集装箱岸桥的电气控制

Academic Forum438《华东科技》岸桥电气驱动和控制系统的基本方式及特点讨论赵志强（宁波舟山港，浙江 宁波 315000）摘要：针对岸边集装箱起重机的电气驱动、控制系统，通过分析岸桥发展特点，比较分析岸桥的交流驱动、直流驱动方式，选择最佳驱动系统方式；分析岸桥系统基础驱动原理，寻找内在规律。

关键词：岸桥电气驱动；控制系统；基本方式；应用特点岸桥设计时必须明确电气驱动方案。

执行方案时必须明确驱动对象负载及负载特点。

岸桥运行期间，负载特点如下：起重机起升机构，属于位能性负载量，当起重量不变时，不管何种转速，都可以确保负载转矩不变，且负载方向和转矩方向一致，不会随着电机转速改变。

集装箱起重机运行期间，50%时间为空载运行状态。

按照此种特点，即使起重机带载运行，也必须遵循循环功率工作制。

所以，在日常运行期间，为了加快工作速率，需要在空载状态下，提升起重机运行速度。

1 直流驱动与交流驱动 1.1 直流驱动、交流驱动对比 对于岸桥式起重机设备，必须科学分析和比较驱动系统，详细分析和研究直流驱动、交流驱动方式。

在上世纪80年代，岸桥多采用直流驱动方式，此种驱动方式的优势如下：首先，直流驱动方式具备良好调节速率，可以有效调节电压。

其次，启动转矩大，基础动态状态下，具备良好响应速度，且启停制动效果显著。

再者，起重机下降期间，可以将电能反馈至电网体系中，提升整体运行效率，同时可以减少资源浪费。

尽管直流驱动具备多种优势，然而所面临的不足与缺陷也比较多：第一，直流电机结构复杂，价格昂贵，无法实现长时间运行，且检修与维护工作量大。

第二，直流电机会导致力矩增加，影响功率效果。

1.2 交流驱动系统 岸桥的交流驱动装置比较依赖于交流电机，即交流异步电机。

交流异步电机的基础特性具体如下：针对交流异步电机，当输出转矩运行时，只会关联到滑差转速。

当设备处于空载状态时，电机转速与同步转速密切相关，且转速基本一致。

当处于有载运行状态时，随着负载量不同，电机转速也存在明显不同。

岸边集装箱桥吊电气控制系统的研究作者：肖鹏飞周志堃来源：《名城绘》2020年第12期摘要：岸边集装箱桥吊在当前世界港口贸易中有很大的影响，其中电气控制系统在集装箱应用的过程中发挥着重要作用，所以在实际应用的时候工作人员应该根据实际情况严格的按照要求进行操作，使得电气控制系统最大程度上发挥自身的优势。

关键词：岸边集装箱起重机;桥吊电气控制系统;探讨研究1、桥吊电气控制系统的组成1.1硬件组成的分析。

岸边集装箱桥吊电气控制系统主要是将变压器、PBC集成电路、IGBT、谐波柜、驱动器、PLC、计算机通信技术和微电子技术等相结合的模拟或数字变频调速电控系统。

相关人员应该重视硬件组成的分析，根据实际工作需求科学化的进行硬件设备的更换，为其科学化的投入使用提供良好的支持和保障，确保岸边集装箱桥吊在实际使用的时候能够拥有良好的桥吊电气控制系统作为支持，使得装箱桥吊在使用过程中工作质量和效率能够有效的得到提升，为其更好的落实相关工作奠定基础。

其中变压器，驱动器等在实际工作的时候都发挥着重要作用，对其高质量的工作开展有很大的影响。

重视硬件设备的深入分析和探究特别的重要，对其后期高质量的开展相关工作有很大的帮助，进而能够有效的促进我国岸边集装箱的进步发展，装箱桥吊的应用对相关行业的进步发展有很大的促进作用。

