即使做出控制反应，由于制动过程产生很大的冲击力，也常会导致钢丝绳拉断造成柴油锤受损坏，造成重大损失。

总之，打桩船液压驱动系统由于系统效率低、能耗大、控制性能差，易发生事故及维修工作量大等缺点，有必要进行更新优化的改造。

实用新型内容

本实用新型的目的之一在于，提供了一种打桩船上的打桩机变频驱动系统。

本实用新型的另一目的在于，提供一种能自动检测窜桩的打桩船上的打桩机变频驱动系统。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种打桩机变频驱动系统，包括：

第一主吊桩变频柜，与所述第一主吊桩变频柜相连接的第一变频电动机；

第二主吊桩变频柜，与所述第二主吊桩变频柜相连接的第二变频电动机；

带输出切换的左右副吊桩变频柜，与所述左右副吊桩变频柜相连接的左变频电动机和右变频电动机；

吊锤变频柜，与所述吊锤变频柜相连接的吊锤变频电动机；

与所述第一主吊桩变频柜、第二主吊桩变频柜、左右副吊桩变频柜、吊锤变频柜相连接的主控制台和副控制台，所述主控制台和副控制台相连接；

其中，所述第一主吊桩变频柜、第二主吊桩变频柜、左右副吊桩变频柜、吊锤变频柜均连接有一个制动电阻箱。

进一步地，所述主控制台包括可编程控制器，所述主控制台上还连接有外围设备。

进一步地，所述第一主吊桩变频柜、第二主吊桩变频柜、左右副吊桩变频柜、吊锤变频柜均连接有绞车上的附属设备。

进一步地，每个所述附属设备包括电动机轴制动器、绞车卷筒制动器、卷筒离合器。

进一步地，所述主控制台上可设有四个遥控手柄。

进一步地，还包括设于所述吊桩绞车的卷筒上的摩擦轮，与所述磨擦轮传动连接的转速传感器，所述转速传感器与所述主控制台中的可编程控制器相连接，所述可编程控制器上连接有报警灯和比例放大器，所述比例放大器与所述卷筒之间连接有制动力调节装置。

进一步地，所述可编程控制器上还连接有紧急制动按钮。

进一步地，所述可编程控制器上还连接有限位开关。

本实用新型提供的打桩机变频驱动控制系统具有效率高、能耗小、控制性能好、制动能力强、不易发生事故、基本免维护、布置安装方便及环保好的操作灵活方便的优点，且能防止柴油锤坠落或损坏，安全可靠经济，是一种新型电气自动化的驱动系统，对提高打桩船的技术经济性能具有重要的作用。

为了能够更清楚地理解本实用新型的技术内容，特举以下实例详细说明。

附图说明

图1为本实用新型打桩机变频驱动系统结构框图；

图2为窜桩保护控制框图。

具体实施方式

如图1所示，一种打桩机变频驱动系统，包括：

第一主吊桩变频柜1，与所述第一主吊桩变频柜1相连接的第一变频电动机5；

第二主吊桩变频柜2，与所述第二主吊桩变频柜2相连接的第二变频电动机6；

带输出切换的左右副吊桩变频柜3，与所述左右副吊桩变频柜3相连接的左变频电动机7和右变频电动机8；

吊锤变频柜4，与所述吊锤变频柜4相连接的吊锤变频电动机9；

与所述第一主吊桩变频柜1、第二主吊桩变频柜2、左右副吊桩变频柜3、吊锤变频柜4相连接的主控制台10和副控制台11，所述主控制台10和副控制台11(就地控制台)相连接。

其中，四个制动电阻箱13、14、15、16分别连接在四个变频柜上。

其中，绞车上的附属设备17、18、19、20、21分别连接在五个变频电动机所对应的变频柜上。每个附属设备可具体包括电动机轴制动器、绞车卷筒制动器、卷筒离合器等。

其中，所述主控制台10包括可编程控制器(PLC)，所述主控制台10上还连接有外围设备12。

外围设备12包括有重量传感器、力矩测量仪和吊架上的限位开关等，作为安全保护功能信号也接到主控制台中的PLC上。

上述4个变频柜与5台变频电动机组成4套标准的交流变频调速控制系统，每套包括变频器、进线断路器、接触器、进线电抗器、制动单元、制动电阻、控制元器件、测量电表等，这些具体元器件的连接关系可采用现有的交流变频调速控制技术实现，并且交流变频电动机可采用现有的强制通风方式冷却，在此不再赘述。

其中，所述主控制台10上可设有4个遥控手柄，实现对四个变频柜的控制。即分别对第一主吊桩、第二主吊桩、副吊桩(通过选择开关选定左吊桩或右吊桩)、吊锤所对应的四台绞车进行升降调速操纵。当第一主吊桩、第二主吊桩、副吊桩、吊锤都达到指定操作高度后，操作通过主控制台10上设置的“放落”按钮，各绞车离合器同时放开，进行打桩作业。

主控制台10中的PLC可采用具有高性能的CPU单元和数量足够多的检测I/O点，采用Profibus总线连接各个传感器，并具有以太网通信功能，采用TCP/IP通信协议。PLC采集系统运行中的各类信息，进行分析、判断和逻辑运算，执行操作人员发出的各种指令，在系统出现紧急情况时，自动响应防止各种事故的发生。PLC是整个打桩机控制的核心设备，起到中心控制的作用。

