宜科重載大軸套型編碼器在北京起重運輸機械設計研究院垃圾吊車項目的應用
1 前言
? ? 隨著國內工業化的發展和人民生活水平的提高，工業及生活化垃圾日益加劇，并以年增長率8%~10%的速度增長。垃圾危機迫使人們積極應對，合理科學的解決這一問題，使之縮少化、能源化、環保化。而垃圾發電產業正是將垃圾通過特殊工藝處理，合理利用，從而節約不可再生資源，實現電能的轉換。?
? ? 在焚燒作業過程中，垃圾需要通過抓運、攪拌、倒垛、投料、稱重等一系列工序，最終進入到焚燒爐中，完成整個的工藝流程。這些工作全部需要垃圾吊車來完成，所以垃圾吊的精確控制在整個垃圾發電過程中就顯得尤為重要。
? ? 目前市場上大多企業仍采用簡單的繼電器——接觸器和PLC構成的手動（半自動）控制系統，其工作效率低，運行穩定性差、安全性無法保證。北京起重運輸機械設計研究院，從現代控制理論與技術出發，結合垃圾吊的實際應用，設計出的自動控制系統，可實現整個垃圾吊工藝流程的遠程控制、自動運行，來替代傳統的手動控制。
? ? 宜(yi)(yi)科(ke)專注于起重機械(xie)領(ling)域行業(ye)化(hua)編(bian)碼器的(de)應(ying)用開發，量(liang)身(shen)打造的(de)高(gao)性價比產品，其(qi)先(xian)(xian)進的(de)自動(dong)化(hua)控制解決(jue)方案(an)已得(de)到了(le)廣(guang)泛應(ying)用。宜(yi)(yi)科(ke)編(bian)碼器運行穩定，反(fan)饋精確，傳輸距(ju)離遠及(ji)安全(quan)系數高(gao)，保證(zheng)了(le)垃圾吊(diao)走(zou)位(wei)定位(wei)準確，實(shi)現了(le)實(shi)時位(wei)置閉環(huan)反(fan)饋控制，保證(zheng)了(le)設備的(de)安全(quan)性，改善了(le)工人(ren)的(de)操作條件，提高(gao)了(le)發電廠(chang)的(de)經濟效益。宜(yi)(yi)科(ke)通(tong)過大軸套(tao)型增量(liang)及(ji)絕對值編(bian)碼器所提供的(de)完美(mei)產品解決(jue)方案(an)確定了(le)在該(gai)行業(ye)的(de)領(ling)先(xian)(xian)地位(wei)。
2 垃圾吊控制系統
? ? 垃圾吊一般采用雙梁抓斗橋吊，它由大、小車運行機構，起升機構等設備組成，使用六瓣雙繩抓斗，主要擔負焚燒爐進料斗的供料和坑內垃圾的搬運、攪拌和堆放等任務。其電氣控制系統采用工業控制計算機+可編程控制器(PLC)+現場總線為控制核心，編碼器和變頻器為主要檢測元件和驅動裝置。通過天車驅動電機軸同軸安裝的編碼器測得天車的位置信息，由PLC采集后通過現場總線送給控制計算機，同時計算機輸出控制信號給變頻器，驅動電機帶動天車和垃圾吊運行。
3 垃圾吊項目實施方案
3.1 方案實施目標
? ? 垃圾吊車的控制系統由西門子S7-300 主站、Profibus 現場總線和分布式從站構成。主站設在控制柜里，從站設在起重機上和操作柜上，通過Profibus 建立通訊聯系。系統可以實現投料及稱重、攪拌和倒垛、清理、自動控制等功能。
3.2 現場實際使用中遇到的問題
? ? 與普通吊車相比，垃圾吊車在使用運行中容易存在下列問題：
（1）垃圾滲瀝液存在很強的腐蝕性，坑內存在甲烷等可燃性氣體，多粉塵。這些污染物進入電氣設備內部，容易造成元器件腐蝕及短路等故障。
（2）垃圾坑由于防止臭氣泄漏的目的，其密封性很強，加之垃圾發酵產生的熱量，就直接造成夏季坑內溫度很高，吊車長時間處于高溫運行的狀態。這樣普通檢測設備在這種高溫環境下不但不能無法長期運行而且也無法提供精確的輸出測量信號。
（3）垃圾吊上使用的編碼器一般都裝配在驅動電機后端，距離PLC等接收設備距離較遠，尤其大型垃圾吊車整個傳輸距離可以達到400米左右，這樣普通編碼器根本無法實現。
（4）由于設備長時間往復運行，在電機正反轉切換等工況下，震動較大，容易造成設備故障。
? ? 有鑒于此，垃圾吊車的工作環境十分惡劣，為多粉塵、高溫、高濕和高腐蝕性氣體環境，同時伴隨大負載且遠距離信號轉輸等問題，所以編碼器的選擇使用也就尤為重要。
4 宜科編碼器提供完美產品解決方案
? ? 項目中根據垃圾吊車的大小、項目投入的比重以及技術要求等因素，來選擇編碼器的種類，即增量型或絕對值多圈型編碼器，每部車上至少會用到三臺編碼器，來用做空間定位使用。
? ? 增量型編碼器性價比較高，通過脈沖信號計量運算得到所需的位置信息。但存在一旦斷電，所有記錄信息全部清零，需要重新恢復初始狀態的問題。而絕對值編碼器雖然價格略高，但其通過每個位置的專有碼值直接反饋絕對位置，斷電后重新上電，位置不會更改，設備可以直接繼續運行。
