發(fā)布時(shí)間：2023-09-19 18:27:43
序言：寫(xiě)作是分享個(gè)人見(jiàn)解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的電力傳動(dòng)技術(shù)樣本，期待這些樣本能夠?yàn)槟峁┴S富的參考和啟發(fā)，請(qǐng)盡情閱讀。
關(guān)鍵詞：LNG動(dòng)力 規(guī)范
隨著全國(guó)性的節(jié)能減排運(yùn)動(dòng)的展開(kāi)，近幾年LNG 動(dòng)力船在全國(guó)各地得到了大規(guī)模的試點(diǎn)和推廣，但從目前來(lái)看效果不太理想。究其原因一是由于油價(jià)的回落使得天然氣的性價(jià)比下降，加上LNG加注碼頭或加注躉船嚴(yán)重缺乏，船東積極性下降。二是目前相關(guān)專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員的缺乏和配套產(chǎn)品的落后等因素導(dǎo)致LNG動(dòng)力船的各種技術(shù)指標(biāo)很難完全達(dá)到規(guī)范要求，限制了LNG動(dòng)力船的發(fā)展。要改變這一現(xiàn)象，需要各方積極配合，找出原因，研究對(duì)策。船長(zhǎng)在20-50m間的小型船舶占我國(guó)船舶數(shù)量的絕大多數(shù)，產(chǎn)生的空氣污染量占船舶排放量的絕大部分，同時(shí)LNG動(dòng)力在小型船舶上的應(yīng)用難度比大、中型船舶更大，推廣的成果和意義也更大。本文就小型LNG動(dòng)力船存在的主要技術(shù)難點(diǎn)問(wèn)題在此作一分析。
一、發(fā)動(dòng)機(jī)的選擇和氣體管路的問(wèn)題。
LNG動(dòng)力船分單一天然氣和雙燃料（天然氣和燃油）兩種，因條件限制，小型船舶一般采用雙燃料動(dòng)力機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)分新造及改造兩種。改造機(jī)天然氣采用總管進(jìn)氣單點(diǎn)噴射和支管進(jìn)氣多點(diǎn)噴射兩種方式。其中總管進(jìn)氣單點(diǎn)噴射方式僅需增加一套燃?xì)夤?yīng)系統(tǒng)，可完全保留柴油機(jī)的燃油噴射系統(tǒng)，天然氣噴射壓力低，對(duì)燃?xì)獗玫囊筝^低，成本較低，改造方便。但有很多缺陷，如會(huì)引發(fā)爆燃、總管存在爆炸危險(xiǎn)、有燃?xì)鈷叱?、排放性能差，空燃比不夠精確、燃?xì)饽Ｊ较抡{(diào)速性能差等，安全性、經(jīng)濟(jì)性和排放都存在明顯問(wèn)題。所以這種改造方式應(yīng)予以淘汰。另一種方式是目前絕大多數(shù)改造船舶使用的支管進(jìn)氣多點(diǎn)噴射方式。該方式空燃比比較精確，沒(méi)有燃?xì)鈷叱觯欧判阅茌^好，部分解決了總管進(jìn)氣方式的缺陷，但還有單缸爆燃問(wèn)題，調(diào)速性能差，改造成本較高等缺陷。
二、機(jī)器處所類(lèi)型的確認(rèn)。
對(duì)小型船舶來(lái)說(shuō)，采用本質(zhì)安全型機(jī)器處所，能夠避免很多由于空間間距小而帶來(lái)的問(wèn)題。但本質(zhì)安全型機(jī)器處所要求供氣管路采用雙壁管，由于機(jī)器處所的供氣管路的雙壁管由船廠施工，發(fā)動(dòng)機(jī)廠家一般不會(huì)考慮雙壁管的要求，所以無(wú)論采用機(jī)械通風(fēng)導(dǎo)管的雙壁管還是采用填充惰性氣體的雙壁管對(duì)小型船舶來(lái)說(shuō)不太現(xiàn)實(shí)。ESD防護(hù)式機(jī)器處所僅適用于多機(jī)艙船舶，且除免除雙壁管要求外，其他對(duì)機(jī)艙的要求也很高，小型船舶并不適用。所以目前情況下，小型船舶的機(jī)器處所僅可能采用增強(qiáng)安全型機(jī)器處所。
