楊海超

摘 要：隨著我國(guó)科學(xué)水平的不斷提高，社會(huì)大眾對(duì)電力傳動(dòng)系統(tǒng)有了更高層次的要求，抓斗卸船機(jī)電氣傳動(dòng)系統(tǒng)是電力系統(tǒng)的主要設(shè)備之一，在受力、適應(yīng)能力、造價(jià)、出力等方面都有著很大的優(yōu)勢(shì)，如今已經(jīng)在我國(guó)卸船機(jī)領(lǐng)域中占據(jù)了主導(dǎo)地位。抓斗卸船機(jī)電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的構(gòu)造形式多樣，可分為自行小車式和牽引小車式，該文就以抓斗卸船機(jī)電氣傳動(dòng)系統(tǒng)為中心，詳細(xì)論述該系統(tǒng)的關(guān)鍵理論和運(yùn)行特點(diǎn)，對(duì)傳統(tǒng)傳動(dòng)系統(tǒng)的存在一些問(wèn)題進(jìn)行具體分析，并針對(duì)這些問(wèn)題提出可行的改進(jìn)措施。

關(guān)鍵詞：電氣傳動(dòng) 抓斗卸船機(jī) 系統(tǒng)運(yùn)行 系統(tǒng)改造

中圖分類號(hào)：TM92 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）03（c）-0096-01

近幾年，我國(guó)電力行業(yè)取得了飛速的進(jìn)步，發(fā)電行業(yè)以及鋼鐵生產(chǎn)行業(yè)也取得了全新的進(jìn)展，抓斗卸船機(jī)是發(fā)電廠，鋼鐵產(chǎn)業(yè)等領(lǐng)域的主要應(yīng)用設(shè)備，應(yīng)用量逐年提高。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，20世紀(jì)80年代的抓斗卸船機(jī)多以直流調(diào)速系統(tǒng)為主，而隨著我國(guó)控制技術(shù)的不斷發(fā)展，在交流變頻技術(shù)方面取得了一定的成就，同時(shí)，研究表明交流變頻控制技術(shù)在控制能力和額定功率方面與直流調(diào)速系統(tǒng)相比都有著很大的優(yōu)勢(shì)。例如交流變頻系統(tǒng)有著更高的額定功率，交流變頻系統(tǒng)對(duì)變頻單元的控制方式更多樣等，符合大型港口機(jī)械的需要，為電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的進(jìn)一步改造創(chuàng)造了條件。但是由于交流變頻系統(tǒng)的應(yīng)用時(shí)間較短，應(yīng)用水平有限，企業(yè)對(duì)該技術(shù)的使用還不是很嫻熟，該文就從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、理論等幾個(gè)角度對(duì)抓斗卸船機(jī)電氣傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行全方位的敘述。

1 直流調(diào)速與交流變頻調(diào)速的特性比較

1.1 原理比較

直流調(diào)速系統(tǒng)的主要技術(shù)設(shè)備為直流電動(dòng)機(jī)，其基本工作原理為，系統(tǒng)利用晶閘管設(shè)備將交流整合為直流，并通多輸入直流的強(qiáng)度或電壓的改變，將速度信號(hào)，電力信號(hào)與轉(zhuǎn)矩信號(hào)的變化加入到電流的變化之中，從而有效地對(duì)直流電動(dòng)機(jī)輸入電信號(hào)強(qiáng)度的進(jìn)行監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)對(duì)速度進(jìn)行調(diào)節(jié)的目的。而交流變頻調(diào)速系統(tǒng)的主要設(shè)備為半導(dǎo)體設(shè)備，其基本工作原理為系統(tǒng)利用半導(dǎo)體設(shè)備的通斷特性，將其轉(zhuǎn)換為一種電能控制設(shè)備，通過(guò)其工作頻率與工作幅度的改變來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)速度的調(diào)控，并完成交流電機(jī)的啟動(dòng)，運(yùn)行和變頻過(guò)程。綜上所述，直流調(diào)速系統(tǒng)與交流變頻系統(tǒng)的工作原理完全不同，應(yīng)用兩種理論控制系統(tǒng)必須采用一些不同的控制方案，因此有必要對(duì)系統(tǒng)方案進(jìn)行全面改造。

1.2 優(yōu)勢(shì)，劣勢(shì)比較

分析表明，直流調(diào)速系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)為：（1）過(guò)載能力較強(qiáng)，過(guò)載率可達(dá)到150%以上。（2）起動(dòng)力矩較大，有利于恒久運(yùn)作。（3）調(diào)速范圍較大，速度的調(diào)節(jié)空間較大。（4）系統(tǒng)需要采取的原件數(shù)量較少，成本較低。劣勢(shì)為：（1）如果設(shè)備出現(xiàn)故障，整修難度較大。（2）維護(hù)難度高，工作量大，且維護(hù)設(shè)備的檢修頻率較高。（3）防護(hù)等級(jí)較低。而與之相比，交流變頻系統(tǒng)的主要優(yōu)勢(shì)為：（1）維修難度較低，工作量小，維修設(shè)備檢修頻率較低。（2）防護(hù)等級(jí)很高，可達(dá)到IP56。主要劣勢(shì)為：（1）系統(tǒng)過(guò)載能力較差，僅為120%左右。（2）起動(dòng)力矩較小。（3）成本較高。

