海洋工程船推進(jìn)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)

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1、海洋工程船推進(jìn)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng) 海洋工程船推進(jìn)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng) 2014/02/18 1海洋工程船推進(jìn)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)方案 武昌船舶重工有限公司近年來制造的海洋工程船的推進(jìn)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)方案見表1。根據(jù)電動(dòng)機(jī)的功率和電網(wǎng)容量的比例決定采用的啟動(dòng)方式，三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)方式有自耦變壓器(傳統(tǒng)降壓啟動(dòng))、軟啟動(dòng)和變頻啟動(dòng)3種。表1中的前4種海洋工程船，是由柴油機(jī)通過傳動(dòng)軸系帶動(dòng)主推進(jìn)器(可調(diào)槳)，并通過離合器帶動(dòng)軸帶發(fā)電機(jī)，在進(jìn)出港工況下，在保證船舶重要設(shè)備和航行安全設(shè)備正常供電的情況下，

2、一臺(tái)軸帶發(fā)電機(jī)應(yīng)能同時(shí)帶動(dòng)艏側(cè)推和艉側(cè)推各一。此時(shí)側(cè)推電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)一般使用自耦變壓器，對(duì)電網(wǎng)波動(dòng)要求高的可使用軟啟動(dòng)器和變頻器。深潛水工作母船采用電力推進(jìn)系統(tǒng)，由主推電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)主推進(jìn)器(定距槳)，兩個(gè)3500kW主推電動(dòng)機(jī)采用變頻器啟動(dòng)。 2實(shí)例分析 以下是大功率推進(jìn)電動(dòng)機(jī)實(shí)船啟動(dòng)方案的選擇實(shí)例。多功能打撈工程支持船采用電力推進(jìn)方式，共有4臺(tái)主柴油發(fā)電機(jī)組(AC690V，1600kW)，1臺(tái)輔助發(fā)電機(jī)(AC690V，600kW)，2臺(tái)主推進(jìn)大功率電動(dòng)機(jī)(AC690V，2000kW)。原設(shè)計(jì)中主推進(jìn)電動(dòng)機(jī)為晶閘管軟啟動(dòng)方式。在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試過程中，左舷主推電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)柜的電流達(dá)到4400A，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)

3、速只能達(dá)到583r/min，無法達(dá)到額定轉(zhuǎn)速992r/min，不能正常啟動(dòng)，而且主配電板上主推進(jìn)開關(guān)長延時(shí)動(dòng)作脫扣。按照主推電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)器技術(shù)協(xié)議的要求，啟動(dòng)電流應(yīng)該小于1．5倍額定電流，即1．51860A=2790A，啟動(dòng)4000A遠(yuǎn)大于2790A，而且此時(shí)軟啟動(dòng)柜無法帶動(dòng)電動(dòng)機(jī)達(dá)到額定轉(zhuǎn)速。同時(shí)，3臺(tái)發(fā)電機(jī)在網(wǎng)供電，不符合工況要求。對(duì)連續(xù)工作制的電動(dòng)機(jī)的保護(hù)電氣器，應(yīng)保證電動(dòng)機(jī)在超載情況下有可靠熱保護(hù)的延時(shí)特性，其最大持續(xù)電流，應(yīng)不超過被保護(hù)電動(dòng)機(jī)額定電流的125%。主配電板上主推進(jìn)開關(guān)長延時(shí)動(dòng)作值2250A，即1．211860A=2250A，延時(shí)20s。 現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)工程師在現(xiàn)場(chǎng)使用專業(yè)儀器

4、測(cè)量電流，反復(fù)修改程序并對(duì)右舷主推進(jìn)行試動(dòng)車，仍然不能解決啟動(dòng)問題。通過分析軟啟動(dòng)柜晶閘管的輸出電壓、電流等試驗(yàn)數(shù)據(jù)得出，如果采用放寬電流，電流需要放大到6000A左右才有可能正常啟動(dòng)，但將對(duì)實(shí)船電力系統(tǒng)造成極大沖擊。問題出在前期，設(shè)備廠家僅根據(jù)技術(shù)協(xié)議上的1．5倍額定電流要求來配置軟啟動(dòng)柜晶閘管，未根據(jù)電動(dòng)機(jī)固有的機(jī)械特性、推進(jìn)器的機(jī)械特性，以及未全面考慮整個(gè)電力拖動(dòng)系統(tǒng)，導(dǎo)致系泊試驗(yàn)中出現(xiàn)問題。 軟啟動(dòng)是通過改變反并聯(lián)晶閘管的導(dǎo)通角，即相控來減小其輸出電壓，限制電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流。在啟動(dòng)過程中，通過控制晶閘管的觸發(fā)角α由大變小，使得輸出電壓逐漸增加，見圖2中陰影部分。當(dāng)α=0時(shí)，晶閘管輸出