上述打桩机变频驱动系统的工作原理如下：

由第一主吊桩变频柜1和第二主吊桩变频柜2分别对第一主吊桩绞车的第一变频电动机5和第二主吊桩绞车的第二变频电动机6进行变频调速控制，并分别通过制动电阻箱13、14做下降吊桩时的能量反馈制动，通过对应变频柜的变频器附带的制动单元自动检测接通工作。绞车上的附属设备17、18，如各种制动器、离合器及限位开关等接入各自的变频柜内进行控制。

左右副吊桩变频柜3对左右副吊桩绞车的左变频电动机7、右变频电动机8进行变频调速控制，并且也通过制动电阻箱15反馈制动。左右副吊桩绞车工作时只用其中某一台，由操作人员通过选择开关进行切换控制。绞车上的附属设备19、20也相应接入左变频电动机7和右变频电动机8的控制电路内。

吊锤变频柜4对吊锤绞车的吊锤变频电动机9进行变频调速控制，也通过制动电阻箱16进行反馈制动。吊锤绞车上的附属设备21也接入吊锤变频柜4内。

主控制台10通过控制开关及调速手柄对四台变频柜及其所分别对应控制的每台变频电动机进行升降调速操纵。

副控制台11也通过控制开关及调速手柄实现对四台变频柜及其所分别对应控制的每台变频电动机进行升降调速操纵，并且还可与主控制台10进行信息通信。在绞车排缆以及遥控状态出现故障或其它特殊情况下，通过副控制台11在变频电动机旁进行实地操纵，其设定的功能可以相对简单，起到冗余作用。在就地操纵时，当出现故障时，需立即按下紧停按钮停止工作，并通过选择副控制台11上的“就地/遥控”转换开关决定操纵位置，在就地操纵时，主控制台10上的遥控手柄将不起作用。

在打桩过程中，若海底地质过于松软，或有暗塘、洞穴等，桩由于柴油锤的打击而飞速下窜；或水泥桩与海底持力层过于坚硬，桩会发生倾斜，在柴油锤的打击下会突然断裂下窜。当窜桩现象发生时，柴油锤与替打就会随桩一起落入海底。为了改变目前靠操纵人员观察来实现窜桩保护控制的被动局面，进一步地，如图2所示，还包括：

设于所述吊桩绞车的卷筒51上的摩擦轮52，与所述磨擦轮52传动连接的转速传感器53，所述转速传感器53与所述主控制台10中的PLC相连接，所述PLC上连接有报警灯59和比例放大器57，所述比例放大器57与所述卷筒51之间连接有制动力调节装置58。

其中，所述PLC上还连接有紧急制动按钮54和限位开关55。

窜桩保护控制流程如下：

1)开始，由吊桩绞车上的卷筒51通过摩擦轮52带动转速传感器53来测量该滚筒的转速，即吊锤的下落速度，P LC接收转速传感器53输出的编码器信号，计算当前转速；

2)PLC将当前转速与门限转速比较，当达到门限转速时，判定落锤现象发生，则由PLC给出预设的控制信号，通过比例放大器57使制动力调节装置58迅速响应调节卷筒51制动力，实现制动，并开启报警灯59，进入步骤3)，在制动过程中，转速传感器虽继续发出信号，可感知卷筒的抱死程度；如果未达到门限转速，则直接进入步骤3)；

3)判定是否达到最低限定位置，根据设置的落锤最低位置，由限位开关55检测出极限低位后，由限位开关输出开关信号至所述PLC，所述PLC输出紧急制动信号至制动力调节装置58，以紧急制动卷筒，也可通过紧急制动按钮54紧急制动卷筒。

Claims

1、一种打桩机变频驱动系统，其特征在于包括：

吊锤变频柜，与所述吊锤变频柜相连接的吊锤变频电动机；

2、根据权利要求1所述的打桩机变频驱动系统，其特征在于：

所述主控制台包括可编程控制器，所述主控制台上还连接有外围设备。

3、根据权利要求2所述的打桩机变频驱动系统，其特征在于：

所述第一主吊桩变频柜、第二主吊桩变频柜、左右副吊桩变频柜、吊锤变频柜均连接有绞车上的附属设备。

4、根据权利要求3所述的打桩机变频驱动系统，其特征在于：

每个所述附属设备包括电动机轴制动器、绞车卷筒制动器、卷筒离合器。

5、根据权利要求4所述的打桩机变频驱动系统，其特征在于：

所述主控制台上可设有四个遥控手柄。

6、根据权利要求5所述的打桩机变频驱动系统，其特征在于：

还包括设于所述吊桩绞车的卷筒上的摩擦轮，与所述磨擦轮传动连接的转速传感器，所述转速传感器与所述主控制台中的可编程控制器相连接，所述可编程控制器上连接有报警灯和比例放大器，所述比例放大器与所述卷筒之间连接有制动力调节装置。

7、根据权利要求6所述的打桩机变频驱动系统，其特征在于：

所述可编程控制器上还连接有紧急制动按钮。

8、根据权利要求7所述的打桩机变频驱动系统，其特征在于：

所述可编程控制器上还连接有限位开关。