目前許多改建或新建LNG動(dòng)力船供氣管路部分采用雙壁管，氣體閥件單元也做成氣密（氣密效果因工藝不同不盡相同），管路有獨(dú)立的機(jī)械通風(fēng)，另外機(jī)艙其他要求基本參照增強(qiáng)安全型機(jī)艙要求。這種方法滿足規(guī)范要求，機(jī)艙安全性有保障，但成本增加很多。
三、小船氣罐的布置問(wèn)題。
小型船舶特別是一部分改建船舶，由于船長(zhǎng)的限制，機(jī)艙距船尾較近，氣罐的布置比較困難。為了留出船尾必要的防撞間距，氣罐部分空間要放置在機(jī)艙上方，此種情況按規(guī)范要求必須設(shè)置寬度至少達(dá)到900mm的隔離艙。為解決這一問(wèn)題，設(shè)計(jì)時(shí)在其下方機(jī)艙部位增加一塊900mm高度的隔離區(qū)域。由于小船機(jī)艙高度有限，這一區(qū)域沒(méi)有了利用空間，對(duì)機(jī)艙區(qū)域的布置帶來(lái)了極大的困難。
四、氣體管路及氣罐透氣口與其他區(qū)域的間距問(wèn)題。
一般情況下，小型LNG動(dòng)力船舶的舵機(jī)艙位于氣罐后下方，其開(kāi)口距氣罐透氣口、燃料閥、氣體管路法蘭等距離較近，但其內(nèi)部設(shè)備不能完全達(dá)到防爆等級(jí)要求，采取過(guò)壓措施也不太現(xiàn)實(shí)?？紤]到LNG氣體密度約為空氣的55%，一般情況下很少會(huì)有LNG氣體在舵機(jī)艙積聚，故對(duì)舵機(jī)艙的要求應(yīng)予適當(dāng)放寬，不把其劃入危險(xiǎn)區(qū)域之內(nèi)。氣罐的透氣口位置和高度要求對(duì)小型LNG動(dòng)力船來(lái)說(shuō)是很大的考驗(yàn)。盡管規(guī)范對(duì)內(nèi)河船舶考慮了其布置的困難，對(duì)內(nèi)河船舶氣罐的透氣口的高度從6m降為3m，但對(duì)受航道橋梁限制的內(nèi)河船舶，還是偏高。透氣口距機(jī)器廢氣出口及機(jī)艙空氣出口的距離規(guī)范要求為海船10m，內(nèi)河船舶5m，對(duì)小型船舶來(lái)說(shuō)，出口的布置是非常困難的。
五、可燃?xì)怏w泄露報(bào)警和供氣閥的切斷。
可燃?xì)怏w探測(cè)器探測(cè)精度缺乏檢測(cè)手段，規(guī)范要求氣體濃度在20%--40%LEL（爆炸下限）時(shí)發(fā)出報(bào)警或切斷供氣閥。但目前檢驗(yàn)時(shí)沒(méi)有有效的檢測(cè)工具和手段來(lái)確定氣體濃度和報(bào)警或切斷的可靠性。常用的方法只是簡(jiǎn)單地在探測(cè)器下方釋放可燃?xì)怏w來(lái)確認(rèn)是否報(bào)警或切斷供氣閥，氣體濃度無(wú)法確定。
六、氣體充裝管路的保護(hù)。
部分船舶的氣罐位于主甲板下方的艙室中，充氣管路部分穿過(guò)主甲板，為防止船體發(fā)生冷脆現(xiàn)象及充裝人員的安全，管路的保溫是很重要的工作。但目前對(duì)管路的保溫材料的選擇、施工缺乏明確要求，配套的合格產(chǎn)品幾乎沒(méi)有。
七、船用產(chǎn)品證書(shū)的問(wèn)題。
規(guī)范規(guī)定與氣體燃料系統(tǒng)相關(guān)的重要產(chǎn)品如氣罐、氣體燃料發(fā)動(dòng)機(jī)、熱交換器、ECU、燃料管路上的閥件、軟管、波紋管、泵和壓縮機(jī)等需持有CCS證書(shū)，但現(xiàn)實(shí)條件下，產(chǎn)品檢驗(yàn)沒(méi)有跟上實(shí)際需求，很多部件沒(méi)有證書(shū)。發(fā)動(dòng)機(jī)廠家僅提供發(fā)動(dòng)機(jī)及配套的電子控制系統(tǒng)（ECU）證書(shū)，但氣體燃料控制系統(tǒng)及雙壁管、閥件箱的通風(fēng)系統(tǒng)和機(jī)器處所通風(fēng)系統(tǒng)的控制箱作為L(zhǎng)NG動(dòng)力船舶的重要單元，因?yàn)榇安町惢瑳](méi)有統(tǒng)一的控制系統(tǒng)，往往沒(méi)有CCS證書(shū)。