1.3 工作狀態(tài)比較

（1）直流電機(jī)的基速具有不確定性，可被設(shè)置為200～3 800轉(zhuǎn)/分，額定速度也在于這一范圍之中。而交流變頻調(diào)速系統(tǒng)的基速是固定的，可以為500，1 000，1 500轉(zhuǎn)/分等幾種，而額定速度要小于這些固定值。（2）直流電機(jī)的換向能力較差，在很大程度上抑制了功率的增加。（3）交流電機(jī)的轉(zhuǎn)矩較小，同時(shí)，最大轉(zhuǎn)矩與速度的平方成反比關(guān)系，同樣不利于功率的提升。（4）直流電機(jī)在低速運(yùn)行，長(zhǎng)期運(yùn)行以及恒功率運(yùn)行狀態(tài)下的優(yōu)勢(shì)更明顯。（5）交流電機(jī)的速度變化范圍在輸出功率較大的情況下會(huì)變小。（6）交流變頻電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量要大于直流電機(jī)，在某些機(jī)械設(shè)備的使用上受一定的限制。（7）直流電機(jī)的弱磁速度范圍在有無(wú)補(bǔ)償?shù)臓顟B(tài)下不發(fā)生改變，而交流變頻電機(jī)在兩種狀態(tài)下會(huì)發(fā)生一定變化。

2 抓斗卸船機(jī)電氣傳動(dòng)系統(tǒng)改造方案

2.1 交流變頻調(diào)速改造

如今，我國(guó)計(jì)算機(jī)水平不斷提高，計(jì)算機(jī)技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用到了生產(chǎn)，生活中的各個(gè)角落，自然，電力傳統(tǒng)系統(tǒng)的高效運(yùn)行也離不開計(jì)算機(jī)技術(shù)。數(shù)字化微處理技術(shù)做為計(jì)算機(jī)技術(shù)的一個(gè)重要分支，其發(fā)展已經(jīng)十分成熟，幾乎可以滿足任何傳動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展需要。對(duì)于新時(shí)代的抓斗卸船機(jī)電氣傳動(dòng)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，直流調(diào)速已經(jīng)過(guò)時(shí)，必將被交流變頻調(diào)速所替代。交流變頻有節(jié)約能量，流程簡(jiǎn)單，質(zhì)量高等優(yōu)勢(shì)，是未來(lái)最具發(fā)展前途的調(diào)控手段。具體來(lái)講，將調(diào)速方式改為交流變頻的原因?yàn)椋航涣麟妱?dòng)機(jī)的防護(hù)效果好，能夠減少工作量，提高設(shè)備的統(tǒng)一性和互換性，能夠在很大程度上提高速度調(diào)節(jié)的質(zhì)量。

2.2 數(shù)字化改造

直流調(diào)速系統(tǒng)已經(jīng)從模擬，數(shù)字的混合化調(diào)控模式發(fā)展到了全數(shù)字化調(diào)控。這一發(fā)展方式也為交流變頻調(diào)速系統(tǒng)的改造提供了思路。全數(shù)字化調(diào)控系統(tǒng)的具體優(yōu)勢(shì)為：（1）投資成本低。（2）系統(tǒng)流程簡(jiǎn)單，易于操作，易于理解。（3）能夠?qū)崿F(xiàn)控制的自動(dòng)化與實(shí)時(shí)化。（4）可以繼承數(shù)字信號(hào)保密性好，可靠性好，易于處理等數(shù)字化優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，必須承認(rèn)數(shù)字化調(diào)控系統(tǒng)也具有維護(hù)難度較大等缺點(diǎn)，但是，綜合考慮，全數(shù)字化調(diào)控系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)更強(qiáng)，發(fā)展前景更好，應(yīng)該被納入傳動(dòng)系統(tǒng)改造的重要一環(huán)。

3 結(jié)語(yǔ)

對(duì)早期投產(chǎn)的抓斗卸船機(jī)直流調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行全數(shù)字式直流調(diào)速系統(tǒng)升級(jí)更換改造是較為理想的改造方案，性價(jià)比較高但是，在資金生產(chǎn)允許的情況下，進(jìn)行全數(shù)字式交流變頻調(diào)速系統(tǒng)換型改造也不失為一個(gè)備用方案。

為了提高卸船機(jī)整機(jī)電氣系統(tǒng)的自動(dòng)化控制功能，建議在進(jìn)行電氣傳動(dòng)系統(tǒng)改造的同時(shí)對(duì)PLC系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造，將會(huì)極大地提高其自動(dòng)化控制水平。

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