顧正歡

摘 要：近幾年，港口起重機(jī)能量運(yùn)行結(jié)構(gòu)以及運(yùn)行質(zhì)量受到了社會(huì)各界的關(guān)注，相關(guān)管理人員要針對(duì)具體問(wèn)題進(jìn)行集中處理，切實(shí)維護(hù)工程項(xiàng)目的運(yùn)行方針，對(duì)于諧振系統(tǒng)和能量，要在尋找產(chǎn)生原因的基礎(chǔ)上，提出相應(yīng)的管控措施。文章從港口起重機(jī)能量回饋系統(tǒng)的運(yùn)行模型入手，對(duì)港口起重機(jī)能量回饋引起的內(nèi)網(wǎng)諧波問(wèn)題以及應(yīng)對(duì)措施展開(kāi)了討論，旨在為相關(guān)項(xiàng)目管理人員提供有價(jià)值的參考建議。

關(guān)鍵詞：港口起重機(jī)；能量回饋；內(nèi)網(wǎng)諧振

在港口應(yīng)用起重機(jī)，不僅能有效提升工作效率，也能進(jìn)一步提高工作質(zhì)量。一般而言，港口使用的起重機(jī)都是60t位以上的，基本體積是標(biāo)箱體積。在對(duì)其進(jìn)行調(diào)控和管理過(guò)程中，為了進(jìn)一步保證其運(yùn)行速度貼合實(shí)際需求，就會(huì)將其貨物運(yùn)輸高度調(diào)整在100m左右，并且時(shí)間要在15s以下，要保證這種操作有序進(jìn)行，就要將整體設(shè)備的起吊功率控制在4000千瓦左右。但是，需要注意的是，在起重機(jī)放下貨物的過(guò)程中，當(dāng)其距離降至70m，整體設(shè)備的重力勢(shì)能在42000kJ左右，能量回饋約為4200kW，若是不能有效控制，則會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)產(chǎn)生非常嚴(yán)重的后果。

1 案例分析

某港口6態(tài)集裝箱式起重機(jī)，主要負(fù)責(zé)三個(gè)集裝箱停泊位置，能?？繕?biāo)準(zhǔn)貨柜在1700的標(biāo)準(zhǔn)裝載量船舶，三臺(tái)起重機(jī)每個(gè)小時(shí)工作的貨柜數(shù)量在45個(gè)左右，其中的兩臺(tái)起重機(jī)在合作模式下進(jìn)行卸貨裝貨，能在40個(gè)小時(shí)以內(nèi)有效完成貨物的完全替換。為了進(jìn)一步提升系統(tǒng)的節(jié)能效果，技術(shù)人員在實(shí)際操作過(guò)程中，都是利用增加起吊速度的方式保證項(xiàng)目運(yùn)行的常規(guī)化。起重機(jī)內(nèi)部主要利用渦輪蝸桿結(jié)構(gòu)，并配以28倍的行星輪系統(tǒng)。盡管在輪間摩擦過(guò)程中，已經(jīng)有部分能量出現(xiàn)了損耗，然而，回饋能量依然會(huì)達(dá)到1200kW左右，對(duì)于內(nèi)網(wǎng)電網(wǎng)會(huì)產(chǎn)生一定的影響。

2 港口起重機(jī)能量回饋系統(tǒng)的運(yùn)行模型

在實(shí)際工作開(kāi)展過(guò)程中，由于港口工作對(duì)于相關(guān)項(xiàng)目的運(yùn)行效率較為看重，因此，一般在貨物停留在港口約2天內(nèi)，就要對(duì)燃油以及物資進(jìn)行集中的補(bǔ)給，并且有序完成卸貨操作。目前，針對(duì)10萬(wàn)t級(jí)別的貨輪，需要1700左右的標(biāo)準(zhǔn)貨柜，而起重機(jī)系統(tǒng)要在較短的時(shí)間內(nèi)將其卸入到1700個(gè)貨柜中。較為先進(jìn)的技術(shù)能保證在一分鐘內(nèi)完成卸貨工作，但是國(guó)產(chǎn)起重機(jī)還有一定差距，為了有效控制卸貨時(shí)間，要求起吊時(shí)間和下降卸貨時(shí)間都控制在15s以內(nèi)。