另外氣罐及燃料管路絕大多數(shù)是由原來(lái)生產(chǎn)船用鍋爐或壓力容器的廠家生產(chǎn)，生產(chǎn)條件及技術(shù)條件良莠不齊，外購(gòu)的閥件五花八門(mén)，如核心的防爆電磁閥，有進(jìn)口的、國(guó)產(chǎn)的，類(lèi)型很多質(zhì)量得不到有效保證。氣體燃料控制系統(tǒng)的生產(chǎn)廠家水平也是參差不齊。給船舶安全性和檢驗(yàn)工作留下極大的隱患。
以上是小型LNG動(dòng)力船實(shí)船建造、檢驗(yàn)過(guò)程中存在的部分技術(shù)難點(diǎn)，產(chǎn)生的原因很多，有些是短時(shí)期還無(wú)法徹底解決的，如發(fā)動(dòng)機(jī)綜合性能的提高和成本的控制，其他還有諸如設(shè)備制造廠家和船廠的技術(shù)、工藝缺陷，小型船舶對(duì)規(guī)范的適應(yīng)性還缺乏全面的研究等。為把LNG動(dòng)力真正成功應(yīng)用于小型船舶，建議：
1、適當(dāng)降低規(guī)范的某些條文要求。規(guī)范對(duì)LNG燃料的危險(xiǎn)性估計(jì)偏高，天然氣的燃點(diǎn)為650℃，大于柴油的220℃及汽油的427℃，其爆炸濃度也大于柴油、汽油，密度也僅為空氣的55%，一般情況下很難有區(qū)域能積聚達(dá)到其爆炸濃度的氣體，所以其危險(xiǎn)程度并不是很大。在采取一些必要的防護(hù)后，如保證必要的抽吸風(fēng)系統(tǒng)，規(guī)定非防爆電氣設(shè)備與閥件、氣體管路等有氣體泄漏危險(xiǎn)的單元的最小間距等，在氣體燃料控制系統(tǒng)和氣體安保系統(tǒng)能正常工作的情況下，安全性是完全可以保障的。危險(xiǎn)區(qū)域的劃分及開(kāi)口間距的適當(dāng)降低可以使小型LNG動(dòng)力船的設(shè)計(jì)、施工難度大大降低，相應(yīng)的成本也會(huì)有所下降。對(duì)LNG動(dòng)力船的推廣很有好處。
關(guān)鍵詞：長(zhǎng)距離膠帶機(jī) 可控起動(dòng)傳輸 龍灘水電站 砂石料 輸送系統(tǒng) 應(yīng)用
1、工程概況
龍灘水電站是西部大開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略和西電東送具有重大意義的標(biāo)志性工程，是繼三峽工程之后又一巨型水電站，是紅水河梯級(jí)開(kāi)發(fā)中的最大水電工程。該工程以發(fā)電為主，兼有防洪、航運(yùn)等綜合效益。地下廠房最終裝機(jī)容量5400MW。蓄水位400m方案時(shí)最大壩高216.5m，大壩為碾壓混凝土重力壩， 為目前世界上最高的碾壓混凝土壩。壩體混凝土總量約740萬(wàn)m3。蓄水位375m方案時(shí)壩高192m，壩體及圍堰混凝土總量約640萬(wàn)m3?；炷了蒙笆蠟槿斯す橇希⒂纱蠓ㄆ荷笆庸は到y(tǒng)供應(yīng)。
大法坪砂石料加工系統(tǒng)到大壩混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)（直線距離約4.5km）的成品砂石料主要由膠帶機(jī)輸送。運(yùn)輸線中部采用布置在隧洞內(nèi)（含跨越龍灘溝、那邊溝明段部分）的長(zhǎng)距離膠帶機(jī)，單機(jī)長(zhǎng)度約4km，機(jī)頭采用高壓電機(jī)及可控起動(dòng)傳輸（CST）裝置驅(qū)動(dòng)。
該長(zhǎng)距離膠帶機(jī)由沈陽(yáng)礦山機(jī)械（集團(tuán)）有限公司制作并安裝，水電七局六分局負(fù)責(zé)運(yùn)行，長(zhǎng)峽龍灘工程建設(shè)監(jiān)理部承擔(dān)運(yùn)行監(jiān)理。 2、長(zhǎng)距離膠帶機(jī)應(yīng)用簡(jiǎn)述
