FI94744C - Menetelmä köysikahmarin ohjaamiseksi - Google Patents

Description

1 94744

MENETELMÄ KÖYSIKAHMARIN OHJAAMISEKSI

Keksinnön kohteena on menetelmä köysikahmarin ohjaamiseksi, jota köysikahmaria nostetaan ja lasketaan sulkukoneistolla, johon kuuluu sulkurumpu ja siihen kelattava sulkuköysistö ja 5 sulkumoottori sulkurummun pyörittämiseksi, sekä nostokoneis-tolla, johon kuuluu nostorumpu ja siihen kelattava nostoköy-sistö ja nostomoottori nostorummun pyörittämiseksi, jolloin nostomoottoria ja sulkumoottoria syötetään taajuusmuuttajilla.

Köysikahmarit käsittävät kaksi tai useampaa kauhaa, jotka 10 käännetään tukipisteidensä ympäri niin, että kauhat painuvat toisiaan vasten, jolloin kauhat sulkeutuvat sekä vastaavasti avautuvat kauhoja käännettäessä poispäin toisistaan. Kauhoja kannatellaan ja käännetään köysien avulla, jotka on kiinnitetty toisaalta kahmariin ja toisaalta köysirumpuihin, joita 15 pyöritetään sähkömoottoreilla. Köysikahmarissa käytetään kahta koneistoa, sulkukoneistoa ja nostokoneistoa. Näistä nostoko-neiston tehtävänä on kahmarin ja siinä olevan kuorman nostaminen. Sulkukoneistolla avataan ja suljetaan köysikahmarin kauhat, mutta sillä osaltaan myös nostetaan ja lasketaan 20 kahmaria ja siinä olevaa kuormaa.

Nostettaessa ja laskettaessa tulee kuormituksen jakautua mahdollisimman tasaisesti sulku- ja nostokoneiston kesken. Toisaalta tulee sulkukoneiston luotettavasti pitää kahmarin kauhat suljettuina'. Tämä on tunnetussa tekniikassa toteutettu 25 siten, että sulkukoneistoa ja nostokoneistoa ohjataan erilaisilla nopeusohjeilla. Köysien venymisen ja muiden järjestelmään kuuluvien joustavien osien annetaan tällöin pitää huolen kuormituksen jakautumisesta likimain tasan koneistojen kesken. Tällainen menettely sopii hyvin, jos moottorin momenttikäyrä 30 on suhteellisen loiva, kuten liukurengasmoottorilla. Kun nostokoneistona käytetään tasavirtakäyttöä, voidaan momenttia säätää suoraan tasavirtamoottoritekniikasta sinänsä tunnetulla tavalla.

Eräs menetelmä köysikahmarin ohjaamiseksi tunnetaan kanadalai-35 sesta patenttihakemuksesta CA 2 049 221. Tässä menetelmässä 2 94744 ohjataan sulkukoneiston ja nostokoneiston moottoreita erisuuruisilla taajuuksilla. Moottoreiden momenttikäyrät on järjestetty siten, että kuormaa nostettaessa käytetään yhtä moment-tikäyräparia, jossa nostomoottorin momenttikäyrä on jyrkempi.

5 Kuormaa laskettaessa käytetään toista momenttikäyräparia, jossa myös nostomoottorin momenttikäyrä on jyrkempi. Kummassakin tilanteessa sulku- ja nostokoneiston moottoreiden momenttikäyrät leikkaavat tietyllä taajuudella. Menetelmä edellyttää moottoreilta erilaisia momenttikäyriä, minkä vuoksi moottorei-10 den toisioresistanssien tulee olla erilaisia. Ratkaisu sopii siten liukurengasmoottoreille tai sitä varten mitoitetuille oikosulkumoottoreille.

Keksinnön tarkoituksena on kehittää uusi köysikahmarin ohjausmenetelmä, jolla yksinkertaisesti ja luotettavasti tuotetaan 15 riittävä momentti nosto- ja sulkukoneistolla. Tämän aikaansaamiseksi keksinnölle tunnusomaista, että nosto- ja sulkumoot-toreita ohjataan erillisillä taajuusmuuttajilla siten, että nostomoottorille syötetään pienempi jännite kuin sulkumootto-rille ja että nostomoottorille syötetään suurempi kenttätaa-20 juus kuin sulkumoottorille. Kenttätaajuudella ymmärretään tämän hakemuksen mukaisessa ratkaisussa suuretta, joka ilmaisee taajuuden itseisarvon lisäksi myös sen muodostaman kentän suunnan. Kenttätaajuus saa siten myös negatiivisia arvoja ja toimittaessa negatiivisella alueella, joka tässä tapauksessa 25 tarkoittaa kuorman laskemista kenttätaajuuden suurempi arvo * merkitsee sitä, että kenttätaajuuden itseisarvo on pienempi kuin vertailtavan suureen vastaavat arvot.

