專利名稱：主動變頻防搖系統(tǒng)及具有該系統(tǒng)的起重機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于起吊系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，是涉及一種用于防止起吊裝置搖 擺的防搖系統(tǒng)以及采用該防搖系統(tǒng)設(shè)計(jì)的起重機(jī)。
技術(shù)背景 在港口和碼頭的集裝箱裝卸過程中，起重機(jī)扮演著極其重要的角色。無論是軌道 式集裝箱龍門起重機(jī)(通常簡稱為軌道吊)，還是輪胎式集裝箱龍門起重機(jī)(通常簡稱為輪 胎吊)，在使用過程中都存在著集裝箱吊具搖擺的現(xiàn)象。尤其是在起重機(jī)上的小車機(jī)構(gòu)與升 降機(jī)構(gòu)聯(lián)動的情況下，搖擺現(xiàn)象更為突出，難以實(shí)現(xiàn)快速地著箱、抓箱或者很難把集裝箱準(zhǔn) 確地放到位，從而嚴(yán)重影響了裝卸作業(yè)的操作效率和安全性。特別是在當(dāng)今港口集裝箱運(yùn) 輸快速發(fā)展的時(shí)期，這個(gè)問題已經(jīng)成為束縛集裝箱裝卸操作效率和安全性的嚴(yán)重瓶頸。為了解決上述問題，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案是在現(xiàn)有的起重機(jī)上裝配力矩電機(jī)加單向滾 筒的減搖系統(tǒng)，完全靠定制電機(jī)自身驅(qū)動力矩控制來減輕升降機(jī)構(gòu)的搖擺幅度，存在適應(yīng) 性和減搖跟隨性差等缺陷，減搖效果不好。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型為了解決現(xiàn)有的減搖系統(tǒng)采用力矩電機(jī)加單向滾筒的設(shè)計(jì)方案存在 減搖跟隨性差、減搖效果不佳的問題，提供了一種主動變頻防搖系統(tǒng)，采用變頻器驅(qū)動變頻 電機(jī)帶動減搖滾筒卷繞固定在吊具上的鋼絲繩相互配合升降，從而達(dá)到了減搖目的。為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)一種主動變頻防搖系統(tǒng)，包括減搖滾筒和吊具上架，所述減搖滾筒由變頻電機(jī)驅(qū) 動旋轉(zhuǎn)，卷繞用于吊掛所述吊具上架的鋼絲繩；所述變頻電機(jī)由變頻器驅(qū)動控制，所述變頻 電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向由檢測裝置采樣后，反饋至變頻器以用于變頻器調(diào)節(jié)變頻電機(jī)的轉(zhuǎn) 速。優(yōu)選的，所述檢測裝置優(yōu)選采用編碼器進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)。進(jìn)一步的，所述變頻器應(yīng)采用具有自學(xué)習(xí)功能的變頻器，其交流電源輸出端通過 串聯(lián)的熱繼電器連接所述變頻電機(jī)的供電端。又進(jìn)一步的，所述變頻器的控制端連接主控制器，接收主控制器輸出的運(yùn)行指令， 并在系統(tǒng)故障時(shí)向主控制器反饋故障信號。再進(jìn)一步的，所述變頻器的交流電源輸入端通過串聯(lián)的空氣開關(guān)連接主供電回路。為了實(shí)現(xiàn)對變頻電機(jī)的制動控制，在所述減搖滾筒的輸出軸上安裝有制動器，所 述制動器在接收到主控制器輸出的制動指令時(shí)使減搖滾筒停轉(zhuǎn)。為了提高系統(tǒng)的減搖跟隨性，所述減搖滾筒優(yōu)選采用單向滾筒，其上卷繞的鋼絲 繩通過換向滑輪延伸至吊具上架，并固定在所述的吊具上架上，以實(shí)現(xiàn)對所述吊具上架的 吊掛。[0013]更進(jìn)一步的，所述減搖滾筒、變頻電機(jī)和變頻器均包括四臺，每一臺變頻器驅(qū)動一 臺變頻電機(jī)旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動一個(gè)減搖滾筒轉(zhuǎn)動，以卷繞該減搖滾筒上的鋼絲繩；其中的兩根 鋼絲繩交叉固定于所述吊具上架的同一側(cè)，另外兩根鋼絲繩交叉固定于所述吊具上架的相 對一側(cè)。優(yōu)選的，所述減搖滾筒和變頻電機(jī)安裝于用于驅(qū)動所述吊具上架移動的小車機(jī)構(gòu) 上?；谏鲜鲋鲃幼冾l防搖系統(tǒng)，本實(shí)用新型又提供了一種采用所述主動變頻防搖系 統(tǒng)設(shè)計(jì)的起重機(jī)，通過在起重機(jī)上安裝由變頻電機(jī)、變頻器組成的減搖滾筒驅(qū)動機(jī)構(gòu)，并針 對變頻電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向?qū)崟r(shí)地調(diào)節(jié)變頻電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而實(shí)現(xiàn)了良好的速度跟隨 性，達(dá)到了吊具減搖效果。