龍灘水電站大法坪砂石加工系統(tǒng)距大壩混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)（308m混凝土系統(tǒng)、360m混凝土系統(tǒng)）交通里程約7.5km，且路況較差，12# 公路路面寬度局部路段不足6m，彎多坡陡，且經(jīng)過(guò)麻村采石料場(chǎng)山腳下。采用汽車(chē)運(yùn)輸十分不便，且不能滿足車(chē)流量要求，還存在較大安全隱患 ，極易出現(xiàn)成品砂石料堆場(chǎng)排隊(duì)等料或堵車(chē)現(xiàn)象。在運(yùn)輸?shù)缆泛推?chē)轉(zhuǎn)運(yùn)難以滿足砂石料運(yùn)輸強(qiáng)度情況下，應(yīng)用長(zhǎng)距離膠帶機(jī)及可控起動(dòng)傳輸（CST）裝置輸送砂石料，能有效地解決了汽車(chē)運(yùn)輸存在的問(wèn)題。為膠帶機(jī)輸送系統(tǒng)遠(yuǎn)距離輸送砂石料的推廣應(yīng)用進(jìn)行了大膽的嘗試。
該長(zhǎng)距離膠帶機(jī)穿越三條隧洞和龍灘溝、那邊溝兩明段，設(shè)計(jì)輸送能力3000t/h。從機(jī)尾部起下運(yùn)，下運(yùn)高差50m（水平距離1743m），中部為水平運(yùn)行(距離724m)，然后為上運(yùn)，上運(yùn)高差為30m(水平距離1478m)，所用膠帶機(jī)是以鋼絲繩芯輸送帶作為牽引和承載構(gòu)件的連續(xù)運(yùn)輸機(jī)械。見(jiàn)圖1： 3、長(zhǎng)距離膠帶機(jī)輸送設(shè)計(jì) 3、1設(shè)計(jì)要求
根據(jù)砂石料輸送特點(diǎn)，對(duì)膠帶機(jī)輸送系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。大法坪砂石加工系統(tǒng)成品砂石料堆場(chǎng)下設(shè)雙線廊道膠帶機(jī)輸送，用單線膠帶機(jī)（E1~E3膠帶機(jī)或E2~E4膠帶機(jī)）向長(zhǎng)距離膠帶機(jī)供料，在單線膠帶機(jī)供料不足情況下，也可雙線同時(shí)向長(zhǎng)距離膠帶機(jī)供料。然后經(jīng)308m混凝土系統(tǒng)B1—B6膠帶機(jī)至砂石料倉(cāng)儲(chǔ)備或經(jīng)360m混凝土系統(tǒng)A0—A4膠帶機(jī)至砂石料倉(cāng)儲(chǔ)備，經(jīng)二次篩分后進(jìn)入骨料調(diào)節(jié)料倉(cāng)（一次風(fēng)冷料倉(cāng)），供攪拌樓進(jìn)行混凝土生產(chǎn)。
長(zhǎng)距離膠帶機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)方式以工藝輸送系統(tǒng)流程在中央控制室通過(guò)PLC和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)操作?？刂葡到y(tǒng)具備主要故障的檢測(cè)和保護(hù)功能，可實(shí)現(xiàn)機(jī)旁無(wú)人操作。為此，長(zhǎng)距離膠帶機(jī)系統(tǒng)中設(shè)計(jì)了跑偏、打滑、堵塞、防撕裂及急停（拉繩）開(kāi)關(guān)、除水裝置等附屬裝置。在機(jī)頭部設(shè)有落料擋板，以防止物料墜落或卡入膠帶與滾筒中損壞膠帶。在機(jī)尾部設(shè)有兩個(gè)受料點(diǎn)，前面導(dǎo)料槽為提升導(dǎo)料槽，后面導(dǎo)料槽為固定導(dǎo)料槽，當(dāng)后面導(dǎo)料槽受料時(shí)，前面導(dǎo)料槽升起。膠帶的運(yùn)行是靠傳動(dòng)滾筒與膠帶之間的摩擦力帶動(dòng)的。膠帶繞過(guò)傳動(dòng)滾筒和多個(gè)改向滾筒形成一個(gè)無(wú)級(jí)的環(huán)形帶，膠帶的上下分支分別由各種上、下托輥組支承，并由拉緊裝置給膠帶以需要的拉緊力，傳動(dòng)滾筒的動(dòng)力來(lái)自驅(qū)動(dòng)裝置（電動(dòng)機(jī)與可控起動(dòng)傳輸CST裝置）。物料經(jīng)過(guò)導(dǎo)料槽不斷地加于膠帶上并隨之一起運(yùn)行從而完成運(yùn)輸任務(wù)。 3、2設(shè)計(jì)情況