5、全電壓。對(duì)于該船的電站來說，使用軟啟動(dòng)方式，主推電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流過大，為減小啟動(dòng)電流對(duì)電網(wǎng)的沖擊，改用變頻啟動(dòng)方式。變頻啟動(dòng)是在變頻調(diào)速系統(tǒng)中，用逐步提高電動(dòng)機(jī)定子繞組的供電頻率來提高電動(dòng)機(jī)的速度，在頻率改變的同時(shí)，電壓也在改變，這種啟動(dòng)方式也降低了電動(dòng)機(jī)的端電壓和啟動(dòng)電流。 為保證本船能繼續(xù)進(jìn)行系泊試驗(yàn)和航行試驗(yàn)，采用一臺(tái)變頻啟動(dòng)器和工裝接線箱的臨時(shí)方案。啟動(dòng)原理見圖3。臨時(shí)工裝箱內(nèi)設(shè)4個(gè)斷路器K1～K4，變頻啟動(dòng)器用于交替起動(dòng)兩臺(tái)主推電動(dòng)機(jī):K1和K2同時(shí)合閘，當(dāng)左推電動(dòng)機(jī)M1轉(zhuǎn)速達(dá)到額定轉(zhuǎn)速之后K1和K2分閘，旁路開關(guān)QF1合閘;接著K3和K4同時(shí)合閘起動(dòng)右推電動(dòng)機(jī)M2運(yùn)行至額定轉(zhuǎn)速后

6、分閘，旁路開關(guān)QF2合閘。臨時(shí)變頻柜僅在電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)工作，完成啟動(dòng)后仍然由軟啟動(dòng)柜控制電機(jī)，軟啟動(dòng)柜對(duì)外部的接口保持不變。 最終修改方案為將軟啟動(dòng)柜改為變頻啟動(dòng)柜，安裝在原來軟啟動(dòng)柜的位置，所有對(duì)外接口保持不變。原理見圖4。進(jìn)線電源輸入A、B、C，當(dāng)充電接觸器K3合閘時(shí)，進(jìn)線電源通過中間電阻Ｒx軟充電;待電壓充至額定值時(shí)，輸入接觸器K1合閘，使系統(tǒng)主回路得電;K2為變頻器的輸出接觸器，與電動(dòng)機(jī)相連;K2合閘變頻器拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)，待電動(dòng)機(jī)行至額定轉(zhuǎn)速時(shí);K2斷開，旁路斷路器K4合閘，這樣就完成了電動(dòng)機(jī)的變頻啟動(dòng)過程。采用變頻啟動(dòng)方式后，兩臺(tái)發(fā)電機(jī)在網(wǎng)供電可以實(shí)現(xiàn)主推電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)。調(diào)試后，左推電

7、動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過程平穩(wěn)，對(duì)電網(wǎng)沖擊較小。穩(wěn)定后，變頻啟動(dòng)柜上旁路開關(guān)電流500A，主配電板主推進(jìn)上電流為541A，滿足啟動(dòng)性能要求。右推進(jìn)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)性能類似。 3結(jié)論 在海洋工程船的推進(jìn)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)方面，側(cè)推電動(dòng)機(jī)以自耦變壓器降壓啟動(dòng)為主，后期的趨勢(shì)是軟啟動(dòng)和變頻啟動(dòng)，而電力推進(jìn)系統(tǒng)的主推進(jìn)器以變頻啟動(dòng)為主。3種啟動(dòng)方式各有優(yōu)劣，可根據(jù)表2并結(jié)合船舶電站的容量和啟動(dòng)設(shè)備的性價(jià)比最終決定。 作者：張翠陳立單位：武昌船舶重工有限責(zé)任公司海工裝備設(shè)計(jì)公司 上一個(gè)文章： 陰極保護(hù)在海洋工程中的應(yīng)用下一個(gè)文章： 聚脲材料在大型海洋工程中的運(yùn)用