變頻調(diào)速技術(shù)在船舶電力拖動(dòng)中的應(yīng)用分析

王健

摘要：在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的時(shí)代，變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用不但能整合機(jī)械設(shè)備動(dòng)力提高船舶電力拖動(dòng)系統(tǒng)工作效率，更能為船舶切實(shí)節(jié)約能源，節(jié)約大量人力資源和物料資源，推動(dòng)船舶電力拖動(dòng)系統(tǒng)工作順利高效開(kāi)展。本文章首先對(duì)變頻調(diào)速技術(shù)與船舶電力拖動(dòng)相關(guān)進(jìn)行了簡(jiǎn)單概述，其次對(duì)變頻調(diào)速技術(shù)在船舶電力拖動(dòng)中的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行了分析，最后針對(duì)變頻調(diào)速技術(shù)在船舶電力拖動(dòng)具體的應(yīng)用進(jìn)行了研究。

關(guān)鍵詞：變頻調(diào)速技術(shù);速度調(diào)節(jié)技術(shù);船舶電力拖動(dòng);船舶推動(dòng)

引言：船舶電力拖動(dòng)系統(tǒng)工作中只有合理運(yùn)用變頻調(diào)功技術(shù)，才能實(shí)現(xiàn)將繁瑣復(fù)雜的工作通過(guò)變頻調(diào)速輕松解決，為船舶電力拖動(dòng)系統(tǒng)工作節(jié)約大量人力資源、物料資源以及運(yùn)行能源，全面提高船舶電力拖動(dòng)系統(tǒng)工作效率，大大提升船舶電力拖動(dòng)系統(tǒng)工作質(zhì)量，為船舶電力拖動(dòng)系統(tǒng)工作健康穩(wěn)定開(kāi)展提供保障。未來(lái)的船舶電力拖動(dòng)系統(tǒng)工作要想實(shí)現(xiàn)高效利用機(jī)械設(shè)備動(dòng)力，那么變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用是不可或缺的。

一、變頻調(diào)速技術(shù)與船舶電力拖動(dòng)相關(guān)概述

既往的高性能可調(diào)速系統(tǒng)均采用直流電機(jī)，交流電機(jī)多用于簡(jiǎn)單調(diào)速運(yùn)動(dòng)以及不變速傳動(dòng)，直至高效交流變頻器產(chǎn)生后，交流籠型電機(jī)才進(jìn)入可調(diào)速視野，并在短時(shí)間內(nèi)在可調(diào)速傳動(dòng)中獲得廣泛使用[1]。與傳統(tǒng)運(yùn)行方式不同，采用變頻調(diào)速方式對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行控制可以使電機(jī)在啟動(dòng)過(guò)程中具有較大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，快速實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速上升;穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)下負(fù)載發(fā)生變化，調(diào)速系統(tǒng)可以及時(shí)響應(yīng)變化調(diào)整供電使系統(tǒng)較快恢復(fù)穩(wěn)定狀態(tài);根據(jù)不同的負(fù)載狀態(tài)，變頻調(diào)速可以實(shí)現(xiàn)較優(yōu)的能量控制，節(jié)能減耗;此外作為當(dāng)前主流的調(diào)速技術(shù)，對(duì)其控制方法的研究也取得了較多成果，其優(yōu)越的性能被應(yīng)用到了各個(gè)領(lǐng)域中[2]。

二、變頻調(diào)速技術(shù)在船舶電力拖動(dòng)應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)

變頻調(diào)速技術(shù)在船舶電力拖動(dòng)系統(tǒng)中應(yīng)用有著許多優(yōu)勢(shì)，首先結(jié)合了變頻調(diào)速技術(shù)的船舶電力拖動(dòng)系統(tǒng)，配合可編輯邏輯控制設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)變頻速度調(diào)控。其次，通過(guò)變頻調(diào)速技術(shù)與自動(dòng)化技術(shù)結(jié)合可以實(shí)現(xiàn)智能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電路中的電流情況，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)船舶電力拖動(dòng)系統(tǒng)內(nèi)的電流數(shù)據(jù)。并且，變頻調(diào)速技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)一同構(gòu)建電力拖動(dòng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息監(jiān)控系統(tǒng)可以采集電力拖動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的相關(guān)有效數(shù)據(jù)信息，進(jìn)行快速的歸類(lèi)和運(yùn)算。最后，變頻調(diào)速技術(shù)的具有著適配性強(qiáng)的特點(diǎn)，結(jié)合可編輯邏輯控制器存的多種適配型號(hào)，能夠?qū)Σ煌吞?hào)的機(jī)械電力拖動(dòng)系統(tǒng)控制裝置進(jìn)行適配。