? ? 目前市場上存在的普通編碼器，在大軸套重載領域，雖然在高震動模式下工作，可以保證較好的徑向和軸向力。但其普遍存在著防護等級不高，抗溫度干擾性能較差，尤其在傳輸距離上很難保證300米以上信號輸出的穩定可靠性。宜科根據垃圾吊作業環境，高溫、高濕和高腐蝕性氣體伴隨多粉塵的特點，同時深入研究長距離電氣傳輸信號穩定及防干擾的問題，在保留原產品自身結構緊湊、抗沖擊性能優越的基礎上，推出EV100P、HV115R等重載增量型編碼器，以及SAM90P大軸套絕對值多圈編碼器，可以滿足上述工況的特殊需求，在這一領域具有獨特優勢，產品特點如下：
◆ 軸套安裝，節約空間。
◆ 金屬外殼，可以承擔較高徑向力和軸向力負載。
◆ 采用高穩定性的光學二極管采集技術，配合IC-Hause驅動電路技術確保產品長距離傳輸穩定運行。
◆ 最高IP67防護等級設計，保證粉塵及其它腐蝕性氣體有效隔離，延長產品使用壽命。
◆ 產品可在-40-+85℃寬泛的環境溫度下穩定運行，提供精確的信號輸出。
◆ 電氣輸出具備反接保護和短接保護，提高產品可靠性。
◆ 絕對值編碼器單圈分辨率可達16384，滿足現場精確控制要求。
◆ 多種電氣接口輸出，包(bao)括并口、SSI、總線(xian)型等。
5 項目使用效果
? ? 以某項目為例，垃圾吊主要負責垃圾電廠前處理間垃圾的堆料、倒料、投料等工作，起重量為10t、跨度為28m、配備的電動液壓抓斗為5m3、生產率為1000t/d。整個項目實施完成后，對位置控制系統進行了測試，測試采用設備帶載往復運動，HMI畫面監控具體位置值，檢測測量與實際位置的偏差值。
? ? 測(ce)(ce)試結果(guo)(guo)顯(xian)示(shi)，編碼器(qi)反饋信號(hao)穩定(ding)，計量數值精(jing)確。在高溫粉(fen)塵(chen)工業環(huan)境下，信號(hao)可以正(zheng)常輸出(chu)不受影響，經(jing)過兩(liang)年以上的現場(chang)使用(yong)觀測(ce)(ce)，編碼器(qi)運(yun)行效果(guo)(guo)穩定(ding)，輸出(chu)信號(hao)無差異性(xing)突變(bian)，滿足用(yong)戶的應用(yong)需求。
6 結束語
? ? 最近幾年國內垃(la)(la)(la)(la)(la)圾(ji)(ji)(ji)焚(fen)(fen)燒(shao)(shao)發(fa)電(dian)行(xing)(xing)業蓬(peng)勃發(fa)展，越來越多(duo)的(de)(de)垃(la)(la)(la)(la)(la)圾(ji)(ji)(ji)焚(fen)(fen)燒(shao)(shao)廠(chang)(chang)開始新建(jian)和(he)投(tou)入運行(xing)(xing)。垃(la)(la)(la)(la)(la)圾(ji)(ji)(ji)吊車是垃(la)(la)(la)(la)(la)圾(ji)(ji)(ji)焚(fen)(fen)燒(shao)(shao)廠(chang)(chang)垃(la)(la)(la)(la)(la)圾(ji)(ji)(ji)供料系統(tong)的(de)(de)核心(xin)設備，承擔著搬(ban)運、攪(jiao)拌(ban)物料及向垃(la)(la)(la)(la)(la)圾(ji)(ji)(ji)焚(fen)(fen)燒(shao)(shao)爐供料等工(gong)作。由于工(gong)作環境條(tiao)件惡劣(lie)，維(wei)修(xiu)保養困難，工(gong)作負荷繁(fan)重，垃(la)(la)(la)(la)(la)圾(ji)(ji)(ji)吊車非常容易(yi)發(fa)生故障(zhang)。一旦發(fa)生故障(zhang)，將嚴重影響垃(la)(la)(la)(la)(la)圾(ji)(ji)(ji)焚(fen)(fen)燒(shao)(shao)爐的(de)(de)供料，嚴重時甚至造成垃(la)(la)(la)(la)(la)圾(ji)(ji)(ji)焚(fen)(fen)燒(shao)(shao)廠(chang)(chang)的(de)(de)停(ting)運，所以(yi)編碼(ma)器(qi)作為工(gong)作位置檢測的(de)(de)核心(xin)部件，其(qi)選(xuan)擇就顯得格外重要。目(mu)前，宜科(ke)(ke)推出的(de)(de)起重行(xing)(xing)業專業編碼(ma)器(qi)，機械使用(yong)壽命持久，電(dian)氣性(xing)能穩定，獨特(te)的(de)(de)電(dian)路設計保證(zheng)長距離信號輸出精(jing)度，高防護等級配合寬泛(fan)的(de)(de)環境使用(yong)溫度設計，可以(yi)保證(zheng)產品在這一領(ling)域內的(de)(de)主導地位，充分(fen)體現了宜科(ke)(ke)公司專業化、行(xing)(xing)業化、定制化的(de)(de)產品創(chuang)新精(jing)神。