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是本實(shí)用新型的主動變頻防搖 系統(tǒng)采用恒力矩變頻驅(qū)動控制方式，具有速度跟隨好、穩(wěn)定性強(qiáng)等顯著優(yōu)勢，可最大程度地 保證減搖效果。將其應(yīng)用于集裝箱起重機(jī)中，在小車機(jī)構(gòu)與升降機(jī)構(gòu)聯(lián)動時(shí)能夠快速、明顯 地起到減輕吊具搖擺的作用，從而大大提高了集裝箱的裝 卸效率，減少了放置集裝箱時(shí)因 吊具搖擺造成的碰箱事件的發(fā)生，改善了集裝箱軌道吊或者輪胎吊的整機(jī)工作性能，極大 方便了裝卸人員的操作，保證了裝卸作業(yè)的安全性。結(jié)合附圖閱讀本實(shí)用新型實(shí)施方式的詳細(xì)描述后，本實(shí)用新型的其他特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn) 將變得更加清楚。

圖1是本實(shí)用新型所提出的主動變頻防搖系統(tǒng)的一種實(shí)施例的系統(tǒng)架構(gòu)圖；圖2是圖1所示的主動變頻防搖系統(tǒng)的一種實(shí)施例的電氣原理圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)地說明。本實(shí)用新型改變傳統(tǒng)減搖系統(tǒng)完全靠定制電機(jī)自身驅(qū)動力矩的控制形式，采用變 頻器驅(qū)動變頻電機(jī)帶動滾筒轉(zhuǎn)動的方案實(shí)現(xiàn)主動變頻防搖功能，結(jié)合計(jì)算防搖鋼絲繩在吊 具上的固定點(diǎn)，經(jīng)過多次試驗(yàn)，選擇最佳受力位置，達(dá)到最佳防搖效果。下面以裝箱龍門起重機(jī)為例，通過一個(gè)具體的實(shí)施例來詳細(xì)闡述所述主動變頻防 搖系統(tǒng)的具體組建結(jié)構(gòu)及其工作原理。實(shí)施例一，參見圖1所示，本實(shí)施例的主動變頻防搖系統(tǒng)主要由變頻器、變頻電機(jī) 1和減搖滾筒2等部分組成。其中，減搖滾筒2由變頻電機(jī)1驅(qū)動旋轉(zhuǎn)，以帶動集裝箱起重 機(jī)中用于吊掛吊具上架4的鋼絲繩5卷繞。變頻器用于驅(qū)動變頻電機(jī)1旋轉(zhuǎn)，變頻電機(jī)1 運(yùn)行過程中的實(shí)際轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向信息由設(shè)置在變頻電機(jī)1的檢測裝置采樣后，反饋至變頻器 以改變其輸出頻率，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對變頻電機(jī)1轉(zhuǎn)速的及時(shí)調(diào)節(jié)，以穩(wěn)定吊具上架4，避免安裝 于吊具上架4上的集裝箱吊具發(fā)生搖擺現(xiàn)象。在本實(shí)施例中，所述變頻器應(yīng)選擇具有自學(xué)習(xí)功能的智能變頻器，在系統(tǒng)正常運(yùn) 行前，將變頻電機(jī)1的額定電壓、額定電流、額定頻率、額定轉(zhuǎn)速等固定參數(shù)寫入變頻器，然 后驅(qū)動系統(tǒng)試運(yùn)行幾次。在此過程中，變頻器利用其自身的學(xué)習(xí)功能根據(jù)系統(tǒng)所存在的工況差異(比如變頻電機(jī)1的性能、減搖滾筒2的性能、鋼絲繩5的性能、鋼絲繩固定點(diǎn)的差 異、吊具本體的差異等)，對其自身的參數(shù)進(jìn)行自動調(diào)整，使變頻器所驅(qū)動的變頻電機(jī)1能 夠完全適用于鋼絲繩5所拉動的吊具上架4，以減輕搖擺問題。為了實(shí)現(xiàn)變頻器對變頻電機(jī)1的準(zhǔn)確驅(qū)動控制，本實(shí)施例優(yōu)選采用編碼器來檢測 變頻電機(jī)1當(dāng)前的實(shí)際轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向，反饋至變頻器，以作為變頻器對變頻電機(jī)1下一時(shí)刻的 轉(zhuǎn)速或者轉(zhuǎn)向進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)節(jié)的依據(jù)。本實(shí)施例為了提高系統(tǒng)的速度跟隨性，并進(jìn)一步簡化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，優(yōu)選采用單向滾 筒來設(shè)計(jì)所述的主動防搖系統(tǒng)。