Keksinnön mukaisella menetelmällä momentin oikea jakautuminen saadaan aikaiseksi suoraan moottorin sähkömagneettisia omina-i-. 30 suuksia ja voimia käyttämällä. Moottorit voivat olla aivan • . · normaaleja oikosulkumoottoreita. Silti muidenkaan moottoreiden käyttö ei ole pois suljettu. Ohjausmenetelmä ei vaadi monimutkaisia virittämisiä ja muutoksia käytettäessä erikokoisia moottoreita. Moottoreita, kuten oikosulkumoottoreita ohjataan 35 menetelmässä tavanomaisilla taajuusmuuttajilla tai invertte-reillä. Menetelmä on paitsi yksinkertainen ja edullinen myös helposti sovitettavissa olemassaoleviin laitteistoihin, joissa 3 94744 sulku- ja nostokoneistojen moottorien momenttikäyrät on säädettävissä olennaisesti samanlaisiksi. Edelleen menetelmän mukaisella tavalla kuorman kasvaessa myös sulkukoneiston osuus kuormasta kasvaa, jolloin taataan entistä parempi kahmarin 5 sulkeutuminen.

Keksintöä kuvataan seuraavassa yksityiskohtaisesti viitaten piirustuksiin, joissa - kuvio 1 a) esittää köysikahmaria ja sen nostokoneistoja kauha auki, 10 - kuvio 1 b) esittää köysikahmaria ja sen nostokoneistoja kauha kiinni, - kuvio 2 esittää moottoreiden ohjausta ja - kuvio 3 a) ja 3 b) esittävät moottoreiden momenttikäyriä eri toimintavaiheissa.

15 Kuviossa la) on esitetty kaaviomaisesti köysikahmari 2 ja sen sulku- ja nostokoneisto 4 köysikahmarin 2 kauhojen 6 ollessa auki. Kauhat 6 on kiinnitetty nivelillä 8 ulompiin tukivarsiin 10 ja nivelillä 12 sisempään tukivarteen 14. Köysikahmaria kannatellaan nostoköysillä 16, jotka on kiinnitetty ulompiin 20 tukivarsiin 10 välikappaleen 18 välityksellä sekä sulkuköysillä 20, jotka on viety sisempään tukivarteen 14 liitetyille taittopyörille. Sulkukoneiston köydet 20 ja nostokoneiston köydet on kiinnitetty toisista päistään sulkukoneiston köysi-rummulle 28 ja vastaavasti nostokoneiston köysirummulle (ei 25 esitetty). Köysirummut on tuettu nostovaunuun 30. Nostovaunu liikkuu pyörillä 34 nostopalkin kiskoilla 36 sinänsä tunnetulla tavalla. Köysirumpuja pyöritetään sulku- ja vastaavasti nostokoneiston moottoreilla, jotka on asennettu nostovaunuun 30 ja kytketty suoraan tai vaihteistojen välityksellä sulku- . · · 30 ja nostokoneiston köysirumpuihin. Sulkukoneiston moottoria ohjataan ensimmäisellä taajuusmuuttajalla ja nostokoneiston moottoria ohjataan toisella taajuusmuuttajalla jäljempänä esitettävällä tavalla.

Köysikahmarin koneistoja ohjataan siten, että kuorma on mah-35 dollisimman tasaisesti jakaantuneina sulkuköysille ja nosto- 4 94744 köysille. Sulkukoneiston köydet on johdettu kääntämään kahma-rin kauhoja 6 nivelien 8 ja 12 varassa. Kuviossa 1 a) kauhat ovat auki, jolloin sulkukoneiston köysiä on löysätty siten, että kahmarin ka vihat ja alemman tukivarren paino on kääntänyt 5 kauhat auki. Kauhat 6 suljetaan kääntämällä sulkukoneiston köysirumpua niin, että köydet vetävät alemman tukivarren ylös, jolloin kauhat 6 kääntyvät toisiaan kohti ja sulkeutuvat. Kuviossa 1 b) kahmarinosturi on esitetty kauha kiinni.

Nostettaessa ja laskettaessa kuormaa pyöritetään sekä sulku-10 että nostokoneistoa siten, että kuormitus jakautuu mahdollisimman tasaisesti kummankin koneiston köysille. Edelleen tulee sulkukoneiston osalle tuleva momentti olla suurempi silloin kun kahmari on kuormitettu eli silloin kun kahmari on kiinni ja siinä on kuormaa. Sulku- ja nostokoneiston ohjaus toteute-15 taan kahdella taajuusmuuttajalla 42 ja 44 (Fig. 2), jotka on järjestetty syöttämään sulkukoneiston moottoria 38 ja nostokoneiston moottoria 40. Moottorit 38 ja 40 ovat edullisesti oikosulkumoottoreita. Nimellisarvoillaan moottoreiden moment-tikäyrät, so momentti-taajuuskäyrät ovat olennaisesti samoja.