因此，相关人员应该重视起来，并合理化的按照要求进行操作，在进行硬件应用的过程中，需要工作人员熟练的掌握相关技术，尤其是计算机通信技术和微电子技术的科学化进行应用，对电气控制系统工作的开展有很大的影响，有熟练的掌握相关技术才能够确保在实际工作的时候按照标准化要求进行，促使该项工作能够最大程度上达到实际要求，有助于新时代当中岸边装箱桥吊的高质量高效率工作开展，真正意义上为其更进一步的发展奠定基础保障，同时，对社会经济等的进步发展有很大的帮助，使得该项工作真正有效的得到改善。

1.2控制柜的组成。

控制柜主要是由接触器，继电器，通讯模块，光电转换器，网络交换机，空开等组成，且在电气控制系统当中有着特别重要的作用，是控制系统工作开展的基础，所以在进行相关工作的时候需要工作人员对控制柜的组成进行深入的了解，确保在实际工作的时候能够合理化的进行相关操作，只有这样才能够使得桥吊电气控制系统在工作过程中更好地发挥自身的重要作用，使得当前社会发展过程中桥吊点电气控制系统的工作质量等能够达到发展要求。

第一节直流驱动和交流驱动一、岸桥的负载特点岸桥在选择一个电气驱动方案时，首先要考虑的是该驱动对象的负载特点。

岸桥的负载有以下特点：（1）起升机构是一个位能性负载，当箱重一定时，在任何转速下负载转矩总是保持恒定，而且负载转矩的方向也不随电机转速方向的改变而改变。

（2）集装箱起重机的载荷有效率是50%，即有一半时间是空吊具运行的。

即使是在带箱的时候，也不都是满箱起吊额定负荷。

为了提高生产效率，希望在轻载时能提高速度。

负载转矩与转速成反比，即形成恒功率控制。

负载的恒功率性质是就一定的速度范围而言的，当负载很低时，受机械强度和电气系统特殊性的限制，转速不可能无限增大，一般恒功率调速范围为额定速度的2～倍。

（3）起升机构和小车行走机构都是间隔短时重复连续工作制，即对箱、吊箱、运行、对箱，周期性的起停或加减速，间隔很短。

它要求具有良好的调速性能，除了要求有足够的热功率和起制动转矩外，还要考虑过载能力的迅速反应和电动机的良好通风散热。

（4）起升机构下放重物的过程是一个能量转换的过程，此时的电动机处于发电状态。

如何吸收这部分机械能量，是岸边集装箱起重机电气控制必须解决的问题。

二、直流驱动与交流驱动的分析比较针对岸桥负载的特点，过去选用直流驱动较多，这是因为：（1）直流驱动的调速性能好，很容易实现基速下的恒磁场改变电枢电压的调压调速，以及基速上的弱磁恒功率调速。

