張建成 戰(zhàn)艾

煙臺(tái)派格船舶設(shè)計(jì)有限公司 山東煙臺(tái) 264000

隨著船舶電力專(zhuān)用電子技術(shù)、交流動(dòng)力變頻高壓調(diào)速制動(dòng)理論以及電力微機(jī)遠(yuǎn)程控制制動(dòng)技術(shù)的迅速進(jìn)步發(fā)展，交流動(dòng)力電機(jī)的高壓變頻交流調(diào)速制動(dòng)技術(shù)日漸成熟，這也必然使得我國(guó)船舶專(zhuān)用電力交流推進(jìn)制動(dòng)系統(tǒng)在運(yùn)行機(jī)動(dòng)性、可靠性、運(yùn)行管理效率和電力推進(jìn)制動(dòng)功率等各個(gè)方面都已經(jīng)有了許多突破性的技術(shù)進(jìn)展，應(yīng)用領(lǐng)域范圍也也在逐步不斷擴(kuò)大"。近年來(lái)，電力技術(shù)推進(jìn)運(yùn)輸系統(tǒng)從軍用快速發(fā)展到民用、從我國(guó)海運(yùn)快速發(fā)展普及到我國(guó)河運(yùn)，顯示呈現(xiàn)出廣泛的國(guó)際應(yīng)用發(fā)展前景。

1 小型電力推進(jìn)船舶推進(jìn)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 小型電力推進(jìn)船舶推進(jìn)控制功能和要求

小型船用電力船舶推進(jìn)驅(qū)動(dòng)船舶電力推進(jìn)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的主要基本功能和設(shè)計(jì)要求也就是如何使得小型船用電力船舶推進(jìn)驅(qū)動(dòng)船舶不僅能夠完全適應(yīng)于各種復(fù)雜動(dòng)力環(huán)境，且同時(shí)能夠在不同的動(dòng)力情況下及時(shí)控制變化動(dòng)力負(fù)載，進(jìn)而可以實(shí)現(xiàn)最佳的船舶動(dòng)態(tài)控制。小型直流電力機(jī)車(chē)推進(jìn)啟動(dòng)船舶機(jī)在推進(jìn)啟動(dòng)控制系統(tǒng)中的操作管理人員不僅要保證能夠在不同的工作地點(diǎn)進(jìn)行操作，根據(jù)推進(jìn)控制系統(tǒng)命令以及設(shè)置相應(yīng)的船舶推進(jìn)控制參數(shù)來(lái)對(duì)進(jìn)行各種邏輯啟動(dòng)判斷和重復(fù)的控制啟動(dòng)進(jìn)行控制，并且同時(shí)要保證能夠及時(shí)正確應(yīng)對(duì)各種安全風(fēng)險(xiǎn)，采取實(shí)施相應(yīng)的安全生產(chǎn)保護(hù)措施[1]。

1.2 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

在小型高速電力機(jī)車(chē)推進(jìn)器和船舶中的推進(jìn)動(dòng)力控制傳動(dòng)系統(tǒng)中，-般都指的是直接采用小型交流性異步動(dòng)力電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行推進(jìn)。這種調(diào)速電動(dòng)機(jī)的最大好處主要在于電機(jī)能夠輕松實(shí)現(xiàn)各種自動(dòng)調(diào)速，并且正常工作時(shí)看起來(lái)運(yùn)行速度快，轉(zhuǎn)化功率精度高，一定功率范圍的傳動(dòng)功率不會(huì)波動(dòng)從而不會(huì)因受影響而達(dá)到整臺(tái)電動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)行工作狀態(tài)。電動(dòng)機(jī)齒輪調(diào)速相對(duì)比較方便，因?yàn)椴煌妱?dòng)機(jī)本身可以具有不同的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)速。螺旋槳制動(dòng)作為渦輪電動(dòng)機(jī)高速推進(jìn)的主要控制動(dòng)力，它只有與渦輪電動(dòng)機(jī)的一些基本參數(shù)及其特性功能相匹配，才能更好地有效提高渦輪電動(dòng)機(jī)的高速推進(jìn)制動(dòng)性能。作為一種螺旋槳，本身同樣具有自由旋轉(zhuǎn)航行運(yùn)動(dòng)特性、反轉(zhuǎn)航行特性等，可以很好地用于配合渦輪電動(dòng)機(jī)的高速運(yùn)行而對(duì)狀態(tài)及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。

2 小型船舶電力傳動(dòng)推進(jìn)系統(tǒng)船舶電力推進(jìn)過(guò)程控制電力系統(tǒng)技術(shù)特點(diǎn)