三、變頻調(diào)速技術(shù)在船舶電力拖動(dòng)具體的應(yīng)用

（一）傳感器自動(dòng)變頻調(diào)速

船舶電力拖動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，往往系統(tǒng)各部分以及各階段的電力拖動(dòng)需要的動(dòng)力各不相同，并且隨著電力拖動(dòng)系統(tǒng)當(dāng)中的各項(xiàng)因素改變需要的動(dòng)力也在隨之改變。結(jié)合了變頻調(diào)速技術(shù)的船舶電力拖動(dòng)系統(tǒng)，可以通過(guò)作用力傳感器，配合可編輯邏輯控制設(shè)備來(lái)進(jìn)行自動(dòng)變頻速度調(diào)控。除此之外，通過(guò)變頻調(diào)速技術(shù)與船舶電力拖動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)合，還可以通過(guò)能源傳感器對(duì)剩余能源進(jìn)行感應(yīng)。按照時(shí)間序列遵循等幅、不等寬原理將正弦曲線所產(chǎn)生的電壓和電流接近正弦波，進(jìn)而消除諧波分量，有效提高控制效果，具有良好調(diào)速性能[3]。如果剩余能源達(dá)到低能源標(biāo)準(zhǔn)就適當(dāng)進(jìn)行自動(dòng)變頻速度調(diào)控，使電力拖動(dòng)工作相較于正常模式更加節(jié)約能源。同時(shí)，在變頻調(diào)速技術(shù)與船舶電力拖動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)合中，還可以通過(guò)速度傳感器感應(yīng)船舶行進(jìn)的速度，如果行進(jìn)速度較高，容易發(fā)生事故，就會(huì)通過(guò)電力拖動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)頻減速處理，反之則進(jìn)行加速處理。最后，船舶電力拖動(dòng)系統(tǒng)當(dāng)中變頻調(diào)速技術(shù)的使用還可以結(jié)合風(fēng)速傳感器，通過(guò)對(duì)于船艙外各部風(fēng)速的感應(yīng)，來(lái)控制風(fēng)帆等調(diào)速設(shè)備，以保證船舶拖動(dòng)系統(tǒng)整體健康穩(wěn)定運(yùn)行。

（二）船舶輸電線路智能監(jiān)測(cè)

在船舶電力拖動(dòng)系統(tǒng)當(dāng)中，最重要的部分之一便是船舶電機(jī)當(dāng)中的輸電線路。以往的船舶電力拖動(dòng)系統(tǒng)當(dāng)中往往使用熔斷式保險(xiǎn)絲或者空氣開(kāi)關(guān)來(lái)保障船舶電力拖動(dòng)系統(tǒng)輸電安全，在發(fā)生電路短路時(shí)熔斷式保險(xiǎn)絲由于自身熔點(diǎn)低，電流過(guò)大線路發(fā)熱時(shí)保險(xiǎn)絲就會(huì)自行熔斷，將電路截?cái)啵苊獬霈F(xiàn)線路高溫導(dǎo)致的意外火災(zāi)。但發(fā)生短路情況后，保險(xiǎn)絲作為消耗品還需要船舶電力拖動(dòng)系統(tǒng)維護(hù)工作進(jìn)行及時(shí)的更換，并且在更換過(guò)程中也是存在觸電安全隱患的。另外一種則是空氣開(kāi)關(guān)，也叫做空氣斷路器，在電路中電流過(guò)大發(fā)生過(guò)載現(xiàn)象時(shí)，空氣開(kāi)關(guān)就會(huì)自動(dòng)斷開(kāi)電路，以保障電路安全。但空氣開(kāi)關(guān)也需要定時(shí)進(jìn)行開(kāi)關(guān)操作，不然其中產(chǎn)生的靜電會(huì)干擾空氣開(kāi)關(guān)的運(yùn)行，產(chǎn)生安全隱患。而通過(guò)船舶電力拖動(dòng)中變頻調(diào)速技術(shù)與自動(dòng)化技術(shù)結(jié)合就可以實(shí)現(xiàn)智能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電路中的電流情況，只需要串聯(lián)一個(gè)電流傳感器即可，船舶電力拖動(dòng)系統(tǒng)的中央處理器便可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)船舶電力拖動(dòng)系統(tǒng)內(nèi)的電流數(shù)據(jù)，在發(fā)生短路或過(guò)載時(shí)對(duì)相關(guān)區(qū)域的電路進(jìn)行斷路處理，以保障輸電安全。

