抓斗卸船机电气传动系统改造方案

摘 要：随着我国科学水平的不断提高，社会大众对电力传动系统有了更高层次的要求，抓斗卸船机电气传动系统是电力系统的主要设备之一，在受力、适应能力、造价、出力等方面都有着很大的优势，如今已经在我国卸船机领域中占据了主导地位。抓斗卸船机电气传动系统的构造形式多样，可分为自行小车式和牵引小车式，该文就以抓斗卸船机电气传动系统为中心，详细论述该系统的关键理论和运行特点，对传统传动系统的存在一些问题进行具体分析，并针对这些问题提出可行的改进措施。

关键词：电气传动 抓斗卸船机 系统运行 系统改造

中图分类号：TM92 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）03（c）-0096-01

近几年，我国电力行业取得了飞速的进步，发电行业以及钢铁生产行业也取得了全新的进展，抓斗卸船机是发电厂，钢铁产业等领域的主要应用设备，应用量逐年提高。调查发现，20世纪80年代的抓斗卸船机多以直流调速系统为主，而随着我国控制技术的不断发展，在交流变频技术方面取得了一定的成就，同时，研究表明交流变频控制技术在控制能力和额定功率方面与直流调速系统相比都有着很大的优势。例如交流变频系统有着更高的额定功率，交流变频系统对变频单元的控制方式更多样等，符合大型港口机械的需要，为电气传动系统的进一步改造创造了条件。但是由于交流变频系统的应用时间较短，应用水平有限，企业对该技术的使用还不是很娴熟，该文就从技术、经济、理论等几个角度对抓斗卸船机电气传动系统进行全方位的叙述。

1 直流调速与交流变频调速的特性比较

1.1 原理比较

直流调速系统的主要技术设备为直流电动机，其基本工作原理为，系统利用晶闸管设备将交流整合为直流，并通多输入直流的强度或电压的改变，将速度信号，电力信号与转矩信号的变化加入到电流的变化之中，从而有效地对直流电动机输入电信号强度的进行监控，实现对速度进行调节的目的。而交流变频调速系统的主要设备为半导体设备，其基本工作原理为系统利用半导体设备的通断特性，将其转换为一种电能控制设备，通过其工作频率与工作幅度的改变来实现对速度的调控，并完成交流电机的启动，运行和变频过程。综上所述，直流调速系统与交流变频系统的工作原理完全不同，应用两种理论控制系统必须采用一些不同的控制方案，因此有必要对系统方案进行全面改造。

1.2 优势，劣势比较

分析表明，直流调速系统的优势为：（1）过载能力较强，过载率可达到150%以上。（2）起动力矩较大，有利于恒久运作。（3）调速范围较大，速度的调节空间较大。（4）系统需要采取的原件数量较少，成本较低。劣势为：（1）如果设备出现故障，整修难度较大。（2）维护难度高，工作量大，且维护设备的检修频率较高。（3）防护等级较低。而与之相比，交流变频系统的主要优势为：（1）维修难度较低，工作量小，维修设备检修频率较低。（2）防护等级很高，可达到IP56。主要劣势为：（1）系统过载能力较差，仅为120%左右。（2）起动力矩较小。（3）成本较高。

1.3 工作状态比较

（1）直流电机的基速具有不确定性，可被设置为200～3 800转/分，额定速度也在于这一范围之中。而交流变频调速系统的基速是固定的，可以为500，1 000，1 500转/分等几种，而额定速度要小于这些固定值。（2）直流电机的换向能力较差，在很大程度上抑制了功率的增加。（3）交流电机的转矩较小，同时，最大转矩与速度的平方成反比关系，同样不利于功率的提升。（4）直流电机在低速运行，长期运行以及恒功率运行状态下的优势更明显。（5）交流电机的速度变化范围在输出功率较大的情况下会变小。（6）交流变频电机的转动惯量要大于直流电机，在某些机械设备的使用上受一定的限制。（7）直流电机的弱磁速度范围在有无补偿的状态下不发生改变，而交流变频电机在两种状态下会发生一定变化。

2 抓斗卸船机电气传动系统改造方案

2.1 交流变频调速改造

如今，我国计算机水平不断提高，计算机技术已经应用到了生产，生活中的各个角落，自然，电力传统系统的高效运行也离不开计算机技术。数字化微处理技术做为计算机技术的一个重要分支，其发展已经十分成熟，几乎可以满足任何传动系统的发展需要。对于新时代的抓斗卸船机电气传动系统来说，直流调速已经过时，必将被交流变频调速所替代。交流变频有节约能量，流程简单，质量高等优势，是未来最具发展前途的调控手段。具体来讲，将调速方式改为交流变频的原因为：交流电动机的防护效果好，能够减少工作量，提高设备的统一性和互换性，能够在很大程度上提高速度调节的质量。

2.2 数字化改造

直流调速系统已经从模拟，数字的混合化调控模式发展到了全数字化调控。这一发展方式也为交流变频调速系统的改造提供了思路。全数字化调控系统的具体优势为：（1）投资成本低。（2）系统流程简单，易于操作，易于理解。（3）能够实现控制的自动化与实时化。（4）可以继承数字信号保密性好，可靠性好，易于处理等数字化优势。同时，必须承认数字化调控系统也具有维护难度较大等缺点，但是，综合考虑，全数字化调控系统的优势更强，发展前景更好，应该被纳入传动系统改造的重要一环。

3 结语

对早期投产的抓斗卸船机直流调速系统进行全数字式直流调速系统升级更换改造是较为理想的改造方案，性价比较高但是，在资金生产允许的情况下，进行全数字式交流变频调速系统换型改造也不失为一个备用方案。

为了提高卸船机整机电气系统的自动化控制功能，建议在进行电气传动系统改造的同时对PLC系统进行升级改造，将会极大地提高其自动化控制水平。

参考文献

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