根據(jù)以上要求，在長(zhǎng)距離膠帶機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)，考慮該膠帶機(jī)所輸送的物料為成品砂石料，琢磨性高，而且輸送量大，輸送距離長(zhǎng)，需選用深槽高速膠帶作為砂石料輸送皮帶，因此采用了耐磨、耐沖擊的優(yōu)質(zhì)橡膠鋼絲繩芯輸送帶。 技術(shù)參數(shù)：
計(jì)算參數(shù)： 輸送物料：成品砂石料（石灰石）
物料重量： q=208kg/m 粒
徑：0~5，5~20，20~40，40~80，80~150mm
膠帶重量： qo=40.8kg/m 散積容重：γ=1500kg/m3
上托輥間距： L1=1.2m
輸送能力：Q=3000t/h
下托輥間距： L2=3.0m 輸送帶寬：B=1200mm
驅(qū)動(dòng)功率：3×（10KV+560KW）帶
速：V=4m/s
起動(dòng)時(shí)間：40~300s可調(diào) 傾
角：-1.64o~oo~1.16o
停止時(shí)間： 5-60s 可調(diào) 高
差：-50+0+30m
距
離：L=1743+724+1478=3945m
主要結(jié)構(gòu)：
長(zhǎng)距離膠帶機(jī)是單向運(yùn)行輸送機(jī)械。主要有驅(qū)動(dòng)裝置、傳動(dòng)滾筒組、改向滾筒組、（上、下）托輥組、拉緊裝置、輸送膠帶、提升導(dǎo)料槽、固定導(dǎo)料槽、清掃器、各種保護(hù)裝置及機(jī)頭架、機(jī)尾架、高架支腿和中間架等主要部件組成。
驅(qū)動(dòng)裝置主要由高壓電動(dòng)機(jī)、聯(lián)軸器、可控起動(dòng)傳輸CST裝置、傳動(dòng)滾筒組等組成。其連接方式為電動(dòng)機(jī)與CST、CST與傳動(dòng)滾筒聯(lián)接，聯(lián)軸器采用CL型齒式聯(lián)軸器。該型齒式聯(lián)軸器具有一定補(bǔ)償兩軸相對(duì)偏移的性能。見(jiàn)圖2：
可控起動(dòng)傳輸（CST）是由濕式離合器裝置和液壓控制系統(tǒng)組成的一個(gè)多級(jí)齒輪減速器，它是專(zhuān)門(mén)為以逐漸加速的加速度平滑起動(dòng)運(yùn)送大慣性載荷長(zhǎng)距離皮帶運(yùn)輸機(jī)而設(shè)計(jì)的。CST裝置的輸出軸扭矩是由液壓控制系統(tǒng)控制的，它隨著離合器上所加的液壓壓力而變化。本長(zhǎng)距離膠帶機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置是由3臺(tái)電動(dòng)機(jī)及3臺(tái)CST裝置組成。驅(qū)動(dòng)功率為（3×560kw）。
CST的工作特點(diǎn)：驅(qū)動(dòng)電機(jī)在負(fù)載（皮帶機(jī)）起動(dòng)之前啟動(dòng)，此時(shí)CST輸出軸保持不動(dòng)。當(dāng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)達(dá)到滿轉(zhuǎn)速時(shí)，控制系統(tǒng)逐漸增加到每臺(tái)CST離合器上的液壓壓力，起動(dòng)皮帶機(jī)并逐漸加速到滿速度。這使得皮帶機(jī)在達(dá)到滿速度之前有一個(gè)緩慢的預(yù)拉伸過(guò)程。