（2）启动转矩大，动态响应好，有很好的起制动特性。

这对于司机对箱有很好的帮助。

（3）重物下放时的机械能很容易转换成电能反馈给电网，系统效率高，节省了能源。

由于具有上述优点，直至本世纪80年代，岸桥中几乎都是采用直流驱动。

但是，直流驱动也存在着缺点：（1）与交流电动机相比，直流电机结构复杂，价格高，维护工作量大。

（2）为改善换向器的换向条件，要求直流电动机电枢漏感小，电机转子短粗，因而造成飞轮力矩大，限制了其速度响应时间和最高弱磁转速。

（3）谐波分量大，功率因数较低，在高要求场合要增加谐波吸收及功率因数补偿装置。

岸桥的工作原理岸桥，也称为港口集装箱起重机，是港口装卸作业的主要设备之一。

它的工作原理是通过一系列复杂的机械装置和控制系统，将货物从船舶上取下或装载到船舶上。

岸桥通常由桥架、起重机械构件、电气设备和控制系统等部分组成。

桥架是岸桥的主体，由桥肋、横梁和支撑等构件组成。

起重机械构件包括大车、小车、升降机构等，它们负责实现岸桥的移动、旋转和起重功能。

电气设备则提供岸桥所需的电力供应和控制信号。

控制系统则是岸桥的大脑，负责指挥各个部件的协调运行。

岸桥的工作原理可以分为以下几个步骤：1. 移动到工作位置：岸桥通常通过轨道或自行车轮移动到装卸货物的位置。

在移动过程中，岸桥的大车会受到控制系统的指令，按照预定路径移动。

2. 旋转定位：一旦岸桥到达目标位置，控制系统会指令岸桥的回转机构旋转，将起重机械构件转向船舶或堆场方向。

通过回转机构的旋转，岸桥可以灵活地适应不同位置的装卸需求。

3. 起重装卸：当岸桥旋转到正确位置后，起重机械构件开始进行起重装卸作业。

大车和小车配合升降机构，将集装箱从船舶上取下或装载到船舶上。

起重机械构件的运动由电气设备提供动力和控制信号，确保货物的安全和高效装卸。

4. 控制系统监控：整个装卸过程中，控制系统会不断监测各个部件的工作状态，并根据需要进行调整。

它可以实时监测起重机械构件的位置和负荷，保证岸桥的稳定和安全运行。

岸桥的工作原理离不开先进的机械和电气技术的支持。

在设计和制造岸桥时，需要考虑到各种因素，如承载能力、移动速度、稳定性和安全性等。

此外，岸桥还需要配备先进的控制系统，以便实现自动化和远程操作，提高装卸效率和减少人为错误。

岸桥的工作原理是通过桥架、起重机械构件、电气设备和控制系统的协调运行，实现货物的装卸作业。

它的高效、稳定和安全的工作原理，使得港口装卸作业更加快速和高效。

随着技术的不断发展，岸桥将继续演化和改进，为港口物流作业提供更好的支持。

基于变频技术的集装箱岸桥电控系统应用随着时代的发展，运输业快递业蓬勃发展的今天，人们对于物品运输的更高更多的需求，对于我国的集装箱岸桥的调度能力提出了更高的要求。

在集装箱岸桥的控制领域，几乎都已经采用了电控技术，并且随着交流电技术的日益进步，在电控系统当中人们已经逐步开始尝试将变频技术应用到电控技术当中去，已经取得了一定的成效。

在本文中，笔者就基于变频技术的集装箱岸桥电控系统的具体应用试着做一点分析。

标签：变频技术；集装箱岸桥；电控系统随着科研人员对于交流电技术的研究的不断深入，目前我国可以投入生产工作的变频技术已经十分成熟。

如果能够将变频技术应用到集装箱岸桥的电控技术当中，能够进一步提高大型码头的作业效率和调度能力，综合地推进我国的码头物流的建设与提升工作，进一步提高生产效率，减少工作中的能耗问题，让集装箱岸桥的电控系统更加的完善。

一、变频技术的介绍变频技术从源头上来讲，就是变更交流电的频率，以使其达到使用者所需的频率，在有些情况之下，也可以将直流电转化为交流电。

在现在的工业应用当中，使用者对于基于变频技术研发的变频电机有着极高的使用需求。

随着电力交互技术的不断发展，现在在电力工业领域，变频技术已经有了非常广泛的应用和发展，由之而形成的变频电机，在很大的程度上取代了老式的能源设备，在现代很多大型工程的供能上起到了非常重要的作用。

