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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
测 量 的 速 度 , 能 得 知 磁 场 中 旋 转 器 的 位 置 , 这 种 动 力 会 被 转 化 成 一 个 被 嵌 入 动 力 的 同 等 系 统 。 使 用 一 种 非 常 快 的 数 学 模 式 , 这 种 动 力 能 够 控 制 固 定 片 相 电 流 甚 至 是 额 定 扭 转 力 为 0。 变 频 驱 动 绞 车 的 操 作 特 性 通 过 与 已 知 的 液 压 驱 动 的 绞 车 的 特 性 比 较 就 能 得 知 。 干 扰 驱 动 类 型 总 功 率 另 外 一 个 问 题 是 船 上 电 网 对 变 频 驱 动 器 的 干 扰 , 称 之 为 总 谐 波 失 真 (THD)。 二 极 管 整 流 器 几 乎 将 方 波 电 流 脉 冲 带 出 电 网 , 这 导 致 电 线 中 的 谐 波 失 真 。 与 发 电 机 输 出 相 比 , 只 要 变 频 驱 动 器 的 负 荷 相 对 较 小 , 电 网 的 质 量 并 不 会 受 到 明 显 影 响 。 根 据 经 验 , 如 果 发 电 机 输 出 比 变 频 驱 动 器 的 输 出 要 大 三 倍 , 总 谐 波 失 真 不 会 造 成 任 何 问 题 。 对 pull 系 统 配 置 动 力 为 4500kN@9m/min 电 动 驱 动 0.7 956kW 高 压 液 压 驱 动 0.65 1040kW 低 压 液 压 驱 动 0.54 1250kW 表 1: 电 动 驱 动 装 置 的 功 率 变 频 驱 动 器 的 另 一 个 优 势 体 现 在 启 动 电 流 上 , 与 一 般 的 异 步 电 动 机 相 比 , 变 频 驱 动 器 的 启 动 电 流 减 少 了 75%。 逆 功 率 变 频 驱 动 器 需 要 符 合 AHT 绞 车 的 最 后 一 个 挑 战 是 在 将 系 泊 或 者 装 载 物 放 低 到 地 面 上 时 的 逆 功 率 。 降 低 装 载 物 和 控 制 速 度 意 味 着 绞 车 需 要 吸 收 机 械 动 力 。 液 压 绞 车 把 电 动 机 当 做 一 个 制 动 器 , 把 机 械 动 力 转 化 为 液 压 , 再 转 化 为 热 量 , 并 且 在 大 型 油 冷 器 中 冷 却 。 例 如 , 以 平 均 每 分 钟 20m 的 速 度 下 降 一 个 有 150m 制 动 链 、2000m 坠 绳 、 重 达 15t 的 锚 , 这 会 产 生 375KW 的 逆 功 率 。 变 频 驱 动 系 统 中 的 逆 功 率 可 以 从 中 级 直 流 电 路 (DC) 中 转 化 出 来 。 直 流 电 路 中 的 电 压 会 上 升 , 并 且 会 从 制 动 斩 波 器 流 到 外 部 的 制 动 电 阻 器 , 在 制 动 电 阻 器 中 , 电 能 会 转 变 为 热 能 然 后 消 失 。 斩 波 器 将 受 脉 冲 作 用 的 直 流 电 路 转 化 到 电 阻 器 中 。 HATLAPA 公 司 简 介 H AT L A PA U e t e r s e n e r Maschinenfabrik GmbH & Co. KG 总 部 位 于 德 国 汉 堡 , 是 一 家 全 球 著 名 的 、 拥 有 9 0 多 年 历 史 的 船 用 设 备 生 产 商 , 主 要 生 产 甲 板 机 械 、 各 类 绞 车 、 压 缩 机 和 舵 机 。 H AT L A PA 还 提 供 客 户 服 务 、 技 术 指 导 和 船 舶 支 持 。 HATLAPA 的 船 队 为 全 球 大 约 12000 条 船 上 的 海 上 绞 车 、 甲 板 机 械 、 舵 机 、 压 缩 机 和 起 重 机 提 供 维 修 和 保 养 服 务 。 www.hatlapa.de
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测 量 的 速 度 , 能 得 知 磁 场 中<br />
旋 转 器 的 位 置 , 这 种 动 力 会<br />
被 转 化 成 一 个 被 嵌 入 动 力 的<br />
同 等 系 统 。<br />
使 用 一 种 非 常 快 的 数 学<br />
模 式 , 这 种 动 力 能 够 控 制 固 定<br />