加速階段的持續(xù)時(shí)間可以在規(guī)定的時(shí)間范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整。由于系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)驅(qū)動(dòng)電機(jī)可以按順序空載啟動(dòng)，所以電機(jī)的沖擊電流非常小。同時(shí)CST系統(tǒng)也可以象控制皮帶機(jī)的起動(dòng)那樣控制皮帶機(jī)的停車(chē)，適當(dāng)延長(zhǎng)停車(chē)時(shí)間可以最大限度地降低對(duì)膠帶的動(dòng)態(tài)沖擊力。皮帶機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，根據(jù)系統(tǒng)中負(fù)載的分配要求，每臺(tái)CST裝置的離合器或保持少量打滑狀態(tài)或保持為最大壓力（無(wú)打滑）以輸出所要求的扭矩，但系統(tǒng)中任何負(fù)載的增加都將引起離合器打滑，這種情況被稱(chēng)為“軟鎖定”。當(dāng)離合器被軟鎖定時(shí)，任何瞬間的過(guò)載或沖擊載荷都將引起離合器的打滑，這樣驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的所有部件，包括聯(lián)軸器、軸承和齒輪都將在沖擊或過(guò)載時(shí)受到保護(hù)，從而延長(zhǎng)其使用壽命。由于驅(qū)動(dòng)電機(jī)可以根據(jù)運(yùn)行負(fù)載進(jìn)行選擇而不必根據(jù)起動(dòng)負(fù)載選擇，所以CST驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可以選用功率較小的電機(jī)。
CST所帶來(lái)的另外一個(gè)特點(diǎn)是主電機(jī)可以在空載狀態(tài)起動(dòng)，從而減小了起動(dòng)沖擊電流并縮短了起動(dòng)時(shí)間。同時(shí)允許操作人員更靈活的對(duì)膠帶機(jī)起停操作，而無(wú)需反復(fù)起停主電機(jī)，也提高了CST的可操作性。
CST可控驅(qū)動(dòng)裝置控制箱，配置有觸摸屏控制面板和PLC可編程控制器；速度和功率PID閉環(huán)調(diào)節(jié)模塊；DH485或DH+通訊接口等?？蓪?shí)現(xiàn)與中央集控計(jì)算機(jī)系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸。
膠帶自動(dòng)液壓拉緊裝置是由液壓泵站、拉緊油缸、蓄能器、慢速絞車(chē)、電氣控制箱及符件等六大部分組成。油缸通過(guò)動(dòng)滑輪、鋼絲繩與膠帶輸送機(jī)上的拉緊小車(chē)相連。電氣控制箱為壁掛式結(jié)構(gòu)。該裝置具有以下特點(diǎn)：（1）起動(dòng)拉緊力和正常運(yùn)行拉緊力可根據(jù)膠帶機(jī)張力的需要任意調(diào)節(jié)。系統(tǒng)一旦調(diào)定后，拉緊裝置即按預(yù)定程序自動(dòng)工作，保證膠帶在理想狀態(tài)下運(yùn)行，從而減小膠帶厚度。（2）響應(yīng)快。膠帶機(jī)起動(dòng)時(shí)，膠帶會(huì)突然松弛伸長(zhǎng)，該裝置中的油缸活塞桿能立刻縮回，及時(shí)補(bǔ)償膠帶的伸長(zhǎng)，使其緊邊的沖擊減小，從而使起動(dòng)平穩(wěn)可靠，避免斷帶事故的發(fā)生。（3）具有斷帶時(shí)自動(dòng)停止膠帶機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)和打滑時(shí)自動(dòng)增加拉緊力等保護(hù)性功能。（4）結(jié)構(gòu)緊湊，安裝空間小。（5）可參與集中控制裝置，在集中控制臺(tái)上，實(shí)現(xiàn)對(duì)該液壓拉緊裝置的遠(yuǎn)距離監(jiān)控。