老式的能源装备不仅转换效率低，经济效益较差，且存在着调速过慢的问题，无法适应新型的机械要求，因此变频技术应运而生。

如图（1），图示是变频电机的简要设计图，得益于变频技术的优势，新型的交流电机以其更加强劲的输出，以及更加优异的性能在电机行业中脱颖而出。

值得一提的是，变频电机在性能提升的同时，也大大降低了能耗，减少了成本。

因此在各种起重机，升吊机，电动机，压缩机等机械的使用中，取得了良好的效果。

大到轨道交通的的电机设备，小到家用空调的压缩机，都不难找到变频电机的身影。

之所以得到了如此广泛的应用，是因为其在与传统的直流电机的对比中，显现出了非常大的性能优势。

集装箱岸桥的电气控制电源本机由三相交流10000 伏电源供电。

通过一个1600KVA 整流变压器，供起升/ 大车、小车/ 俯仰驱动电源用。

另一个200KVA 电力变压器供辅助机构、控制和照明用。

参见电气原理图。

电压等级和类别主进线电源：三相 10000 伏，交流，50 HZ。

起升/ 大车/ 小车/ 俯仰动力电源：500伏，交流。

控制电源：交流，220 伏，50HZ直流，24 伏照明电源：三相四线制，400/230伏, 50 HZ。

供电方式码头接线箱提供10000伏电源，通过缠绕在机上电缆卷筒上的柔性高压电缆、滑环箱与固定敷设高压电缆，接至机器房内的高压开关柜。

小车上的动力与控制电源是通过后大梁接线箱、拖令电缆、司机室顶部接线箱与电气房控制柜相连。

吊具电缆缠绕在小车上的吊具电缆卷筒卷盘上，卷筒由变频柜控制。

吊具电缆为56芯专用电缆，通过3副快速插头插座分别与滑环箱、上架接线箱、吊具连接。

主要电器设备电动机起升、大车、小车、俯仰等四大机构电动机均采用变频交流电动机。

变压器●主变压器上海ABB变压器公司提供，三相干式整流变压器，1600KVA，10000/525伏, /Y连接，提供整机交流驱动电源。

●辅助变压器上海ABB变压器公司提供，干式电力变压器，200KVA，10000/400//220伏，三相四线，提供整机辅助机构、控制和照明电源。

●照明变压器另一个容量为10KVA，提供司机室的照明、加热器以及插座电源。

●控制变压器ABB提供，380/220伏，容量为3KVA的变压器两个，分别提供电气房和司机室的控制电源。

控制屏、柜●高压进线柜(+MHH.3-4)包括高压进线端子，主隔离开关，电流电压互感器，检测仪表，低压保护功能等。

●主变压器高压开关柜(+MHH.2)包括操作联锁机构，带保险丝的负荷开关，电流互感器，跳闸按钮等。

●辅助变压器高压开关柜(+MHH.1)包括操作联锁机构，带保险丝的负荷开关,电流互感器，跳闸按钮。

岸桥吊具垂缆电气故障解决方案的探讨本文对岸桥吊具垂缆电气故障解决方案进行探析，分析故障现象、对故障处理过程进行分析。

拟定故障具体解决方案，根据垂缆故障隐患提出全面设计构想，促使岸桥作业稳定进行。

标签：岸桥;吊具垂缆;电气故障;解决方案目前部分区域集装箱码头岸桥在作业中其吊具垂缆电气性能受到多项要素影响会逐渐衰弱，从而诱发部分故障。

所以当前要整合故障发生原因，拟定针对性解决措施与控制方案，从根本上消除故障隐患。

再结合技术发展趋势，拟定无垂缆吊具发展联想。

一、故障现象在某次岸桥作业阶段，应用吊具全面完成一次集装箱吊装操作之后，将吊具从空钩状态中起升到30m范圍内，吊具信号不稳定。

从岸桥故障报告屏幕中显示当前发生了吊具连锁检测故障。

此时吊具在应用过程中动作不稳定，起升没有达到全速状态，将吊具开锁之后灯具不能正常亮起，但是油泵处于稳定工作状态。

此岸桥吊具选取的双箱吊具，采取传感器与执行器双线通信应用方式。

在岸桥司机控制室吊具柜子中要装配可编程控制器，型号选为西门子S700。

其中岸桥和吊具在连接中主要是选取吊具垂缆连接通信。

此吊具垂缆在组成中主要是选用6根380V交流电油泵以及电源电缆。

在双线通信电缆中，在吊具电缆外部要装配54和55缆芯，在中心位置装配380V电源电缆[1]。

二、故障处理过程当故障发生之后，相关维修技术人员及时将吊具放置到地面，对吊具展开深入故障排查。

得出执行器与传感器接口双线通信位置中一共有12个Slave模块不能正常通信运行，有部分模块已经运行烧毁。

吊具柜和吊具中部分信号放大器与避雷器运行烧毁，其中交流电源适配器、PLC以及执行器/传感器接口双线通信电源适配器运行稳定，多个组成元件没有损毁现状。

此时技术人员初步判定是执行器/传感器接口双线通信网络中电压运行不稳定所导致，超出了电源电压设定范围，加上短期内电压波动值较高，将会导致部分原件发生损毁。

先将岸桥停机，对故障问题针对性排查。

停机之后，技术人员对AS-i54与55电源电压进行针对性排查。