Устройство для электропривода судовых крановых механизмов
Владельцы патента RU 2448035:
Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (RU)
Изобретение относится к судовым крановым установкам. Устройство для электропривода судовых крановых механизмов содержит электростанцию, два датчика обратной мощности, входы которых подключены к выходным шинам соответствующих генераторов, а выходы соединены с системой управления управляемого выпрямителя, вход которого подключен к общим шинам, а выход соединен с нагрузочным устройством. Электростанция содержит два синхронных генератора, выходные шины которых подключены к общим шинам, на которые подключены общесудовые потребители и входы трех статических преобразователей частоты, а их выходы подключены к асинхронным электродвигателям механизмов подъема, изменения вылета и поворота крана. Повышается надежность работы крана, его экономичность, снижаются потери энергии. 1 ил.
Предложение относится к электроэнергетическим системам плавучих кранов, содержащих электроприводы нескольких крановых механизмов.
Известно устройство (Техническая коллекция Schneider Electric. Проектирование электроприводов крановых механизмов. Выпуск №12, февраль 2009 г., стр.35), содержащее источник напряжения бесконечной мощности, статические преобразователи частоты для электроприводов крановых механизмов главного и вспомогательного подъемов, механизмов передвижения и рекуператор энергии торможения.
Недостаток устройства заключается в том, что оно не может использоваться в сети ограниченной мощности, в частности в судовой, так как мощность общесудовых потребителей оказывается недостаточной для поглощения энергии рекуперации.
Наиболее близким к предлагаемому устройству является электроэнергетическая система плавучего крана «Феодосиец» (Вестник Кременчугского государственного политехнического университета имени Михаила Остроградского. Выпуск 3/2009 (56). Часть 2, стр.187-190), содержащая синхронные генераторы, общие шины, управляемые выпрямители, нагрузочное устройство, приводы главного и вспомогательного подъемов, механизмов изменения вылета и поворота крана.
Недостатком известного устройства являются большие потери энергии, выделяемой на нагрузочном устройстве в режимах торможения механизмов крана, которое всегда включается на полную мощность.
Устройство для электропривода судовых механизмов, схема которого представлена на фиг., содержит электростанцию, в состав которой входят два синхронных генератора 1 и 2, выходные шины которых 3 и 4 подключены к общим шинам 5, на которые подключены общесудовые потребители 6 и входы трех статических преобразователей частоты 7, 8, 9. Выходы их подключены к асинхронным электродвигателям 10, 11, 12, выходные валы которых соединены с механизмами подъема 13, изменения вылета 14 и поворота крана 15. К выходным шинам 3 и 4 генераторов 1 и 2 подключены датчики обратной мощности 16 и 17, выходы которых соединены с системой управления управляемого выпрямителя 18, вход которого подключен к общим шинам 5, а выход замкнут на нагрузочное устройство 19.
Устройство работает следующим образом.
При работе крановых механизмов 13, 14, 15 в режиме торможения любого из них или при их совместной работе асинхронные электродвигатели переводятся в генераторный режим. Мощность торможения через статические преобразователи частоты 7, 8, 9 поступает на общие шины 5. При этом величина этой мощности будет пропорциональна частоте вращения соответствующего механизма 13, 14, 15 и может регулироваться статическими преобразователями частоты 7, 8, 9. Учитывая, что производительность крана зависит от скорости перемещения грузов, торможение должно осуществляться с максимальной скоростью, и, соответственно, на общие шины 5 поступает максимально возможная мощность торможения.
Для обеспечения нормальной работы крана должны быть созданы условия потребления этой мощности. Основным потребителем указанной мощности являются общесудовые потребители 6. В режимах работы крана с номинальными грузами и номинальными скоростями мощность торможения может составлять до 70% от мощности, потребляемой при работе механизмов в двигательном режиме, и мощности общесудовых потребителей 6 оказывается недостаточной для потребления мощности торможения. Это приводит к разгрузке генераторов 1 и 2 и появлению обратной мощности, и при достижении ее значения 5% номинальной мощности происходит срабатывание защит генераторов 1 и 2 и остановке работы крана.
Устранение этого явления может осуществляться двумя путями.
При отсутствии нагрузочного устройства на общих шинах 5 необходимо снижать скорость торможения, уменьшая мощность торможения, что приводит к снижению производительности работы крана.
Второй путь - включение нагрузочного устройства на общие шины 5, однако это включение происходит всегда в момент перехода любого из механизмов 13, 14, 15 или всех одновременно в режим торможения, при этом нагрузочное устройство включается на полную мощность без учета веса груза и скорости его перемещения, что приводит к необоснованным потерям электроэнергии.
Вместе с тем, мощность торможения является величиной переменной и определяется весом груза и скоростью его перемещения. Переменной величиной является и мощность общесудовых потребителей, которая зависит от режима работы судна в целом.
Следовательно, для обеспечения оптимального режима потребления мощности торможения требуется регулирование мощности нагрузочного устройства 19. В предлагаемом устройстве регулирование осуществляется следующим образом. В режиме торможения при снижении нагрузки на генераторах 1 и 2 до нуля происходит смена знака мощности на этих генераторах, что фиксируется датчиками обратной мощности 16 и 17. Сигнал с этих датчиков поступает в качестве сигнала задания на систему управления управляемого выпрямителя 18. На выходе выпрямителя появляется напряжение, величина которого изменяется в функции изменения сигнала с датчиков обратной мощности 16 и 17. Изменение напряжения приводит к изменению тока в нагрузочном устройстве 19 и, соответственно, мощности. Увеличение сигнала с датчиков обратной мощности 16 и 17 приводит к увеличению мощности нагрузочного устройства 19, и уменьшение этого сигнала приводит к снижению мощности нагрузочного устройства 19.
Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает автоматическое регулирование необходимой мощности нагрузочного устройства с учетом величины мощности торможения крановых механизмов и мощности общесудовых потребителей, повышая тем самым надежность работы крана, его экономичность и эксплуатационные характеристики.
Устройство для электропривода судовых крановых механизмов, содержащее электростанцию, в состав которой входят как минимум два синхронных генератора, выходные шины которых подключены к общим шинам, на которые подключены общесудовые потребители и входы трех статических преобразователей частоты, а их выходы подключены к асинхронным электродвигателям механизмов подъема, изменения вылета и поворота крана, отличающееся тем, что устройство снабжено двумя датчиками обратной мощности, входы которых подключены к выходным шинам соответствующих генераторов, а выходы соединены с системой управления управляемого выпрямителя, вход которого подключен к общим шинам, а выход соединен с нагрузочным устройством.