20 Taajuusmuuttajia 42 ja 44 ohjataan siten, että niiden ulostulo jännite ja -kenttätaajuus vaihtelevat nosturiohjauksen mukaisesti. Kenttätaajuus sisältää tiedon myös pyörimissuunnasta, jolloin sillä määrätään moottorin pyörimisnopeus ja -suunta. Taajuusmuuttajat ovat tekniikaltaan tavanomaisia, 25 kaupallisesti tarjolla olevia laitteita ja ne on kytketty . sinänsä tunnetulla tavalla syöttöverkkoon RST.

Nosturin ohjauslaitteesta 46 annetaan signaalijohtimen 48 kautta ohjauskäsky, ylös/alas/ kahmari auki/kiinni, minkä mukaisesti säätölaitteella 45 muodostetaan vastaava jänniteoh- ;·; 30 je Uj ja kenttätaajuusohje f,. Sulkukoneiston moottoria ohjaa- * « vaan taajuusmuuttajaan 44 viedään johtimella 49 tätä vastaavat jännite- ja kenttätaajuusohjeet US=U1 ja fs=f,. Nostokoneiston moottoria ohjaavaan taajuusmuuttajaan 42 viedään johtimella 47 jänniteohje ϋη=^·ϋ1# jossa k,<l, ja kenttätaajuusohje fn=k2·f.,, 35 jossa k2>l nostoliikkeen aikana ja k2<l laskuliikkeen aikana. Nostomoottoria syötetään siten pienemmällä jännitteellä kuin sulkumoottoria ja vastaavasti suuremmalla kenttätaajuudella 5 94744 kuin sulkumoottoria. Kertoimet k{ (i=l,2) voivat olla vakioar-voisia tai esimerkiksi kuormituksesta ja nopeudesta riippuvia k,= f(n,T). Taajuusmuuttajilla 42 ja 44 muodostetaan ohjeiden mukaiset kenttätaajuudet ja jännitteet, joilla moottoreille 5 saadaan ohjauksen vaatima nopeus ja kuormituksen vaatima momentti. Tällä keksinnön mukaisella ohjausmenetelmällä, jota seuraavassa havainnollistetaan kuvioiden 3 a) ja b) avulla, saavutetaan kuorman tasainen jakautuminen ja kahmarin luotettava sulkeutuminen erilaisissa käyttötilanteissa.

10 Kuviossa 3 a) on kuvattu käyräviivalla 50 sulkukoneiston moottorin momenttikäyrä, so. momentti pyörimisnopeuden funktiona nostettaessa kuormaa. Vastaavasti on nostokoneiston moottorin momenttikäyrää kuvattu käyräviivalla 52. Molempien moottoreiden momenttikäyrät ovat tyypillisiä oikosulkumoottorin moment-15 tikäyriä, joissa momentti kasvaa moottorin nopeuden pienetessä tahtinopeudesta. Sulkukoneiston moottoria syötetään taajuudella fs=50 Hz, joka vastaa moottorin tahtinopeutta ns=1500 r/min. Sulkukoneiston moottorin jännitteen suuruus vastaa moottorin nimellisjännitettä U„. Nostokoneiston moottoria syötetään sen 20 sijaan jännitteellä, jonka taajuus fn=50,5 Hz vastaten moottorin tahtinopeutta nne1515 r/min. Nostokoneiston moottorin syöttöjännite on suuruudeltaan 0,8*UN. Tämän johdosta moottorin huippumomentti jää arvoon 0,82=0,64 sulkukoneiston moottorin huippumomentista huippumomentin ollessa verrannollinen syöttö-25 jännitteen neliöön. Koska huippumomenttia vastaava moottorin pyörimisnopeus muuttuu vain marginaalisesti, risteävät moottoreiden momenttikäyrät pisteessä 54.