基本的運(yùn)行模型中，起重機(jī)主要分為前置起重機(jī)和后置起重機(jī)，前置起重機(jī)主要負(fù)責(zé)的就是貨物裝船，而后置起重機(jī)主要負(fù)責(zé)的就是卸貨操作，在貨物裝載貨柜的數(shù)量達(dá)到100個(gè)到150個(gè)時(shí)，前置起重機(jī)和后置起重機(jī)進(jìn)行對(duì)調(diào)。

3 港口起重機(jī)能量回饋引起的內(nèi)網(wǎng)諧波問(wèn)題

港口起重機(jī)在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，電纜接入具有諧波的電網(wǎng)，就會(huì)出現(xiàn)內(nèi)網(wǎng)諧波分布結(jié)構(gòu)變動(dòng)的問(wèn)題，究其原因，主要是由于兩者結(jié)構(gòu)和運(yùn)行參數(shù)都存在嚴(yán)重的不一致，特別是在電纜分布中，電容會(huì)不定時(shí)的吸收或者是發(fā)送諧波電流。尤其在電纜的電容結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)阻抗結(jié)構(gòu)發(fā)生匹配的過(guò)程中，諧波電流的內(nèi)部成分被有效放大。

由于港口起重機(jī)的運(yùn)行模式是LC回路，具體結(jié)構(gòu)較為完整，但是，其運(yùn)行模型卻并不對(duì)稱，并不能形成有效的小阻尼LC回路，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，也就導(dǎo)致整體設(shè)備會(huì)出現(xiàn)6個(gè)周期到8個(gè)周期的LC震蕩波結(jié)構(gòu)，需要相關(guān)技術(shù)人員對(duì)回饋系統(tǒng)進(jìn)行精細(xì)化分析，并對(duì)其來(lái)源進(jìn)行深度挖掘。第一，主要是在貨物下降時(shí)，最大的能量源就是貨物的重力勢(shì)能，在鼠籠電動(dòng)機(jī)的電磁環(huán)境中，相應(yīng)的重力勢(shì)能可以直接轉(zhuǎn)化為電能，進(jìn)入到內(nèi)網(wǎng)的諧波就是LC串聯(lián)環(huán)境的充分諧振波。值得注意的是，正是由于這個(gè)諧振波，會(huì)給系統(tǒng)帶來(lái)5倍甚至以上的饋電電壓。第二，在起重機(jī)運(yùn)行中，由于實(shí)際操作會(huì)導(dǎo)致其接觸器出現(xiàn)頻繁啟動(dòng)-停止操作，若是系統(tǒng)內(nèi)部使用的是星三角形換向軟啟動(dòng)機(jī)制，則啟動(dòng)電流較大，在電流出現(xiàn)斷電操作后，等效電容和等效電感之間就會(huì)出現(xiàn)大量的LC諧振，正是由于這些諧振，使得系統(tǒng)內(nèi)出現(xiàn)3倍或者以上的饋電電壓。第三，在系統(tǒng)中影響因素和影響效果最大的就是停電問(wèn)題，會(huì)導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)內(nèi)部的電感迅速釋放，這就會(huì)致使等效電容和等效電感之間產(chǎn)生激烈的LC諧振碰撞，最終產(chǎn)生5倍甚至以上的饋電電壓。對(duì)于系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，這些都是導(dǎo)致整體系統(tǒng)運(yùn)行不暢的問(wèn)題，需要相關(guān)技術(shù)人員針對(duì)具體問(wèn)題進(jìn)行集中整合和綜合管控，只有對(duì)相應(yīng)問(wèn)題進(jìn)行梳理和總結(jié)，才能減少內(nèi)網(wǎng)諧波對(duì)于港口起重機(jī)的影響，并且減少能量回饋造成的不良影響[1]。