當(dāng)然，采用雙向滾筒配合變頻電機(jī)1和變頻器同樣可以進(jìn) 行主動變頻防搖系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)，以達(dá)到減輕吊具搖擺的效果。但是，變頻器的具體驅(qū)動過 程相對較復(fù)雜。將單向滾筒2上卷繞的鋼絲繩5通過換向滑輪7延伸至吊具上架4，并固定在所述 的吊具上架4上，如圖1所示，以實(shí)現(xiàn)對吊具上架4的吊掛。 在本實(shí)施例的集裝箱起重機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，為了牢固地吊起吊具上架4，并最 大限度地減輕吊具上架4因小車機(jī)構(gòu)行走而導(dǎo)致的搖晃問題，優(yōu)選在吊具上架4上固定四 根鋼絲繩5，每一根鋼絲繩5通過一個(gè)換向滑輪7纏繞在一個(gè)單向滾筒2上，每一個(gè)單向滾 筒1由一臺變頻電機(jī)1驅(qū)動旋轉(zhuǎn)，每一臺變頻電機(jī)1的轉(zhuǎn)速又由一臺變頻器驅(qū)動控制。圖 1中僅示出了一個(gè)單向滾筒2、兩臺變頻電機(jī)1、兩個(gè)換向滑輪7和兩根鋼絲繩5，其余的同 類型機(jī)構(gòu)由于擺放位置的關(guān)系，在圖1的繪圖方向上剛好與圖中所示機(jī)構(gòu)重疊。將主動變頻防搖系統(tǒng)中的各單向滾筒2、變頻電機(jī)1和換向滑輪7安裝于起重機(jī)的 小車機(jī)構(gòu)上，比如小車運(yùn)行架下層的減搖平臺6上，進(jìn)而在小車運(yùn)行時(shí)驅(qū)動吊具上架4隨之 行走，以帶動安裝于吊具上架4上的吊具移動到需要裝卸集裝箱的位置。為了提高減搖效果，本實(shí)施例將用于吊掛吊具上架4的鋼絲繩5分成兩組，其中一 組的兩根鋼絲繩5交叉后固定于吊具上架4的同一側(cè)，如圖1所示，另外一組的兩根鋼絲繩 交叉固定于吊具上架4的相對一側(cè)，以提高吊具上架4的穩(wěn)定效果。此外，在單向滾筒2的輸出軸上還進(jìn)一步安裝有制動器3，將所述制動器3的控制 端連接到起重機(jī)整機(jī)電控系統(tǒng)中的主控制器上，在主控制器的控制作用下實(shí)現(xiàn)對單向滾筒 2的制動控制。圖2為本實(shí)施例中主動變頻防搖系統(tǒng)的電氣原理圖，其中，供電主回路提供的三 相交流電源UVW通過空氣開關(guān)Ql連接四臺變頻器INVl INV4的交流電源輸入端U1、V1、 W1，為變頻器INVl INV4提供工作電源。變頻器INVl INV4的三相交流電源輸出端U2、 V2、W2連接變頻電機(jī)Ml M4，為變頻電機(jī)Ml M4供電，以驅(qū)動變頻電機(jī)Ml M4旋轉(zhuǎn)。 變頻電機(jī)Ml M4當(dāng)前的實(shí)際轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向由與其連接的編碼器PGl PG4采樣后，反饋至 變頻器INVl INV4，以構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)。變頻器INVl INV4根據(jù)接收到的反饋量，利 用其內(nèi)部自帶的軟件控制算法，計(jì)算出下一時(shí)刻需要輸出的交流電源頻率，以實(shí)現(xiàn)對變頻 電機(jī)Ml M4轉(zhuǎn)速的自動控制，進(jìn)而帶動四個(gè)單向滾筒轉(zhuǎn)動，卷繞四根固定在吊具上架上的 鋼絲繩相互配合，達(dá)到減輕吊具搖擺的設(shè)計(jì)目的。在本實(shí)施例中，為了實(shí)現(xiàn)對變頻電機(jī)Ml M4的過載保護(hù)、斷相保護(hù)以及電流不平 衡運(yùn)行的保護(hù)，優(yōu)選在變頻器INVl INV4的三相交流電源輸出端U2、V2、W2與變頻電機(jī) Ml M4之間分別串聯(lián)一路熱繼電器FRl FR4，以提高系統(tǒng)電路運(yùn)行的安全性。[0034]此外，為了實(shí)現(xiàn)對變頻器INVl INV4的啟停控制，本實(shí)施例將變頻器INVl INV4的控制端與整機(jī)電控系統(tǒng)中的主控制器相連接，接收主控制器輸出的運(yùn)行指令，并在 變頻器INVl INV4檢測到系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，及時(shí)地向主控制器反饋故障信號，并由電控系 統(tǒng)控制整機(jī)停車，進(jìn)行故障排查。