Автоматизация электропривода поворота винторулевой колонки
Электрические винторулевые колонки (ВРК) незаменимы на судах, осуществляющих маневрирование в ограниченном пространстве. Характеристики системы электродвижения при этом во многом определяются работой электропривода поворота колонки.
Портовые буксиры с винторулевыми колонками
Инженерный центр «АРТ» разрабатывает и поставляет автоматизированные системы частотно-регулируемого привода поворота винторулевых колонок, включая проектирование, разработку программного обеспечения, изготовление низковольтного комплектного устройства системы частотного регулирования, шеф-монтаж оборудования на судне, интеграцию системы частотного регулирования (СЧР) поворота ВРК в САУ пропульсивного комплекса, швартовые и ходовые испытания.
Первый подобный проект реализован в июле 2020 года для ЭДРК-6,5 производства концерна «Русэлпром».
Подробнее - Концерн «Русэлпром». Системы частотного регулирования электроприводов винто-рулевых колонок
Пример поворотной части винторулевой колонки с гребным двигателем
В настоящее время работа ведется по ВРК для гребных установок разных поставщиков. Во всех случаях в объём поставки Инженерного центра «АРТ» входит прикладное программное обеспечение для контроллеров и панелей постов оператора. Программирование осуществляется на оборудовании Mitsubishi, Siemens, GE, Allen-Bradley, а также на отечественных контроллерах Regul (Екатеринбург).
Экран разработчика ПО частотно-регулируемого привода поворота ВРК на контроллерах Regul
Механическая часть системы поворота ВРК различается по конструктивным решениям, но обычно включает цилиндрический редуктор с несколькими шестернями, соединенными с мотор-редукторами.
Фрагмент конструкции привода поворота ВРК
С точки зрения электропривода, принципиальным является количество двигателей, осуществляющих вращение зубчатого колеса поворотной части колонки (обычно применяется от четырех до шести двигателей). Каждый двигатель управляется преобразователем частоты и в системе многодвигательного привода может быть «ведущим» или «ведомым». Ниже приведены примеры графиков переходных процессов в приводе поворота, полученные на разных скоростях и углах поворота винторулевой колонки.
Параметры «ведущего» привода при перекладке с борта на борт на разных скоростях
«Ведущий» двигатель работает по заданию скорости, передаваемого с одного из постов управления колонкой. В начале переходного процесса при трогании механизма поворота отмечаются броски тока и момента. После «подхвата» ведомыми двигателями, момент и ток ведущего двигателя снижаются.
Параметры «ведомого» привода при перекладке с борта на борт на разных скоростях
«Ведомые» двигатели отрабатывают задание по моменту, формируемое в локальной СЧР ВРК. Это задание определяется, в частности, количеством доступных двигателей в системе частотного регулирования. При этом учитывается информация от энкодеров на валах двигателей, датчика угла поворота на зубчатом колесе поворотной части колонки, ограничителей момента и др. Задание момента передается на все ведомые частотно-регулируемые приводы. Величина задания рассчитывается исходя из общего количества двигателей, задействованных в приводе поворота.
Основной режим работы электропривода поворота - повторно-кратковременный. Продолжительность работы двигателей определяется требуемым для совершения маневра судна углом поворота ВРК и скоростью поворота. Последняя регулируется выходной частотой преобразователей частоты.
Параметры «ведущего» привода при перекладке с борта на борт на большой скорости
В локальной СЧР ВРК задаётся также предельное допустимое значение угла поворота ВРК в соответствии с текущим режимом судовождения.
При управлении с местного пульта (в аварийном режиме) преобразователи частоты реагируют непосредственно на дискретные и аналоговые сигналы.
Параметры одного из «ведомых» приводов при перекладке с борта на борт на большой скорости
Основная функция СЧР - управление угловым положением ВРК. Сигналы управления передаются по локальной сети от штурвала, маневренных консолей, системы динамического позиционирования и др. СЧР поворота регулирует скорость перекладки, ускорение в переходных режимах, осуществляет точное позиционирование и удержание механизма в заданном положении.
Одной из специфических задач электропривода, решаемых в СЧР поворота ВРК, является сохранение работоспособности системы при изменении состава работающих электродвигателей. При отключении одного (или нескольких) двигателей нагрузка автоматически перераспределяется на оставшиеся в работе машины и функционирование привода поворота не нарушается. В наиболее тяжелой ситуации поворот ВРК может осуществляться одним двигателем, с ограничением по углу и скорости поворота.
При разработке СЧР поворота ВРК, предназначенной для установки на суда ледового класса, предусматривается защита от повреждений при движении во льдах. Это достигается введением дополнительных ограничений по крутящему моменту.
СЧР электропривода поворота ВРК выполняет, в том числе, самодиагностику элементов, определение неисправностей, регистрацию пороговых значений переменных, ведение архивов и др.
Предложения Инженерного центра «АРТ»
Полный комплекс работ по системам частотного регулирования электроприводов поворота винторулевых колонок.