長(zhǎng)距離膠帶機(jī)機(jī)尾裝有盤(pán)式制動(dòng)器，安裝在尾部改向滾筒處，通過(guò)PLC控制，并配備手動(dòng)釋放裝置。在大法坪砂石加工系統(tǒng)成品砂石料堆場(chǎng)廊道下設(shè)雙線膠帶機(jī)（E3、E4膠帶機(jī)）機(jī)頭落料斗處裝有導(dǎo)料槽。E3膠帶機(jī)為提升導(dǎo)料槽，該導(dǎo)料槽有升降裝置，工作時(shí)降下，不工作時(shí)升起。E4膠帶機(jī)為固定導(dǎo)料槽。膠帶機(jī)中部裝有除水裝置，安裝在那邊溝明段部分。當(dāng)成槽膠帶里有積水時(shí)，可先啟動(dòng)該除水裝置，使該區(qū)域段的槽形膠帶面變成平面，然后啟動(dòng)長(zhǎng)膠帶機(jī)，由除水裝置將膠面上的積水排除。
為了使長(zhǎng)距離膠帶機(jī)系統(tǒng)安全生產(chǎn)運(yùn)行，預(yù)防機(jī)械部分的損壞，保護(hù)操作人員的安全，便于集中控制和提高自動(dòng)化水平，設(shè)置了電氣控制及綜合安全保護(hù)裝置。電氣控制及綜合安全保護(hù)裝置能對(duì)該長(zhǎng)距離膠帶機(jī)整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中進(jìn)行控制、并能對(duì)出現(xiàn)的故障進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)測(cè)、報(bào)警。除具有一般的順序啟動(dòng)、順序停車(chē)，斷路、矩路、過(guò)載、過(guò)流、欠電壓、缺相、接地和拉緊、制動(dòng)信號(hào)等保護(hù)以外，還配備以下安全保護(hù)裝置：（1）防跑偏；跑偏開(kāi)關(guān)安裝在膠帶機(jī)沿線兩側(cè)并成對(duì)安裝，使開(kāi)關(guān)的觸輥與膠帶接觸部位位于觸輥高度的1/3處。每隔100m左右裝一組（沿線共39組），當(dāng)膠帶機(jī)發(fā)生跑偏時(shí)發(fā)出跑偏報(bào)警信號(hào)，實(shí)現(xiàn)膠帶跑偏自動(dòng)報(bào)警和停機(jī)功能，以防止膠帶機(jī)因過(guò)量跑偏而發(fā)生事故。該開(kāi)關(guān)具有兩級(jí)動(dòng)作功能，一級(jí)動(dòng)作用于輕度跑偏量達(dá)5%帶寬時(shí)發(fā)出信號(hào)報(bào)警，二級(jí)動(dòng)作用于重度跑偏量達(dá)10%帶寬時(shí)延時(shí)動(dòng)作，報(bào)警并停機(jī)。（2）緊急事故開(kāi)關(guān)（雙向拉繩開(kāi)關(guān)）；緊急停機(jī)用拉繩開(kāi)關(guān)，安裝在膠帶機(jī)沿線機(jī)架的兩側(cè)并成對(duì)安裝，每隔50m左右安裝一組（沿線共76組），當(dāng)膠帶機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，操作人員可在膠帶機(jī)的任何部位拉動(dòng)拉繩開(kāi)關(guān)，動(dòng)作后，自鎖并發(fā)出報(bào)警信號(hào)，使本膠帶機(jī)及其上游的設(shè)備停機(jī)。此外，當(dāng)發(fā)出開(kāi)車(chē)信號(hào)后，如現(xiàn)場(chǎng)不允許開(kāi)車(chē)時(shí)，也可以拉動(dòng)開(kāi)關(guān)，禁止膠帶機(jī)啟動(dòng)，以避免發(fā)生設(shè)備和人身事故。（3）溜槽堵塞裝置；用于檢測(cè)膠帶機(jī)頭部和尾部的漏斗和溜槽內(nèi)是否發(fā)生堵塞。