专利名称：起重机减振系统的制作方法
技术领域：
通常使用集装箱起重机作为装卸装置对集装箱船进行装卸作业。通过集装箱起重 机在水侧从船上吊起集装箱，利用行车运动将其送向岸边放下，然后再从这里运走。当行车 运动时，会激励集装箱起重机在行车行进方向发生振动。视集装箱起重机的结构型式和大 小而定，这种振动的幅度可能会达到一米。风力还会强化这种振动。
背景技术：
除此之外，在吊起和放下集装箱时还要注意公差限度。在船中或岸上吊起或放下 集装箱时，通常可以允许大约IOmm以下的偏差。如果集装箱起重机振动过于强烈，则必须 等待减振到能够允许的最小值，才能继续进行装卸作业。在集装箱转运过程中，这种等待会 耗费许多时间，并且会因此而产生并非所愿的附加费用。如果要减小集装箱起重机的振动，可以采用的方式例如有建造更加稳定的龙门 架。单纯采用更厚的钢板并不足以达到目的。为了设计更加稳定的龙门架，通常必须改变 跨距、横截面以及集装箱起重机上的通过高度。但这在许多集装箱起重设备中是特别棘手 的问题。除了改变集装箱起重机的结构之外，也可以使用减振器(Tilger)。减振器通常包 括具有弹性元件的阻尼器，其核心作用元件是与被减振对象反向振动的自身振动质量。对 集装箱起重机的减振器进行调整使其与起重机振动频率相一致。振动质量与阻尼器共同构 成摆锤，起重机振动的动能被传递给摆锤，通过摆锤将其阻尼。减振器的摆锤质量越大，则 减振器愈加有效，因为较大的质量可以传递较高的力。但是为了有效减振，在集装箱起重机 中需要重量在几十吨范围内的非常大的振动质量。
发明内容
本发明的任务在于，提供一种便于集成在集装箱起重设备之中有效使起重机架 减振的系统。采用具有权利要求1所述特征的一种系统，即可解决这一任务。相关从属权利要 求所述均为本发明的有益改进实施方式。本发明所述的集装箱起重机减振系统包括可以安装在起重机架上的振动传感器， 此外在还有可以安装在起重机架上的直线电机；本发明所述的系统还包括可以通过直线电 机移动的、并且可以与起重机架机械耦合的质量；此外还设有控制装置，其被测量输入端与 振动传感器相连，并且其控制量输出端与直线电机相连。可通过直线电机移动的质量仅为 传统型被动减振器的振动质量的几分之一。除此之外，基本上可以在不对集装箱起重机进 行结构改动的情况下将本发明所述的系统集成在现有设备之中。
以下将根据附图所示的一种实施例，对本发明进行详细解释。附图如下图1设有主动减振系统的集装箱起重机的示意图。
具体实施例方式附图所示的集装箱起重机包括用来使起重机架减振的系统，其具有安装于起重机 架21上的振动传感器11。速度受控的直线电机14安装在与起重机架21相连的悬臂22 上，行车23连同通过吊具25固定的集装箱26可以沿着该悬臂在码头设备31和集装箱船 的水侧的靠泊区32之间运动。直线电机14可以在行车23的行进方向运动。在直线电机 14上固定了可以通过直线电机14沿着行车23的行进方向24运动、并且通过直线电机14 以及悬臂22与起重机架21机械耦合的质量15。除了布置在悬臂22上之外，也可以将直线 电机14与质量15安装在集装箱起重机的桥架上。在悬臂22或桥架上安装配重27，用于稳 定起重机架21。除此之外，起重机架减振系统还包括控制装置13，其被测量输入端通过滤波器12 与振动传感器11相连。控制装置13的控制量输出端与直线电机14相连，并且构造用于将 速度额定值Vui传输给集成在直线电机13之中的速度控制器。此外附图所示的减振系统 还包括用来对直线电机14进行控制、换向的直线测量系统。作为对速度控制器的补充或替 代，可以配置配属于直线电机14的电流控制器或者力控制器。在这种情况下，可通过控制 装置的控制量输出端，将力额定值或电流额定值传输给力控制器或电流控制器。振动传感器11和控制装置13之间的滤波器12与起重机架21的振动频谱相一致， 并且也可以用来处理例如振动传感器11所采集的测量信号。除此之外，振动传感器11还 构造用于检测行车23行进方向24中的振动。速度受控的直线电机14将质量15加速，使得产生反作用于起重机架21的补偿运 动。与质量15的加速方向相反的力通过悬臂22作用于起重机架21，可将其用来给起重机 架21和悬臂22减振。直线电机14的运动保持在受限的范围内，并且通过控制装置13的 设置以及通过运动的质量15根据规定的边界条件进行改变。例如可以利用干扰优化设置或者阻尼优化设置来实现直线电机的速度控制。所谓 阻尼优化设置，指的是根据起重机架21或悬臂22的待减振的振动频率，对集成在直线电机 14中的速度控制器的参数进行设置。