專利名稱：：打樁機變頻驅動系統的制作方法
技術領域：
：本實用新型涉及打樁船上打樁機的控制
技術領域：
，具體涉及一種打樁機變頻驅動系統。
背景技術：
：船舶機械驅動型式大致有一個電動液壓電動的演變過程，特別在工程船舶特種機械上反映尤為明顯。打樁船的建造大約在上世紀80年代以后開始，那時正是液壓驅動開始大量應用的時代，所以多數打樁船的打樁機均采用液壓驅動系統。由于液壓驅動系統元器件看得見，摸得著，安裝、運行、維護符合常規機械人員的業務能力范圍，所以在電氣自動化程度還不高的時期能受到歡迎。隨著電氣自動化技術的發展，特別是交流變頻調速技術的成熟。從上世紀末開始，在各行各業中都出現了許多由可編程控制器(PLC)和交流變頻器組成的控制系統，以優異的技術經濟性能取代改造了許多陳舊技術的系統，其中也包括液壓驅動系統。就打樁船的打樁機驅動型式而言，變頻系統與液壓系統的性能比較如表1所列。<table>tableseeoriginaldocumentpage3</column></row><table>調試易難維修基本免維護，工作量小難，工作量大，換液壓油更復雜環保好差，有油污染噪聲小大效率〉0.85，高〈0.65,低除了上述液壓系統在技術經濟性能上的缺點之外，原來系統中在溜錘保護控制方面經常發生剎車打滑現象，制動性能較差；以及在竄樁保護控制方面只能靠操作人員的觀察，不能及時做出控制反應，容易發生落錘事故，即使做出控制反應，由于制動過程產生很大的沖擊力，也常會導致鋼絲繩拉斷造成柴油錘受損壞，造成重大損失。總之，打樁船液壓驅動系統由于系統效率低、能耗大、控制性能差，易發生事故及維修工作量大等缺點，有必要進行更新優化的改造。
實用新型內容本實用新型的目的之一在于，提供了一種打樁船上的打樁機變頻驅動系統。本實用新型的另一目的在于，提供一種能自動檢測竄樁的打樁船上的打樁機變頻驅動系統。為了實現上述目的，本實用新型采用如下技術方案-一種打樁機變頻驅動系統，包括第一主吊樁變頻柜，與所述第一主吊樁變頻柜相連接的第一變頻電動機；第二主吊樁變頻柜，與所述第二主吊樁變頻柜相連接的第二變頻電動機；帶輸出切換的左右副吊樁變頻柜，與所述左右副吊樁變頻柜相連接的左變頻電動機和右變頻電動機；吊綞變頻柜，與所述吊綞變頻柜相連接的吊錘變頻電動機；與所述第一主吊樁變頻柜、第二主吊樁變頻柜、左右副吊樁變頻柜、吊錘變頻柜相連接的主控制臺和副控制臺，所述主控制臺和副控制臺相連接；其中，所述第一主吊樁變頻柜、第二主吊樁變頻柜、左右副吊樁變頻柜、吊錘變頻柜均連接有一個制動電阻箱。進一步地，所述主控制臺包括可編程控制器，所述主控制臺上還連接有外圍設備。進一步地，所述第一主吊樁變頻柜、第二主吊樁變頻柜、左右副吊樁變頻柜、吊錘變頻柜均連接有絞車上的附屬設備。進一步地，每個所述附屬設備包括電動機軸制動器、絞車巻筒制動器、巻筒離合器。進一步地，所述主控制臺上可設有四個遙控手柄。進一步地，還包括設于所述吊樁絞車的巻筒上的摩擦輪，與所述磨擦輪傳動連接的轉速傳感器，所述轉速傳感器與所述主控制臺中的可編程控制器相連接，所述可編程控制器上連接有報警燈和比例放大器，所述比例放大器與所述巻筒之間連接有制動力調節裝置。進一步地，所述可編程控制器上還連接有緊急制動按鈕。進一步地，所述可編程控制器上還連接有限位開關。本實用新型提供的打樁機變頻驅動控制系統具有效率高、能耗小、控制性能好、制動能力強、不易發生事故、基本免維護、布置安裝方便及環保好的操作靈活方便的優點，且能防止柴油錘墜落或損壞，安全可靠經濟，是一種新型電氣自動化的驅動系統，對提高打樁船的技術經濟性能具有重要的作用。為了能夠更清楚地理解本實用新型的技術內容，特舉以下實例詳細說明。圖1為本實用新型打樁機變頻驅動系統結構框圖；圖2為竄樁保護控制框圖。