當(dāng)然，上述說明并非是對本實(shí)用新型的限制，本實(shí)用新型也并不 僅限于上述舉例， 本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)范圍內(nèi)所做出的變化、改型、添加或替換， 也應(yīng)屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求一種主動變頻防搖系統(tǒng)，包括減搖滾筒和吊具上架，其特征在于所述減搖滾筒由變頻電機(jī)驅(qū)動旋轉(zhuǎn)，卷繞用于吊掛所述吊具上架的鋼絲繩；所述變頻電機(jī)由變頻器驅(qū)動控制，所述變頻電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向由檢測裝置采樣后，反饋至變頻器以用于變頻器調(diào)節(jié)變頻電機(jī)的轉(zhuǎn)速。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主動變頻防搖系統(tǒng)，其特征在于所述檢測裝置為編碼器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主動變頻防搖系統(tǒng)，其特征在于所述變頻器為具有自學(xué)習(xí) 功能的變頻器，其交流電源輸出端通過串聯(lián)的熱繼電器連接所述變頻電機(jī)的供電端。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的主動變頻防搖系統(tǒng)，其特征在于所述變頻器的控制端連接 主控制器，接收主控制器輸出的運(yùn)行指令，并在系統(tǒng)故障時(shí)向主控制器反饋故障信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的主動變頻防搖系統(tǒng)，其特征在于所述變頻器的交流電源輸 入端通過串聯(lián)的空氣開關(guān)連接主供電回路。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主動變頻防搖系統(tǒng)，其特征在于在所述減搖滾筒的輸出軸 上安裝有制動器，所述制動器在接收到主控制器輸出的制動指令時(shí)使減搖滾筒停轉(zhuǎn)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主動變頻防搖系統(tǒng)，其特征在于所述減搖滾筒為單向滾筒， 其上卷繞的鋼絲繩通過換向滑輪延伸至吊具上架，并固定在所述的吊具上架上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的主動變頻防搖系統(tǒng)，其特征在于所述減搖滾 筒、變頻電機(jī)和變頻器均包括四臺，每一臺變頻器驅(qū)動一臺變頻電機(jī)旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動一個(gè)減 搖滾筒轉(zhuǎn)動，以卷繞該減搖滾筒上的鋼絲繩；其中的兩根鋼絲繩交叉固定于所述吊具上架 的同一側(cè)，另外兩根鋼絲繩交叉固定于所述吊具上架的相對一側(cè)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的主動變頻防搖系統(tǒng)，其特征在于所述減搖滾筒和變頻電機(jī) 安裝于用于驅(qū)動所述吊具上架移動的小車機(jī)構(gòu)上。
10.一種起重機(jī)，包括小車機(jī)構(gòu)和吊具升降機(jī)構(gòu)，其特征在于還包括如權(quán)利要求1至9 中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的主動變頻防搖系統(tǒng)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種主動變頻防搖系統(tǒng)及具有該系統(tǒng)的起重機(jī)，包括減搖滾筒和吊具上架，所述減搖滾筒由變頻電機(jī)驅(qū)動旋轉(zhuǎn)，卷繞用于吊掛所述吊具上架的鋼絲繩；所述變頻電機(jī)由變頻器驅(qū)動控制，所述變頻電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向由檢測裝置采樣后，反饋至變頻器以用于變頻器調(diào)節(jié)變頻電機(jī)的轉(zhuǎn)速。本實(shí)用新型的主動變頻防搖系統(tǒng)采用恒力矩變頻驅(qū)動控制方式，速度跟隨好、穩(wěn)定性強(qiáng)，可最大程度地保證減搖效果。將其應(yīng)用于集裝箱起重機(jī)中，在小車機(jī)構(gòu)與升降機(jī)構(gòu)聯(lián)動時(shí)能夠快速、明顯地起到減輕吊具搖擺的作用，提高了集裝箱的裝卸效率，減少了放置集裝箱時(shí)因吊具搖擺造成的碰箱事件的發(fā)生，改善了集裝箱起重機(jī)的整機(jī)工作性能，保證了裝卸作業(yè)的安全性。
文檔編號B66C13/06GK201647833SQ20102018048
公開日2010年11月24日 申請日期2010年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月27日
發(fā)明者徐東琦, 李書強(qiáng), 李小山 申請人:青島港(集團(tuán))有限公司