Концерн «Русэлпром». Системы частотного регулирования электроприводов винто-рулевых колонок
Frequency drive systems for rudder propellers
Винторулевые колонки (ВРК) – комплексы, в которых электродвигатель гребного винта расположен в погружной гондоле вне корпуса судна, без промежуточных валов и редукторов. Возможность поворота гондолы вокруг вертикальной оси позволяет отказаться от руля и обеспечить высокую маневренность, что особенно важно при работе во льдах. ВРК могут использоваться в качестве главных или вспомогательных движителей.
Испытания винторулевой колонки на заводе-изготовителе
Инженерный центр «АРТ» по заказу концерна «Русэлпром» разработал и изготовил систему частотного регулирования электропривода механизма поворота электро-движительно-рулевой колонки ЭДРК-6,5.
Просто спросить...?
Аппаратно-программный комплекс управления приводами поворота электро-движительно-рулевой колонки ЭДРК
Смотреть это видео на VK Видео, YouTube, Rutube или Дзен
Привод главной шестерни поворотного устройства погружной винторулевой колонки осуществляется четырьмя асинхронными электродвигателями. Полный поворот колонки осуществляется за 30 секунд в свободной воде или за 60 секунд в условиях ледовой обстановки. Каждый электродвигатель оснащен механическим тормозом и вентиляторами принудительного охлаждения.
Четырехдвигательный привод поворота винторулевой колонки
Управление электродвигателями выполняется преобразователями частоты, установленными в составе низковольтного комплектного устройства системы частотного регулирования (НКУ СЧР).
Структурная схема системы частотного регулирования приводов винторулевой колонки
Низковольтное комплектное устройство системы частотного регулирования привода поворота ВРК состоит из четырех секций: секция вводных автоматических выключателей; секция преобразователей частоты ПЧ1, ПЧ2; секция преобразователей частоты ПЧ3, ПЧ4; секция тормозных резисторов.
Четырехсекционное низковольтное комплектное устройство системы частотного регулирования привода поворота ВРК
В качестве преобразователей частоты применены изделия VACON NXP. Эти преобразователи отличаются наличием встроенного контроллера, который может свободно программироваться пользователем и реализовывать достаточно сложные алгоритмы.
Преобразователи частоты VACON NXP в составе НКУ СЧР поворота ВРК
НКУ СЧР обеспечивает одновременную работу четырех электродвигателей привода главной шестерни поворотного устройства в повторно-кратковременном режиме. В нештатных ситуациях допускается работа трех или двух двигателей без ограничений по скорости и моменту. В аварийном режиме допускается работа одного электродвигателя с ограничением скорости.
Для обеспечения точного останова привода поворота в звено постоянного тока каждого преобразователя частоты подключен тормозной резистор.
Все функции автоматизированного управления реализованы на встроенных контроллерах преобразователей частоты VACON и на графической панели оператора «Weintek Lab». Использованы инструментальный пакет «ЕasyBuilder Pro» (для графических панелей оператора) и инструментальный пакет «NC6131-3 Engineering» для встроенных контроллеров преобразователей частоты «VACON». Специализированное программное обеспечение разработано сотрудниками Инженерного центра «АРТ».
Пример разработки программы в среде «NC6131-3 Engineering»
Система частотного регулирования представляет собой аппаратно-программный комплекс, включающий силовое электрооборудование, оборудование автоматизации и прикладное программное обеспечение для программируемых средств автоматизации. При параллельной работе один из преобразователей частоты – ведущий, остальные ведомые. Ведомые ПЧ работают в режиме поддержания момента ведущего. При выходе из строя ведущего ПЧ автоматически назначается новый ведущий из состава ведомых ПЧ. Для обеспечения автоматического распределения нагрузки при параллельной работе у каждого ПЧ имеются два независимых канала синхронизации.
Макропрограмма VRK обеспечивает:
- выбор режима управления (местный или дистанционный);
- сбор и обработку информации, необходимой для автоматического управления группой электродвигателей поворота колонки;
- формирование оптимальных переходных режимов пуска и остановки привода;
- автоматический выбор ведущего ПЧ;
- автоматическое распределение нагрузки параллельно работающих электродвигателей;
- контроль исправности аналоговых цепей синхронизации ПЧ;
- сохранение работоспособности при неисправности одного из двух каналов синхронизации ПЧ;
- контроль исправности аналоговых цепей задания скорости привода;
- защита от аварийных режимов в объеме стандартных функций ПЧ (перегрузка, обрыв фазы, пониженное и повышенное напряжение, несимметрия питающего напряжения, обрыв муфты);
- запись и хранение в памяти встроенного контроллера преобразователя частоты текущих параметров в момент аварии;
- отображение текущих значений параметров на панели ПЧ;
- подготовка информации о состоянии оборудования и технологических параметрах для передачи в графическую панель оператора по сети Ethernet, протокол Modbus TCP;
- подготовка информации о состоянии оборудования и технологических параметрах для передачи в СУ ЭДРК по сети Ethernet, протокол Modbus TCP.
Работа СЧР возможна в двух режимах управления - местный или дистанционный. В дистанционном режиме включение/отключение ПЧ и задание скорости/направления вращения происходит по дискретным и аналоговым сигналам. В местном режиме управления используется сеть Ethernet, протокол Modbus TCP.
Графическая панель оператора установлена на двери секции №1.
Графическая панель оператора СЧР поворота ВРК
Графическая панель оператора связана с преобразователями частоты по сети Ethernet протокол ModbusTCP и с блоком автоматического управления переключением источников питания по протоколу Modbus.
Навигация по информационным страницам графической панели осуществляется кнопкам расположенными в нижней части дисплея.
Общий экран графической панели оператора. Дистанционный режим управления
В местном режиме управления на общем экране вместо уставок от СУ ЭДРК, справа отображаются кнопки управления (вкл/откл, направление) и задания частоты вращения (быстрее, медленнее).
Общий экран графической панели оператора. Местный режим управления
Кроме экрана «Общий», предусмотрена дополнительные экраны.
Экран «Питание» - отображается информация от блока автоматического управления переключением источников питания НКУ СЧР.
Экран «Обмен данными» - отображаются сигналы задания, поступающие от внешней системы управления ЭДРК.
Экран «Архив событий» - отображается дата, время начала события и время окончания события. Данные архива событий и аварийных сообщений хранятся в энергонезависимой памяти графической панели оператора (до 1000 записей).
Экран «Сервис» - отображаются текущие параметры графической панели оператора и IP-адреса подключенных ПЧ.
Управление поворотом ВРК в режиме «Местный»
Заводские испытания СЧР поворота ВРК проведены на производственной площадке концерна «Русэлпром» и подтвердили реализацию заявленных характеристик системы частотного регулирования электропривода поворота винторулевой колонки.
Заводские испытания СЧР поворота ЭДРК-6,5
Инженерный центр «АРТ» поставляет системы частотного регулирования электроприводов винторулевых колонок, одобренные Российским Морским Регистром Судоходства (РМРС).
Предложения Инженерного центра «АРТ»
Полный комплекс работ по системам автоматизации электроприводов поворота винторулевых колонок.