具體實施方式如圖1所示，一種打樁機變頻驅動系統，包括第一主吊樁變頻柜1，與所述第一主吊樁變頻柜1相連接的第一變頻電動機5;第二主吊樁變頻柜2，與所述第二主吊樁變頻柜2相連接的第二變頻電動機6;帶輸出切換的左右副吊樁變頻柜3，與所述左右副吊樁變頻柜3相連接的左變頻電動機7和右變頻電動機8;吊錘變頻柜4，與所述吊錘變頻柜4相連接的吊錘變頻電動機9;與所述第一主吊樁變頻柜1、第二主吊樁變頻柜2、左右副吊樁變頻柜3、吊錘變頻柜4相連接的主控制臺IO和副控制臺11，所述主控制臺IO和副控制臺11(就地控制臺)相連接。其中，四個制動電阻箱13、14、15、16分別連接在四個變頻柜上。其中，絞車上的附屬設備17、18、19、20、21分別連接在五個變頻電動機所對應的變頻柜上。每個附屬設備可具體包括電動機軸制動器、絞車巻筒制動器、巻筒離合器等。其中，所述主控制臺IO包括可編程控制器(PLC)，所述主控制臺IO上還連接有外圍設備12。外圍設備12包括有重量傳感器、力矩測量儀和吊架上的限位開關等，作為安全保護功能信號也接到主控制臺中的PLC上。上述4個變頻柜與5臺變頻電動機組成4套標準的交流變頻調速控制系統，每套包括變頻器、進線斷路器、接觸器、進線電抗器、制動單元、制動電阻、控制元器件、測量電表等，這些具體元器件的連接關系可采用現有的交流變頻調速控制技術實現，并且交流變頻電動機可采用現有的強制通風方式冷卻，在此不再贅述。其中，所述主控制臺10上可設有4個遙控手柄，實現對四個變頻柜的控制。即分別對第一主吊樁、第二主吊樁、副吊樁(通過選擇開關選定左吊樁或右吊樁)、吊錘所對應的四臺絞車進行升降調速操縱。當第一主吊樁、第二主吊樁、副吊樁、吊錘都達到指定操作高度后，操作通過主控制臺IO上設置的"放落"按鈕，各絞車離合器同時放開，進行打樁作業。主控制臺10中的PLC可采用具有高性能的CPU單元和數量足夠多的檢測I/O點，采用Profibus總線連接各個傳感器，并具有以太網通信功能，采用TCP/IP通信協議。PLC采集系統運行中的各類信息，進行分析、判斷和邏輯運算，執行操作人員發出的各種指令，在系統出現緊急情況時，自動響應防止各種事故的發生。PLC是整個打樁機控制的核心設備，起到中心控制的作用。上述打樁機變頻驅動系統的工作原理如下由第一主吊樁變頻柜1和第二主吊樁變頻柜2分別對第一主吊樁絞車的第一變頻電動機5和第二主吊樁絞車的第二變頻電動機6進行變頻調速控制，并分別通過制動電阻箱13、14做下降吊樁時的能量反饋制動，通過對應變頻柜的變頻器附帶的制動單元自動檢測接通工作。絞車上的附屬設備17、18，如各種制動器、離合器及限位開關等接入各自的變頻柜內進行控制。左右副吊樁變頻柜3對左右副吊樁絞車的左變頻電動機7、右變頻電動機8進行變頻調速控制，并且也通過制動電阻箱15反饋制動。左右副吊樁絞車工作時只用其中某一臺，由操作人員通過選擇開關進行切換控制。絞車上的附屬設備19、20也相應接入左變頻電動機7和右變頻電動機8的控制電路內。吊錘變頻柜4對吊錘絞車的吊錘變頻電動機9進行變頻調速控制，也通過制動電阻箱16進行反饋制動。吊錘絞車上的附屬設備21也接入吊錘變頻柜4內。主控制臺10通過控制開關及調速手柄對四臺變頻柜及其所分別對應控制的每臺變頻電動機進行升降調速操縱。副控制臺11也通過控制開關及調速手柄實現對四臺變頻柜及其所分別對應控制的每臺變頻電動機進行升降調速操縱，并且還可與主控制臺IO進行信息通信。在絞車排纜以及遙控狀態出現故障或其它特殊情況下，通過副控制臺ll在變頻電動機旁進行實地操縱，其設定的功能可以相對簡單，起到冗余作用。在就地操縱時，當出現故障時，需立即按下緊停按鈕停止工作，并通過選擇副控制臺11上的"就地/遙控"轉換開關決定操縱位置，在就地操縱時，主控制臺IO上的遙控手柄將不起作用。在打樁過程中，若海底地質過于松軟，或有暗塘、洞穴等，樁由于柴油錘的打擊而飛速下竄；或水泥樁與海底持力層過于堅硬，樁會發生傾斜，在柴油錘的打擊下會突然斷裂下竄。當竄樁現象發生時，柴油錘與替打就會隨樁一起落入海底。