（三）遠(yuǎn)程信息監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用

信息時(shí)代背景下，結(jié)合了變頻調(diào)速技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，能夠構(gòu)建遠(yuǎn)程船舶電力拖動(dòng)系統(tǒng)信息監(jiān)控系統(tǒng)。物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)所對(duì)應(yīng)的遠(yuǎn)程現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)信息監(jiān)控系統(tǒng)，將檢測(cè)結(jié)果通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)傳輸至監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)采集系統(tǒng)覆蓋下的遠(yuǎn)程設(shè)備。通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，控制自動(dòng)化裝置運(yùn)行智能現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，由系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行傳感器的運(yùn)行以及數(shù)據(jù)采集，在數(shù)據(jù)采集完成之后，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)歸納整理有效的電力拖動(dòng)系統(tǒng)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)資料。若存在發(fā)生多個(gè)可調(diào)度指令集同時(shí)占用同一預(yù)控制段時(shí)，則優(yōu)先選擇該預(yù)控制段對(duì)應(yīng)指令合集節(jié)點(diǎn)后續(xù)指令耗時(shí)最長(zhǎng)的指令合集，在此計(jì)算環(huán)節(jié)引入均衡邏輯算法，可有效解決邏輯空位問(wèn)題[4]。結(jié)合變頻調(diào)速技術(shù)手段，電力拖動(dòng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息監(jiān)控系統(tǒng)可以采集電力拖動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的相關(guān)有效數(shù)據(jù)信息，并且由物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)終端對(duì)采集的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行快速的歸類(lèi)和運(yùn)算，將結(jié)果反饋給電力拖動(dòng)系統(tǒng)控制者，以便于電力拖動(dòng)系統(tǒng)控制工作者對(duì)于電力拖動(dòng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤，精準(zhǔn)變頻調(diào)控。

（四）變頻調(diào)速技術(shù)裝置適配

由于變頻調(diào)速技術(shù)的具有著適配性強(qiáng)的特點(diǎn)，又因?yàn)榭删庉嬤壿嬁刂破鞔嬖谥喾N適配型號(hào)，能夠?qū)Σ煌吞?hào)的機(jī)械電力拖動(dòng)系統(tǒng)控制裝置進(jìn)行適配。并且還可以根據(jù)不同船舶機(jī)械電力拖動(dòng)系統(tǒng)控制裝置的不同需求，進(jìn)行可編輯邏輯控制器的個(gè)性化定制，通過(guò)不同的可編輯邏輯控制器與船舶機(jī)械電力拖動(dòng)系統(tǒng)控制裝置的適配，來(lái)滿足不同的船舶機(jī)械電力拖動(dòng)系統(tǒng)控制裝備需求。使得變頻調(diào)速技術(shù)結(jié)合可編輯邏輯控制器能夠在船舶機(jī)械電力拖動(dòng)系統(tǒng)控制裝置當(dāng)中，充分發(fā)揮出自身的各種優(yōu)勢(shì)，滿足船舶機(jī)械電力拖動(dòng)系統(tǒng)控制裝置的運(yùn)行需求。并且當(dāng)機(jī)械電力拖動(dòng)系統(tǒng)當(dāng)中的控制裝置運(yùn)行發(fā)生宕機(jī)或者錯(cuò)誤的情況時(shí)，由于提前預(yù)留了備用傳輸路徑，通過(guò)變頻調(diào)速技術(shù)就可以進(jìn)行自動(dòng)的變頻速度調(diào)控，將運(yùn)行的問(wèn)題及時(shí)解決，以保證機(jī)械電力拖動(dòng)系統(tǒng)控制裝置能夠正常運(yùn)行，避免宕機(jī)或者錯(cuò)誤。

結(jié)束語(yǔ)：綜上所述，變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用不但能整合機(jī)械設(shè)備動(dòng)力提高船舶電力拖動(dòng)工作效率，更能為船舶切實(shí)節(jié)約能源，節(jié)約大量人力資源和物料資源，為船舶電力拖動(dòng)工作健康穩(wěn)定開(kāi)展提供保障。未來(lái)的船舶電力拖動(dòng)工作要想實(shí)現(xiàn)高效利用機(jī)械設(shè)備動(dòng)力，那么變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用是不可或缺的。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳欣榮.變頻調(diào)速技術(shù)在船舶起重機(jī)械中的應(yīng)用研究[J].中華建設(shè)，2019（03）：148-149.

[2]李英帥. 基于多相異步電動(dòng)機(jī)的船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)研究[D].哈爾濱工程大學(xué)，2019.

[3]齊曉華，文輝.基于交流變頻調(diào)速的船舶起重機(jī)負(fù)載均衡控制[J].艦船科學(xué)技術(shù)，2018，40（10）：190-192.

[4]閆洪猛.交流變頻調(diào)速技術(shù)下船舶起重機(jī)械負(fù)載均衡處理[J].艦船科學(xué)技術(shù)，2019，41（18）：211-213.