这样即使没有传感器信号，或者没有通过控制装置13 进行控制的情况下，直线电机14和质量15也能作为被动减振器进行工作。例如可以基于 软件根据直线电机14所移动的有效质量15，对集成有速度控制器的直线电机14的控制刚 度(Regelsteifigkeit)进行设置。利用进行减振的上级的控制装置13使得直线电机14 变成主动减振器。与被动减振器相比，采用主动减振器可以显著减小有效质量15。在本实施例中，速度控制器包括比例积分控制器，其增益Kp和积分时间 (NachstellzeiOT,被设置为与起重机架21的谐振频率&相关并且与直线电机14移动的 质量％ 相关的值。通过增益Kp和积分时间(Nachstellzeit)、确定速度受控的直线电机 14的控制刚度Ckk Creg
1 N根据直线电机14移动的质量％M进行阻尼优化设置时，可适当选择该控制刚度 CKEe，使得直线电机14的频率和起重机架或悬臂22的谐振频率4相当
权利要求
1.起重机减振系统，包括-能安装在起重机架上的振动传感器，-能安装在起重机架上的直线电机，-能通过直线电机移动并且能与起重机架机械耦合的质量，-控制装置，其被测量输入端与振动传感器相连，并且其控制量输出端与直线电机相连。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，设有对直线电机进行控制和换向的直线测量系统。
3.根据权利要求1或2所述的系统，其中，设有配属于直线电机的速度控制器，且通过 控制装置的控制量输出端传输的控制量是用于速度控制器的速度额定值。
4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述速度控制器包括比例积分控制器，其增益和 积分时间被设置为与起重机架的谐振频率并且与直线电机移动的质量相关的值。
5.根据权利要求1或2所述的系统，其中，设有配属于直线电机的电流控制器和/或力 控制器，并且通过控制装置的控制量输出端传输的控制量是用于力控制器和/或电流控制 器的力额定值和/或电流额定值。
6.根据权利要求1或2所述的系统，其中，设有配属于直线电机的速度控制器和配属于 直线电机的电流控制器和/或力控制器，并且通过控制装置的控制量输出端传输的控制量 是用于力控制器或电流控制器的速度额定值和力额定值和/或电流额定值。
7.根据权利要求1 6中任一项所述的系统，其中，设有配属于直线电机的级联控制系 统，其包括电流控制器和/或力控制器、速度控制器和位置控制器连带能设置参数的控制 回路环节。
8.根据权利要求7所述的系统，其中，速度控制器这样进行参数设置，使得形成可根据 振动频率和阻尼设置参数的可振动的系统，其作为减振器起作用。
9.根据权利要求1 8中任一项所述的系统，其中，处理振动被测量的控制装置这样进 行参数设置，使得近似产生在空间中可在直线电机的作用点预先设定的绝对阻尼。
10.根据权利要求9所述的系统，其中，配属于直线电机的位置控制器和/或速度控制 器这样进行参数设置，使得可在直线电机的作用点预先设定的绝对阻尼得以保持，同时保 证直线电机在确定的工作范围内运动。
11.根据权利要求1 10中任一项所述的系统，其中，在振动传感器和控制装置之间设 有滤波器，其与起重机架的振动频谱相一致。
12.根据权利要求1 11中任一项所述的系统，其中，其中振动传感器构造用于检测起 重机的行车的行进方向上的振动。
13.根据权利要求1 12中任一项所述的系统，其中，其中直线电机构造用于在行进方 向上移动起重机的行车。
14.根据权利要求1 13中任一项所述的系统，其中，所述能与起重机架机械耦合的质 量被安装在直线电机上。
15.根据权利要求1 14中任一项所述的系统，其中，直线电机被安装在起重机的桥架上。
16.根据权利要求1 14中任一项所述的系统，其中，直线电机被安装在起重机的悬臂上。
全文摘要
一种起重机减振系统，包括可以安装在起重机架上的振动传感器。此外在还有可以安装在起重机架上的直线电机。本发明所述的系统还包括可以通过直线电机移动的并且可以与起重机架机械耦合的质量。此外还设有控制装置，其被测量输入端与振动传感器相连，并且其控制量输出端与直线电机相连。
文档编号B66C13/22GK102092638SQ20101062499
公开日2011年6月15日 申请日期2010年11月30日 优先权日2009年11月30日
发明者E·舍费尔斯, U·勒德拉 申请人:西门子公司