2 | 2011 - Schiff & Hafen

船 舶 与 港 口 中 文 版 | 德 国 船 用 设 备
先 进 的 变 频 式 电 动 深 水 锚 机
驱 动 技 术
HATLAPA 采 用 先 进 的 变 频 器 驱 动 (VFD) 技 术 研 发 的 装 置 被 证 明 适 用 于 系 泊 作 业 和 远 程 拖 曳
作 业 。 和 传 统 的 液 压 驱 动 相 比 , 电 动 绞 车 驱 动 装 置 所 需 的 装 置 功 率 少 了 30%。 安 装 位 置 所 需 空
间 也 很 小 。HATLAPA 公 司 开 发 的 变 频 驱 动 器 用 于 处 理 大 的 逆 变 功 率 工 况 。 大 型 绞 车 的 变 频 驱
动 系 统 , 被 称 之 为 ECO-pull。
些 年 来 , 对 于 大 型 的
近 系 泊 作 业 和 拖 曳 作
业 , 多 用 拖 轮 (AHTS) 的
需 求 急 剧 增 长 。 从 这 个 方 面
来 看 , 大 型 不 仅 指 船 舶 的 功
率 , 而 且 是 指 超 过 300t 的 系
桩 拉 力 和 具 有 500t 拉 力 以 及
粗 缆 索 和 大 储 缆 量 的 绞 车 。
深 水 勘 探 和 作 业 需 要
浮 动 的 设 备 , 这 些 设 备 可 以
使 用 系 泊 或 者 动 力 定 位 来 固
定 住 。 水 下 模 块 的 安 装 与 维
护 , 例 如 防 喷 溅 装 置 , 泵 都
是 通 过 使 用 动 力 定 位 (DP)
的 安 装 工 程 船 来 完 成 的 。
向 深 水 领 域 发 展 的 趋 势
产 生 了 新 的 海 工 作 业 船 的 设
计 参 数 。 绞 车 必 须 为 缆 索 和
钢 缆 提 供 更 多 的 储 存 空 间 ,
也 要 求 更 强 的 拉 力 , 尤 其 是
如 果 系 泊 操 作 是 在 深 水 中 来
完 成 的 。 由 于 高 度 绷 紧 的 钢
缆 的 特 定 重 量 , 有 效 载 荷 不
断 下 降 , 因 此 , 绞 车 的 输 出
功 率 必 须 很 高 。
使 用 比 钢 索 更 轻 的 合 成
纤 维 索 能 够 减 小 有 效 载 荷 的 降
低 。 由 于 缆 索 的 直 径 很 大 , 绞
车 滚 筒 的 尺 寸 增 大 很 多 。
对 于 动 力 定 位 来 说 , 多
用 拖 轮 用 了 其 中 一 小 部 分 的
驱 动 力 。 此 外 , 产 生 的 动 力
必 须 分 配 给 不 同 的 可 以 电 动
在 HATLAPA 公 司 装 配 500t 级 别 ECO Pull 绞 车
操 作 的 装 置 ( 操 舵 装 置 , 推 所 需 的 异 步 电 机 、 泵 、 过 滤
进 装 置 )。
器 、 控 制 阀 以 及 冷 却 器 都 需
一 般 上 来 说 , 发 电 用 要 较 大 的 安 装 位 置 。 由 于 在
途 可 分 为 推 进 和 供 电 , 如 果 相 对 低 压 液 压 系 统 ( 最 大
长 时 间 的 作 业 时 在 备 用 状 态 70bar) 所 需 使 用 大 量 矿 物
下 或 者 动 力 定 位 模 式 下 完 成 油 , 管 路 直 径 在 DN150 范 围
的 , 那 么 这 将 是 非 常 低 效 以 内 。 低 压 液 压 装 置 所 需 的
的 , 因 为 推 进 系 统 是 在 低 负 管 路 需 要 大 量 位 置 并 且 会 给
荷 状 态 下 运 行 的 。
船 舶 增 加 很 大 的 重 量 。 低 压
这 种 情 况 导 致 了 越 来 越 液 压 系 统 的 功 率 是 有 限 的 ,
多 地 采 用 所 谓 的 柴 油 机 发 电 因 为 能 量 会 从 电 能 的 转 化 为
的 船 舶 。 这 些 船 舶 使 用 一 些 机 械 的 , 包 括 所 有 管 路 和 阀
更 小 的 , 经 常 是 相 同 的 发 电 内 的 压 力 损 失 。 高 压 液 压 系
机 组 分 别 作 为 电 站 或 者 应 急 统 则 在 使 用 中 。 利 用 了 标 准
机 组 使 用 。
的 工 业 液 压 元 件 , 该 系 统 很
高 的 压 力 ( 达 到 420bar),
LHP/HPH/EL 的 比 较 相 比 低 压 液 压 元 件 小 的 多 。
如 今 最 常 见 的 是 配 有 高 压 液 压 系 统 的 总 功 率 略 高
低 液 压 (LPH) 驱 动 的 AHT 一 点 。 另 外 一 方 面 , 电 动 驱
绞 车 。 它 的 坚 固 性 已 经 得 到 动 的 绞 车 将 电 能 转 化 为 机 械
了 证 实 。 甲 板 上 安 装 液 压 站 能 , 这 样 就 要 比 液 压 系 统 的
总 功 率 高 的 多 。
电 动 驱 动 装 置 的 功 率
表 1 是 对 不 同 驱 动 系
统 下 总 功 率 的 概 述 以 及 需
要 安 装 在 拉 力 最 大 达 到
4500kN, 速 度 为 9m/min 的
绞 车 上 的 电 能 , 通 过 所 谓 的
Sankey 图 表 , 电 动 驱 动 的
优 势 十 分 明 显 。
速 度 和 扭 矩 的 控 制
以 往 , 三 相 异 步 电 机 电
动 驱 动 装 置 的 最 大 劣 势 在 于
它 的 速 度 和 扭 矩 无 法 连 续 控
制 。 如 果 要 求 使 用 不 同 的 速
度 , 那 么 更 换 电 机 不 得 不 成
为 主 要 的 驱 动 系 统 。
然 而 , 在 高 负 荷 运 转 以
及 艰 苦 的 环 境 中 能 够 平 稳 的
控 制 是 AHT 绞 车 一 个 很 重 要
的 特 点 。 对 于 最 新 变 频 驱 动
技 术 的 用 目 测 使 得 为 完 全 可
控 制 拉 力 和 速 度 的 大 型 绞 车
研 发 一 种 电 动 驱 动 装 置 变 得
可 能 。 变 频 器 技 术 使 得 通 过
改 变 电 动 机 频 率 的 方 式 来 控
制 标 准 的 三 相 异 步 电 机 的 转
速 变 得 可 能 。 通 过 所 谓 的 动
力 控 制 , 电 动 机 的 扭 矩 能 够
直 接 被 机 器 的 电 流 控 制 所 影
响 。 固 定 片 相 电 流 被 转 化 为
一 种 复 杂 的 动 力 。 通 过 整 合
64 船 舶 与 港 口 中 文 版 2011 年 第 2 期