為了改變目前靠操縱人員觀察來實現竄樁保護控制的被動局面，進一步地，如圖2所示，還包括設于所述吊樁絞車的巻筒51上的摩擦輪52，與所述磨擦輪52傳動連接的轉速傳感器53，所述轉速傳感器53與所述主控制臺10中的PLC相連接，所述PLC上連接有報警燈59和比例放大器57，所述比例放大器57與所述巻筒51之間連接有制動力調節裝置58。其中，所述PLC上還連接有緊急制動按鈕54和限位開關55。竄樁保護控制流程如下-1)開始，由吊樁絞車上的巻筒51通過摩擦輪52帶動轉速傳感器53來測量該滾筒的轉速，即吊錘的下落速度，PLC接收轉速傳感器53輸出的編碼器信號，計算當前轉速；2)PLC將當前轉速與門限轉速比較，當達到門限轉速時，判定落錘現象發生，則由PLC給出預設的控制信號，通過比例放大器57使制動力調節裝置58迅速響應調節巻筒51制動力，實現制動，并開啟報警燈59，進入步驟3)，在制動過程中，轉速傳感器雖繼續發出信號，可感知巻筒的抱死程度；如果未達到門限轉速，則直接進入步驟3);3)判定是否達到最低限定位置，根據設置的落錘最低位置，由限位開關55檢測出極限低位后，由限位開關輸出開關信號至所述PLC,所述PLC輸出緊急制動信號至制動力調節裝置58，以緊急制動巻筒，也可通過緊急制動按鈕54緊急制動巻筒。權利要求1、一種打樁機變頻驅動系統，其特征在于包括第一主吊樁變頻柜，與所述第一主吊樁變頻柜相連接的第一變頻電動機；第二主吊樁變頻柜，與所述第二主吊樁變頻柜相連接的第二變頻電動機；帶輸出切換的左右副吊樁變頻柜，與所述左右副吊樁變頻柜相連接的左變頻電動機和右變頻電動機；吊錘變頻柜，與所述吊錘變頻柜相連接的吊錘變頻電動機；與所述第一主吊樁變頻柜、第二主吊樁變頻柜、左右副吊樁變頻柜、吊錘變頻柜相連接的主控制臺和副控制臺，所述主控制臺和副控制臺相連接；其中，所述第一主吊樁變頻柜、第二主吊樁變頻柜、左右副吊樁變頻柜、吊錘變頻柜均連接有一個制動電阻箱。2、根據權利要求1所述的打樁機變頻驅動系統，其特征在于-所述主控制臺包括可編程控制器，所述主控制臺上還連接有外圍設備。3、根據權利要求2所述的打樁機變頻驅動系統，其特征在于所述第一主吊樁變頻柜、第二主吊樁變頻柜、左右副吊樁變頻柜、吊錘變頻柜均連接有絞車上的附屬設備。4、根據權利要求3所述的打樁機變頻驅動系統，其特征在于每個所述附屬設備包括電動機軸制動器、絞車巻筒制動器、巻筒離合器。5、根據權利要求4所述的打樁機變頻驅動系統，其特征在于所述主控制臺上可設有四個遙控手柄。6、根據權利要求5所述的打樁機變頻驅動系統，其特征在于還包括設于所述吊樁絞車的巻筒上的摩擦輪，與所述磨擦輪傳動連接的轉速傳感器，所述轉速傳感器與所述主控制臺中的可編程控制器相連接，所述可編程控制器上連接有報警燈和比例放大器，所述比例放大器與所述巻筒之間連接有制動力調節裝置。7、根據權利要求6所述的打樁機變頻驅動系統，其特征在于所述可編程控制器上還連接有緊急制動按鈕。8、根據權利要求7所述的打樁機變頻驅動系統，其特征在于所述可編程控制器上還連接有限位開關。專利摘要一種打樁船上的打樁機變頻驅動系統，包括第一主吊樁變頻柜，與所述第一主吊樁變頻柜相連接的第一變頻電動機；第二主吊樁變頻柜，與所述第二主吊樁變頻柜相連接的第二變頻電動機；帶輸出切換的左右副吊樁變頻柜，與所述左右副吊樁變頻柜相連接的左變頻電動機和右變頻電動機；吊錘變頻柜，與所述吊錘變頻柜相連接的吊錘變頻電動機；主控制臺和副控制臺，所述主控制臺和副控制臺相連接，四個制動電阻箱。本實用新型提供的打樁機變頻驅動控制系統具有效率高、能耗小、控制性能好、制動能力強、不易發生事故、基本免維護、布置安裝方便及環保好的操作靈活方便的優點，且能防止柴油錘墜落或損壞，安全可靠經濟。文檔編號H02P27/06GK201372433SQ20092006876公開日2009年12月30日申請日期2009年3月13日優先權日2009年3月13日發明者張曉東申請人:上海漢格自動化工程科技有限公司