1.改造背景
7025型挖泥船已有将近15年的发展历史,其中天津港航工程有限公司所有的“港航浚8”就是该挖泥船的典型船舶,随着科技日益发展,该船出厂配置的水下泵综合系统一般都存在如下问题:
1)水下泵控制箱无电机轴承及绕组温度显示器,在设备运行中仅能通过机旁测温对温度进行监控;
2)控制箱无绝缘显示装置,仅能通过手动用绝缘表测量,无法对系统的绝缘进行实时监控。
3)由于系统使用年限较长,有些装置老化损坏。如电动机转速转换装置损坏,不能显示电动机的转速;轴承和绕组温度监视装置经常误动作,导致水下泵系统经常跳闸停泵,设备不能正常运行;马达保护装置也因老化经常误动作,启动困难,为了确保系统顺利运行,暂时只能采取短接保护装置,同时人员密切监视其负载情况。
如果通过单纯的采购原厂进口配件来处理上述问题,一般会存在原厂备件停产、采购周期长、维修成本高等问题,因此需制定方案对原系统进行国产化改造
2.系统优点:
1)完全替代已经停产的进口马达保护单元MSP4和温度控制单元RTD3,实现国内备件采购;
2)经济性价比更高,使用相当于MSP4价格的成本同时实现MSP4和RTD3的功能;
3)显示信息更形象、更全面;触摸屏显示信息包括电机运行数据和所有10路PT100检测温度值;
4)操作更人性化,更简便,直接在触摸屏上可以实现所有必要参数设定;
5)模块数量减少,系统更节能,发热量更小;
6)安装方便,对原有系统的改动量小;
3.系统简介:
1)系统结构:
a)系统包括:触摸屏显示面板、控制器、电流互感器;
b)替代原有1件MSP4、1件MSP4-MONITOR、4件RTD3、1件RTD3-MONITOR;
2)系统功能:
A.触摸屏:
a)显示电机运行信息
b)显示电机和发电机的绕组及轴承温度
c)设置电机运行保护参数
d)设置电机和发电机绕组及轴承温度报警及故障值
B.控制器:
a)收集10路温度传感器信号
b)收集电机运行数据
c)处理温度传感器数据生成报警及故障输出信号
d)处理电机运行数据,输出电机保护及运行状态信号
4.系统详细功能
(1)原系统功能:
① 温度控制单元:
a.系统共包含10组温度检测单元,每块RTD3模块连接2组或3组温度传感器,系统共需要4块RTD3模块才能够实现温度检测及控制;
b.系统仅配备一块RTD3-MONITOR,可分别实现对各个模块的温度报警及故障值设定,并分别显示对应模块连接温度传感器检测到的温度数值;
c.各个模块对连接到模块本身的2组或3组温度传感器进行监视及控制,在温度达到对应设定报警及故障值后,触发报警及故障继电器动作,输出信号给控制系统;
② 电机保护单元
a.系统安装一块MSP4控制器及MSP4-MONITOR显示器
b.MSP4通过互感器检测电轴系统动力电流并输出标准4~20mA信号显示实时电流值
c.MSP4监测电轴动力电流,并实现以下功能监测:
A.延时介入控制
B.过载
C.堵转
D.启动限制
E.自动复位
F.温度传感器故障及断线
G.短路检测
(2)(HSDtec-E-MSP&RTD)替换系统功能:
① 温度控制单元:
d.系统共包含10组温度检测单元,由独立一块模块实现所有10组温度检测及控制;
e.系统仅配备一块显示单元,可同时实现对所有10组模块的温度报警及故障值设定,并同时显示所有10组温度传感器检测到的温度数值;
f.唯一控制器同时实现对所有10组温度传感器的监视及控制,在温度达到对应设定报警及故障值后,触发报警及故障继电器动作,输出信号给控制系统;
③ 电机保护单元
a.检测电轴动力3相电流值;
b.输出标准4~20mA电流信号实时显示电轴电流值;
c.在触摸屏显示器上显示10组温度值的同时,显示电轴动力电流值及运行状态;
d.实现以下监测及控制功能,并输出相应故障报警:
A.延时介入控制
B.过载
C.堵转
D.启动限制
E.自动复位
F.温度传感器故障及断线
G.短路检测
H.缺相检测
I.反相检测
5.电气特性
(1)电气参数
① 控制器② 温度输入模块
③ 电流检测模块
④ 显示模块:
6.功能设置
(1)主界面中显示内容
① 电轴系统电流值;单位A;
② 电机绕组温度;单位℃:
③ 电机轴承温度;单位℃:
④ 发电机绕组温度;单位℃:
⑤ 发电机轴承温度;单位℃:
⑥ 滚动报警条;单位℃:
⑦ 复位按钮;只有在停机并且报警消除后,后才能够将报警复位;
(2)参数设定界面
① 马达保护参数设定
a.延时保护时间;电轴启动瞬间,电轴电流>1.5倍的额定电流,此时屏蔽保护功能一段时间;设定时间单位为ms,具体时间为输入值乘以10ms;
b.启动间隔时间;电轴停机后,电机和发电机需要一定时间冷却,防止下次启动过程中烧毁电机或发电机;单位为分钟,具体时间为输入分钟数;
c.过载电流;包括过载电流设定值和延时参数设定值;当实际电流值大于等于输入设定过电流值后,系统延迟一段时间输出故障;电流设定值为额定电流的倍数,延迟时间单位为ms,具体时间为输入数值乘以10ms;
d.堵转电流;包括堵转电流设定值和延时参数设定值;当实际电流值大于等于输入设定堵转电流值后,系统延迟一段时间输出故障;电流设定值为额定电流的倍数,延迟时间单位为ms,具体时间为输入数值乘以10ms;
e.电流互感器变比;实际装配电流互感器变比参数;
f.电机额定电流In;电机铭牌显示额定电流值,单位A;
② 温度设定
a.电机绕组温度和故障值设定
b.电机轴承温度和故障值设定
c.发电机绕组温度和故障值设定
d.发电机轴承温度和故障值设定
对该水下泵综合系统国产化改造后,该监控系统不用提前采购备件,遇到故障可及时订货更换,无论从周期,价格,稳定性等都优于原装进口方案,在港航浚8水下泵综合系统国产化改造完成后,进行充分调试,模拟各项故障,实现自行快速恢复,形成一套稳定高效的水下泵综合系统,达到单次故障处理时间不超过12小时的目标,并应用于“天津港北疆港区C段智能化集装箱码头工程”。
参考文献:【1】中国疏浚协会 中国疏浚2011;【2】挖泥船与疏浚业发展现状及研究
机械工程师201706 ;【3】绞吸式挖泥船施工与管理 北京:中国水利水电出版社200512;