Oikosulkumoottorin pyörimisnopeus määräytyy toisaalta syöttävän taajuuden ja toisaalta kuormittavan momentin määräämään • . . 30 arvoon, joka on jättämän verran pienempi kuin syöttötaajuutta vastaava tahtinopeus. Esillä olevassa sovellutuksessa kuormittava momentti jakautuu nostossa sulkukoneiston ja nostokoneiston moottorien kesken. Tyhjä kahmari vastaa momenttia, joka on kaksi kertaa kuviossa TE:llä merkitty arvo. Tällöin moottorien 35 toimintapisteet ovat olennaisesti momenttikäyrien leikkauspisteessä ja kuorma jakautuu olennaisesti tasan moottoreiden kesken. Täyttä kuormaa nostettaessa on kokonaiskuormitusmomentti β 94744 2*Ττ. Tällöin kasvaa sulkukoneiston moottorin momentti suuremmaksi arvoon TsT johtuen jyrkemmästä momenttikäyrästä ja vastaavasti nostomoottorin momentti kasvaa arvoon TnT, joka on selvästi kesiarvomomenttia Τγ pienempi. Näin ollen sulkukoneis-5 tolia on suurempi kuormitusmomentti, ja sen osuus kasvaa suhteellisesti suuremmaksi kuorman kasvaessa tyhjää kahmaria vastaavasta tilanteesta.

Kuviossa 3 B) on kuvattu moottoreiden momenttikäyrät 50 ja 52 laskettaessa kuormaa. Myös tässä tilanteessa nostomoottorin 10 tahtinopeus -1485 r/min on suurempi kuin sulkumoottorin pyörimisnopeus -1500 r/min. Moottorit toimivat tässä generaattori-alueella, jolloin niiden pyörimisnopeuden itseisarvo on suurempi kuin tahtinopeuden itseisarvo. Myös tällöin momenttikäyrät leikkaavat pisteessä 56, jonka kohdalla moottoreiden 15 momentit ovat tasan jakaantuneina ja jonka yläpuolella sulku-koneiston momentti on suurempi.

Useimmissa käytännön tapauksissa riittävä arvo täydellä kuormalla vallitsevalle momenttiepätasapainolle moottoreiden kesken on 60/40. Tämä saavutetaan esimerkiksi, kun nostomoot-20 torin kenttätaajuus on noin 1 % suurempi ja jännite noin 20 % pienempi kuin sulkumoottorin vastaavat arvot. Kenttätaajuus-ja jännite-erojen poikkeaminen em. arvoista johtaa momenttita-sapainon muuttumiseen vastaavasti. Vähimmäisvaatimus moment-. tiepätasapainolle on, että sulkumoottorin kuormitus on suurero- * 25 pi kuin nostomoottorin

Keksinnön mukainen menetelmä soveltuu käytettäväksi myös muille kuin oikosulkumoottoreille, kuten liukurengasmootto-reille. Keksinnön suoritusmuodot voivat vaihdella seuraavien patenttivaatimusten määrittämissä rajoissa.

Claims (6)

7 94744

1. Menetelmä köysikahmarin (2) ohjaamiseksi, jota köysikahma-ria (2) nostetaan ja lasketaan sulkukoneistolla, johon kuuluu sulkurumpu ja siihen kelattava sulkuköysistö (20) ja sulku- 5 moottori (40) sulkurummun pyörittämiseksi, sekä nostokoneis-tolla, johon kuuluu nostorumpu ja siihen kelattava nostoköy-sistö (16) ja nostomoottori (38) nostorummun pyörittämiseksi, jolloin nostomoottoria (38) ja sulkumoottoria (40) syötetään taajuusmuuttajilla (42,44), tunnettu siitä, että nosto- ja 10 sulkumoottoreita ohjataan erillisillä taajuusmuuttajilla (42,44) siten, että nostomoottorille (38) syötetään pienempi jännite (Un) kuin sulkumoottorille (40) ja että nostomoottorille syötetään suurempi kenttätaajuus (fn) kuin sulkumoottorille.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, 15 että nostomoottori (38) ja sulkumoottori (40) ovat olennaisesti samanlaisia ja niiden momenttikäyrät ovat olennaisesti samanlaiset niiden nimellisarvoilla.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että nosto- ja sulkumoottoreiden syöttö jännitteen ja 20 kenttätaajuuden välinen ero määrätään nosturin kuorman ja/tai nopeuden funktiona

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että nostomoottorin (38) ja sulkumoottorin (40) kenttätaajuuden ja vastaavasti syöttöjännitteen ero ohjataan 25 sellaiseksi, että tyhjällä kuormalla ajettaessa sulkumoottorin (40) ja nostomoottorin (38) momentit (TE) ovat olennaisesti yhtä suuret. «

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että nostomoottorin ja sulkumoottorin kenttätaa- 30 juuden ja vastaavasti syöttöjännitteen ero kuormitetulla kahmarilla ajettaessa ohjataan sellaiseksi, että sulkumoottorin momentti on suurempi kuin nostomoottorin momentti. 8 94744

6. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että nostomoottorille (38) syötetään noin 20 % pienempi jännite ja noin 1 % suurempi kenttätaajuus kuin sulkumoottorille (40). 9 94744