余巍
摘要:本文介紹一種采用雙葉豎轉式結構形式的開啟橋舊橋電氣系統改造,分析了開啟橋的結構特點,介紹了電氣系統包括控制系統、驅動系統、視頻監控系統的組成,并提出了雙葉豎轉式開啟橋在同步控制、角度和速度控制等方面的關鍵技術,通過改造降低了開啟時噪音,提高了開閉速度,降低了系統的故障和維修率,確保開啟橋的安全穩定運行。
關鍵詞:雙葉豎轉式 電氣系統 同步控制 速度控制
中圖分類號:TM921 文獻標識碼:A 文章編號:1007-9416(2014)12-0015-01
1 概述
現代開啟橋的設計不僅是為滿足陸地和水運兩方面的通行需求,而且也是作為一種地方性的建筑景觀。岐江開啟橋位于中山市區橫跨岐江水道,東接孫文西路與長堤路平交,西與西堤路平交,建于上世紀七十年代末期,為能便利船舶通航和車輛通行,該橋通過改造采用鋼桁結構、開啟形式仍采用原來雙葉豎轉式。
2 機構組成
開啟橋機構主要由設在兩個塔樓內的二臺卷揚提升機構、鋼橋桁架、滑輪機構、鎖定機構以及電氣系統組成。通過卷揚機收放鋼絲繩,帶動動滑輪使活動橋繞其固定軸旋轉,來實現整橋的開啟和合攏。
當開啟橋合攏到位時,通過鎖定機構鎖定,保證活動橋在正常使用時的安全和平穩。鎖定機構包括拱接點裝配及拱座裝配兩部分。當開啟橋的活動橋合攏到位后,拱接點裝配及拱座裝配的配對凹凸半圓組自動定心,使兩半活動橋構成一個穩定承載結構。(如圖1)
3 電氣系統
開啟橋電氣系統主要由控制系統、驅動系統、視頻監控以及安全保護等組成。
3.1 控制系統
控制系統采用AB公司的1769系列可編程控制器PLC作為系統的控制核心,PLC具備強大的數據處理能力和通訊功能。系統采15寸觸摸屏作為監控系統,具有良好的可視性和操作性,用于實現開啟橋狀態顯示、參數設置、故障檢測等功能。
3.2 驅動系統
采用變頻驅動,選用AB公司PowerFlex755變頻器,通過電機上帶有的速度傳感器實現高性能矢量控制。變頻器與PLC之間通過的DeviceNet通訊,實現電機的無極調速,并將電機的轉速、電流、電壓、報警等信息傳遞給PLC進行數據處理和顯示。
3.3 視頻監控系統
開啟橋兩岸各設有三臺高清攝像頭,并帶有夜視功能和自動變焦攝功能,。操控臺設有硬盤錄像機和控制鍵盤,視頻記錄周期時間為15天。操作室內設一臺19〃彩色液晶監視器,畫面可分割切換。攝像頭分別用于卷揚機房監測,路面狀況監測以及水面狀況監測,擴大操作人員的視野,方便安全操作運行(如圖2)。
4 關鍵技術
4.1 同步控制技術
由于開啟橋采用凹凸半圓式鎖定機構,要求在打開或關閉的過程中兩個橋片同步運行,旋轉角度精度≤0.5°。其同步控制采用速度同步和位置同步兩種方式:
速度同步通過速度編碼器反饋電機速度信號給變頻器,變頻器通過內部處理,實現給定速度與實際速度一致(如圖3)。
位置同步先建立開啟橋運行虛擬主軸,兩個橋片運行角度和速度跟隨虛擬主軸運行,出現偏差實時修正,確保同步精度。
4.2 角度控制
開啟橋的繞固定軸運行,其開啟角度決定了開啟的程度。開啟橋運行過程中的變量只有角度和鋼絲繩的長度,兩者之間成函數關系,通過安裝在卷揚機上的絕對值編碼器對鋼絲繩的長度進行計算,其公式如下:
第一步計算鋼絲繩長度:
L1-----鋼絲繩長度;
n1-----第一層鋼絲繩圈數;
n2-----第二層鋼絲繩圈數;
n3-----第三層鋼絲繩圈數;
m1-----鋼絲繩到2層時為1;
m2-----鋼絲繩到第三層時為1;
r-----卷筒直徑;
-----多層直徑修正值。
第二步計算角度:
B----開啟角度;
L2----橋吊點支回轉中心距離;
L3----滑輪中心至回轉中心距離;
L4----鋼絲繩長度與滑輪組倍率比;
4.3 速度控制
開啟橋運行過程中其重心與回轉中心的距離將發生變化,為提高開啟橋的運行效率,設定開啟橋的運行速度曲線,當距離遠時速度降低,當距離近時提高運行速度。
5 結語
目前,岐江開啟橋的改造工作已經完成,通過現代電氣控制技術改造,不僅降低了開啟時噪音,提高了開閉速度,并且大大降低了系統的故障和維修率,確保了開啟橋的安全穩定運行。
參考文獻
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