船用电动变频控制克令吊系统设计

图 5 变频驱动系统基本图
3 . 1 变频驱动基本原理
3 . 3 公共直流母线
变频驱动基本原理图如图4 所示 。变频驱动是
本 船 电 动 克 令 吊 采 用 了 公 共 直 流 母 线 技 术 ，此
1 配置和参数 某灵便型散货船配置4 台电动变频控制克令
吊。每 台 克 令 吊 的 控 制 系 统 主 要 包 括 :A C -D C 整流 单 元 、DC-AC逆 变 单 元 、滤 波 器 、提 升 机 构 变 频 器 和
电动机、变幅机构变频器和电动机、旋转机构变频器
和电动机以及PLC控制系统等。
关键词:变频驱动;公共直流母线;逆变器;功率限制
中 图 分 类 号 :U662.1
文 献 标 志 码 :A
〇 引言
船 舶 克 令 吊 作 为 远 洋 船 舶 甲 板 机 械 之 一 ，主要 用于装卸船舶港口的货物。传统的克令吊采用电液 式的即液压驱动方式。随着变频器控制技术的广泛 应 用 和 发 展 ，电 动 变 频 控 制 克 令 吊 以 其 绿 色 环 保 、装 卸货物效率高、滞港时间短、操作灵便、对电网负荷 冲击小等优点逐渐受到用户青睐。本文以某散货船 为例主要介绍电动变频控制克令吊的系统设计。
辅电源的设计通常基于2 个原则:一是大功耗 的 设 备 尽 量 分 开 ，二 是 不 同 工 况 下 使 用 的 负 载 尽 量 分开。实船供电时，如果受到供电回路开关数量的 限制，可以考虑合并成1 路 或 者 2 路电源。 2 . 2 控制系统电源设计
控 制 电 源 单 线 图 如 图 3 所 示 。考虑到船舶 AC220 V 和 DC24 V 电源可能受到某些因素的影响 会出现电源不稳定的情况，尤 其 是 DC24 V 直流电 源 ，传 输 距 离 远 且 压 降 大 ，因 此 配 置 2 个 DC24 V

型散货船货物。首先对每台克令吊系统进行配置并确定了工作参数，其 次 对 电 源 系 统 、变 频 驱 动 系 统 、制动系
统 、功率限制系统和其他辅助安全系统的原理和特点详细进行了分析。从 运 用 效 果 来 看 ，电动变频控制克令吊
提高了船舶装卸货物效率，缩短了船舶滞港时间，操作 灵 便 ，对船舶电网负荷冲击小。
克令吊控制系统工作参数如下:工作环境温度
为 - 25。 〜 45。，电 制 为 AC440 V 60 H z 三相 和 AC220 V60 H z单 相 ，额定安全载重为30.5 t ，提升 速 度为2 5 〜 45 m/m in，额定负荷下变幅时间为62 s ， 额定负荷下旋转速度为0.7 r/m in,吊臂工作半径为 4 〜 26 m，提升高度为40 m。
变 器 ，变频器整流功能不用，最终功能是把直流母排 上稳定的电源转化为电源和频率可调的交流电压Q
(2) 变幅机构: 包括1 台 63 kW 的电动机、1 容 量 为 140 kW 的变频器。
(3) 旋 转 机 构 : 包 括 2 台 21.3 kW 的电动机 2 个容量为42 kW 的变频器。
(4) 1 个 AC440 V 变 DC700 V 的整流器。 (5) 1 个 LCL型滤波器。 (6 )1 套 西 门 子 PLC控 制 系 统 CC3000。
2 电源系统设计
2 . 1 主电源设计
主 电 源 AC440 V 供 电 单 线 图 如 图 1 所 示 。从 图 1 看 出 ，一 路 AC440 V 主电源来自船舶主配电
收 稿 日 期 :2016-05-13 作者简介:曹大友（1982— ），男 ，工 程 师 ，从事船舶电气设计;李国荣 ( 1975— ），男 ，高级工程师，从事船舶设计管理与电气设计。
图 2 主 电 源 AC220 V 单线图
电D源C2单4 V元
卜今〜、 电D源C2单4 元V
—-yv U40 V/230 Y
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变
变
变变变
频 器
频 器
频 器
1频器
频 丨器
a A
寸
寸
—
c s ol
a
至PLC控 制 单 元 至 24 V控 制 回 路 至 230 V控制回路
图 3 控制电源单线图
3 变频驱动系统设计
主开关
主 电 源 AC220 V 单 线 图 如 图 2 所 示 。4 路 AC220 V 辅电源来自船上电力分电箱，第 1 路用于
吊臂上的1 盏 1 〇〇〇W 卤 素 投 光 灯 和 筒 体 上 2 盏 1 000 W的卤素投光灯，第 2 路用于每个控制箱和转 换器箱体内加热器，第 3 路用于吊机驾驶舱室的空 调 ，第 4 路用于电动机防冷凝加热器、吊机驾驶舱和 筒体内的照明灯具、插座等辅助用电设备。
第 1期
曹 大 友 ，等:船用电动变频控制克令吊系统设计
19
480 V A 的 直 流 电 源 以 及 1 个 AC400 Y/AC230 V 600 V A 的交流变压器用于所有控制电源供电回路，
确保控制回路电源的稳定性和安全可靠性。
滑环箱
kwL 投简体光和灯吊3 臂
熔断器
1— 1
A第c12路30 V 电源
板 ，主要给吊机每个执行机构的电动机、冷却风机电 动机以及控制回路的电源变压器和整流器等设备供 电 ，每 1 个 供 电 回 路 都 设 有 1 个断路器或熔断器作 为线路保护。主电源经过克令吊筒体内的滑环到克 令 吊 的 主 控 制 箱 ，吊 机 的 接 地 线 通 过 滑 环 与 船 上 的 接 地 连 接 ，以确保整个供 电 回 路 的 安 全 可 靠 。
第 34卷 第 1期 2017年 2 月
JIAN江G苏SU船S舶HIP
VolF.e3b4.20N17o.1
船用电动变频控制克令吊系统设计
曹 大 友 ,李国荣
(中外运长航集团南京金陵船厂，江 苏 南 京 210015)
摘 要 :为提高船用克令吊运行效率，降低运营和维护保养成本，设 计 4 台电动变频控制克令吊用于装卸某灵便
2舱k室W加热器「 I
11____11
A第c223路0 V 电源
控和制空箱调加3. 热8 kW「_•
■—1 A第c32路30 V 电源
防冷凝加热器
和3 .4舱室kW照明插座
A第c42路30 V 电源
(1) 起升机构:包括1 台 110 kW 电动机、1 个 量 为 182 kW 的变频器。此处选择变频器来代替逆