4 港口起重機(jī)能量回饋引起內(nèi)網(wǎng)諧波的處理機(jī)制

4.1 利用PWM整流技術(shù)進(jìn)行能量回饋控制

在實(shí)際變頻操作開(kāi)始前，由于港口機(jī)械下降過(guò)程中的勢(shì)能和反饋再生能量之間只能是利用能耗制動(dòng)的方式保證平衡，因此，技術(shù)人員要利用平穩(wěn)制動(dòng)以及高速軸緊急防風(fēng)制動(dòng)裝置，對(duì)能源進(jìn)行集中處理和綜合管控，積極利用變頻技術(shù)，保證能量回饋制動(dòng)的處理方式能確保整體運(yùn)行維度和運(yùn)行有效性。也就是說(shuō)，為了更好的管理電網(wǎng)被諧波污染問(wèn)題，也便于提升功率因數(shù)，需要在變頻技術(shù)中，積極運(yùn)行四象限技術(shù)。正是基于此，PWM整流器能在能量雙向運(yùn)輸方面以及相關(guān)控制結(jié)構(gòu)運(yùn)行過(guò)程中，有序提升整體電力電子裝置的時(shí)效性，并且保證起重機(jī)不控整流能得到有效應(yīng)用。

另外，技術(shù)人員能利用可逆PWM整流器，主要是利用整流取代不控整流，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，能保證網(wǎng)側(cè)電流保持正弦波，且網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)可控，電能參數(shù)能實(shí)現(xiàn)雙向傳輸，并且整體運(yùn)行機(jī)制具有較快的傳輸響應(yīng)，電能雙向傳輸后，可逆PWM整流器就能從電網(wǎng)中有效的吸收多余電能，確保整體整流工作有序進(jìn)行，且整體整流器控制能量的水平能得到有效提高，運(yùn)行狀態(tài)良好。值得一提的是，在整個(gè)運(yùn)行結(jié)構(gòu)中，需要積極應(yīng)用PWM整流器，并且借助其閉環(huán)控制機(jī)制，對(duì)電網(wǎng)內(nèi)電流以及電壓進(jìn)行測(cè)定，且同頻同相位，一定程度上升級(jí)了系統(tǒng)的功率因數(shù)，并且保證網(wǎng)側(cè)諧波污染能被有效規(guī)避，真正建構(gòu)了一個(gè)切實(shí)可行的交流、直流兩側(cè)可控的四象限變流運(yùn)行設(shè)施。

4.2 借助濾波器有效消除諧波參數(shù)

若是在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，選擇電抗率要匹配電抗器，保證其能有效抑制高次諧波，并對(duì)流入電容支路的諧波電流和相關(guān)參數(shù)進(jìn)行集中處理和綜合管控，借助相關(guān)濾波器能對(duì)接入系統(tǒng)的部分諧波進(jìn)行有效消除，改善整體電能質(zhì)量。特別需要注意的是，在對(duì)相應(yīng)設(shè)備電抗率進(jìn)行集中處理的過(guò)程中，也要針對(duì)具體問(wèn)題對(duì)電容回路進(jìn)行計(jì)算，確保在適當(dāng)情況下，利用分布電容和電抗器進(jìn)行濾波器組合，從而有效整合消除諧波的機(jī)制，并且保證其實(shí)際效果。

除此之外，由于在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，整體運(yùn)行維度和運(yùn)行參數(shù)較為多樣化，就需要相關(guān)管理人員針對(duì)具體問(wèn)題進(jìn)行集中管控，一定程度上針對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生諧波的環(huán)境進(jìn)行集中處理，尤其是針對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部的諧振頻率，相關(guān)技術(shù)人員要給予高度重視，減少其產(chǎn)生的系統(tǒng)安全問(wèn)題。也就是說(shuō)，在實(shí)際設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)過(guò)程中，技術(shù)人員也結(jié)合實(shí)際需求和項(xiàng)目發(fā)展機(jī)制，建構(gòu)系統(tǒng)化評(píng)估模型，積極利用參數(shù)結(jié)構(gòu)，確保系統(tǒng)運(yùn)行模型的固有頻率能和諧振頻率相分離[2]。

5 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，技術(shù)人員要結(jié)合港口的實(shí)際情況，積極運(yùn)行有效的管控措施，防止諧波增壓對(duì)于系統(tǒng)運(yùn)行產(chǎn)生的不良影響，為港口起重機(jī)系統(tǒng)的良性運(yùn)行提供支持，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]葉宏偉.港口起重機(jī)能量回饋引起的內(nèi)網(wǎng)諧振原因分析[J].科技致富向?qū)В?015，15（04）：309-309，337.

[2]何志漁，王素玲.變頻調(diào)速技術(shù)在港口及船舶起重機(jī)械中的應(yīng)用[J].中國(guó)修船，2015，15（02）：34-36.