2.1 運(yùn)行更加可靠，生命力得到很大提高

與目前傳統(tǒng)的只依靠各種機(jī)械動(dòng)力來(lái)進(jìn)行推動(dòng)大型船舶的推進(jìn)方式驅(qū)動(dòng)相比，小型通用電力機(jī)車(chē)推進(jìn)驅(qū)動(dòng)船舶采用推進(jìn)自動(dòng)控制系統(tǒng)使其運(yùn)行更加可靠，生命力可以得到很大程度提高。在小型船用電力電動(dòng)推進(jìn)器和船舶電力推進(jìn)器的控制傳動(dòng)系統(tǒng)中，當(dāng)某一部分電力發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí)，其他的推進(jìn)控制傳動(dòng)系統(tǒng)不會(huì)因此受到任何影響，仍然一樣可以正常進(jìn)行工作。為此，小型船用電力齒輪推進(jìn)器和船舶齒輪推進(jìn)動(dòng)力控制傳動(dòng)系統(tǒng)極大地有效降低了操作風(fēng)險(xiǎn)，機(jī)動(dòng)控制性能更好。

2.2 操作更加靈活，環(huán)境舒適度更高

小型異步電力高速推進(jìn)機(jī)和船舶高速推進(jìn)動(dòng)力控制傳動(dòng)系統(tǒng)主要采用變頻異步電力推進(jìn)高壓電動(dòng)機(jī)。一般通常情況下，這類(lèi)型的電動(dòng)機(jī)都會(huì)被安裝在一個(gè)遠(yuǎn)離私人娛樂(lè)場(chǎng)所的中間隔艙里。這就極大地有效減少了空氣振動(dòng)和其他噪聲的直接污染，提高了居住環(huán)境中的舒適度[2]。

3 電力推進(jìn)系統(tǒng)推進(jìn)控制策略

3.1 邏輯程序控制

3.1.1 主啟動(dòng)邏輯控制

作為一個(gè)主要的推進(jìn)點(diǎn)是系統(tǒng)啟動(dòng)完成一次啟動(dòng)的最基本邏輯控制條件回路，主推進(jìn)啟動(dòng)點(diǎn)的邏輯條件控制回路可以實(shí)時(shí)檢查整個(gè)系統(tǒng)啟動(dòng)是否能夠滿足各個(gè)主要啟動(dòng)點(diǎn)的條件（兩點(diǎn)即系統(tǒng)啟動(dòng)前的準(zhǔn)備件和邏輯啟動(dòng)條件，一-般在啟動(dòng)備車(chē)時(shí)可以實(shí)現(xiàn)）。主開(kāi)始啟動(dòng)控制邏輯輸入控制電路環(huán)節(jié)是在發(fā)出開(kāi)始啟動(dòng)邏輯控制電路信號(hào)后，按下開(kāi)始啟動(dòng)控制按鈕。如果系統(tǒng)能及時(shí)滿足電機(jī)啟動(dòng)之前準(zhǔn)備好的邏輯啟動(dòng)條件，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)推進(jìn)變頻電動(dòng)機(jī)提前啟動(dòng)，并且以驅(qū)動(dòng)變頻變速器電機(jī)提前設(shè)定好的最低額定轉(zhuǎn)速開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)。

3.1.2 重復(fù)啟動(dòng)邏輯控制

如果一臺(tái)電動(dòng)機(jī)直接以50hz的直流工頻方式啟動(dòng)，啟動(dòng)時(shí)的電流非常大，可達(dá)一般電動(dòng)機(jī)工作額定電流的8倍左右，對(duì)水力電網(wǎng)和其他機(jī)械設(shè)備造成很大的磁沖擊。電流的急劇波動(dòng)增大就會(huì)使得電動(dòng)機(jī)電機(jī)中樞變壓繞組的驅(qū)動(dòng)電壓摩應(yīng)力過(guò)大，電機(jī)起動(dòng)發(fā)熱嚴(yán)重，縮短了驅(qū)動(dòng)電機(jī)的正常使用壽命。而由于采用高壓變頻器的控制，可以輕松實(shí)現(xiàn)高壓電動(dòng)機(jī)的連續(xù)軟啟動(dòng)，大大限度減小了對(duì)極端高壓電源開(kāi)關(guān)、電網(wǎng)、負(fù)載系統(tǒng)的直接沖擊，為實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)在具有極端電壓情況下連續(xù)的軟啟動(dòng)工作提供了最大可能[3]。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本文從目前小型商用電力船舶推進(jìn)專(zhuān)業(yè)船舶商用推進(jìn)動(dòng)力控制傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題出發(fā)點(diǎn)并作了系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)研究，發(fā)現(xiàn)小型商用電力船舶推進(jìn)專(zhuān)用船舶相對(duì)于大型商用電力船舶推進(jìn)專(zhuān)用船舶而言，總體上還是推進(jìn)動(dòng)力控制傳動(dòng)系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單，不能很好適應(yīng)復(fù)雜電力環(huán)境的推進(jìn)要求，抗沖擊控制能力比較差。所以，為了更好地有效確保我國(guó)小型船用電力安全推進(jìn)專(zhuān)用船舶的安全推進(jìn)運(yùn)行，一定程度要不斷提高安全推進(jìn)運(yùn)行控制系統(tǒng)的安全性能，使小型船用電力安全推進(jìn)專(zhuān)用船舶安全推進(jìn)運(yùn)行控制管理系統(tǒng)設(shè)備能夠在各種惡劣環(huán)境下穩(wěn)定安全運(yùn)行。