片 相 电 流 甚 至 是 额 定 扭 转 力 为<br />
0。 变 频 驱 动 绞 车 的 操 作 特 性<br />
通 过 与 已 知 的 液 压 驱 动 的 绞 车<br />
的 特 性 比 较 就 能 得 知 。<br />
干 扰<br />
驱 动 类 型<br />
总 功 率<br />
另 外 一 个 问 题 是 船 上 电<br />
网 对 变 频 驱 动 器 的 干 扰 , 称<br />
之 为 总 谐 波 失 真 (THD)。<br />
二 极 管 整 流 器 几 乎 将 方 波 电<br />
流 脉 冲 带 出 电 网 , 这 导 致 电<br />
线 中 的 谐 波 失 真 。 与 发 电 机<br />
输 出 相 比 , 只 要 变 频 驱 动 器<br />
的 负 荷 相 对 较 小 , 电 网 的 质<br />
量 并 不 会 受 到 明 显 影 响 。 根<br />
据 经 验 , 如 果 发 电 机 输 出 比<br />
变 频 驱 动 器 的 输 出 要 大 三<br />
倍 , 总 谐 波 失 真 不 会 造 成 任<br />
何 问 题 。<br />
对 pull 系 统 配 置 动 力 为<br />
4500kN@9m/min<br />
电 动 驱 动 0.7 956kW<br />
高 压 液 压 驱 动 0.65 1040kW<br />
低 压 液 压 驱 动 0.54 1250kW<br />
表 1: 电 动 驱 动 装 置 的 功 率<br />
变 频 驱 动 器 的 另 一 个 优<br />
势 体 现 在 启 动 电 流 上 , 与 一 般<br />
的 异 步 电 动 机 相 比 , 变 频 驱 动<br />
器 的 启 动 电 流 减 少 了 75%。<br />
逆 功 率<br />
变 频 驱 动 器 需 要 符 合<br />
AHT 绞 车 的 最 后 一 个 挑 战 是<br />
在 将 系 泊 或 者 装 载 物 放 低 到<br />
地 面 上 时 的 逆 功 率 。 降 低 装<br />
载 物 和 控 制 速 度 意 味 着 绞 车<br />
需 要 吸 收 机 械 动 力 。 液 压<br />
绞 车 把 电 动 机 当 做 一 个 制<br />
动 器 , 把 机 械 动 力 转 化 为 液<br />
压 , 再 转 化 为 热 量 , 并 且 在<br />
大 型 油 冷 器 中 冷 却 。<br />
例 如 , 以 平 均 每 分 钟<br />
20m 的 速 度 下 降 一 个 有 150m<br />
制 动 链 、2000m 坠 绳 、 重 达<br />
15t 的 锚 , 这 会 产 生 375KW<br />
的 逆 功 率 。<br />
变 频 驱 动 系 统 中 的 逆<br />
功 率 可 以 从 中 级 直 流 电 路<br />
(DC) 中 转 化 出 来 。<br />
直 流 电 路 中 的 电 压 会 上<br />
升 , 并 且 会 从 制 动 斩 波 器 流<br />
到 外 部 的 制 动 电 阻 器 , 在 制<br />
动 电 阻 器 中 , 电 能 会 转 变 为<br />
热 能 然 后 消 失 。 斩 波 器 将 受<br />
脉 冲 作 用 的 直 流 电 路 转 化 到<br />
电 阻 器 中 。<br />
HATLAPA 公 司 简 介<br />
H AT L A PA U e t e r s e n e r<br />
Maschinenfabrik GmbH &<br />
Co. KG 总 部 位 于 德 国 汉 堡 ,<br />
是 一 家 全 球 著 名 的 、 拥 有<br />
9 0 多 年 历 史 的 船 用 设 备 生<br />
产 商 , 主 要 生 产 甲 板 机 械 、<br />
各 类 绞 车 、 压 缩 机 和 舵 机 。<br />
H AT L A PA 还 提 供 客 户 服<br />
务 、 技 术 指 导 和 船 舶 支 持 。<br />
HATLAPA 的 船 队 为 全 球 大 约<br />
12000 条 船 上 的 海 上 绞 车 、 甲<br />
板 机 械 、 舵 机 、 压 缩 机 和 起<br />
重 机 提 供 维 修 和 保 养 服 务 。<br />
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