當(dāng)漏斗和溜槽內(nèi)發(fā)生堵塞時(shí)，立即發(fā)出報(bào)警和停機(jī)信號(hào)，立即停機(jī)，以防事故發(fā)生。溜槽堵塞裝置安裝在溜槽相對(duì)的兩個(gè)側(cè)壁不受物料沖擊的適當(dāng)位置上，一般安裝在距溜槽底部以上1/3溜槽高度為宜。（4）縱向撕裂開(kāi)關(guān)；安裝于膠帶機(jī)尾部受料點(diǎn)承載膠帶下面，能隨時(shí)檢測(cè)出膠帶縱向撕裂故障，并及時(shí)發(fā)出停機(jī)信號(hào)，防止故障擴(kuò)大，減少損失。這些裝置都通過(guò)電氣控制系統(tǒng)聯(lián)接到控制室進(jìn)行集中控制。
轉(zhuǎn)貼于 4、長(zhǎng)距離膠帶機(jī)實(shí)際運(yùn)行情況
長(zhǎng)距離膠帶機(jī)于2003年10月20日—12月17日進(jìn)行通電試運(yùn)行和空載調(diào)試運(yùn)行，并對(duì)膠帶跑偏進(jìn)行調(diào)整。因電氣控制系統(tǒng)將跑偏及急停（拉繩）信號(hào)采集共用一組控制線，使PLC控制系統(tǒng)常出現(xiàn)錯(cuò)誤報(bào)警且很難判斷故障點(diǎn)和膠帶跑偏造成停機(jī)。12月18日開(kāi)始帶負(fù)載運(yùn)行調(diào)試并將沿線拉繩開(kāi)關(guān)及跑偏開(kāi)關(guān)全部斷開(kāi)，因上調(diào)心托輥組不能滿足設(shè)計(jì)承載和連續(xù)運(yùn)輸要求，有些托輥從支架上掉下來(lái)，停機(jī)對(duì)該托輥支架進(jìn)行加固。至2004年1月4日，為滿足308m混凝土攪拌系統(tǒng)1# 、2# 攪拌樓重載調(diào)試，共運(yùn)送砂石料約20000t（在此期間斷斷續(xù)續(xù)運(yùn)行，且經(jīng)常停機(jī)處理，托輥支架加固效果不明顯，且未能從根本上解決問(wèn)題）。2004年1月6日，由業(yè)主組織各參建單位就長(zhǎng)距離膠帶機(jī)帶負(fù)載運(yùn)行及存在問(wèn)題進(jìn)行討論并要求整改。要求電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝單位對(duì)膠帶機(jī)沿線的跑偏開(kāi)關(guān)和緊急（拉繩）開(kāi)關(guān)重新放線、進(jìn)行改造；要求調(diào)心托輥組廠家更換新的托輥支架（加強(qiáng)型），由運(yùn)行單位配合將沿線上調(diào)心托輥組全部更換。并對(duì)沿線嚴(yán)重跑偏位置和可能對(duì)膠帶跑偏造成磨損部位增加擋偏滾筒，以減少膠帶跑偏造成磨損和停機(jī)事故，于1月15日整改結(jié)束。1月16日進(jìn)行重載運(yùn)行試驗(yàn)，從運(yùn)行情況看，整改效果明顯，可滿足連續(xù)運(yùn)輸要求。因長(zhǎng)距離膠帶機(jī)系統(tǒng)與大法坪砂石加工系統(tǒng)、308m混凝土系統(tǒng)、360m混凝土系統(tǒng)未能實(shí)行電氣聯(lián)鎖控制，且長(zhǎng)距離膠帶機(jī)為可控驅(qū)動(dòng)裝置傳輸（設(shè)計(jì)值：起動(dòng)時(shí)間為120S、緊急停機(jī)時(shí)間為40S），常因308m系統(tǒng)B1~B6膠帶機(jī)或360m系統(tǒng)A0~A4膠帶機(jī)其中某一條膠帶機(jī)故障或緊急停機(jī)和長(zhǎng)距離膠帶機(jī)系統(tǒng)故障停機(jī)而造成長(zhǎng)距離膠帶機(jī)機(jī)頭或機(jī)尾堵料。
自2004年1月16日~3月30日輸送量達(dá)50多萬(wàn) 噸 。從輸送情況看，用高速深槽式長(zhǎng)距離膠帶機(jī)輸送成品砂石料，具有其它輸送工具（汽車(chē)）不可比擬的特點(diǎn)： 4、1 輸送效率高；因深槽式高速膠帶機(jī)輸送速度達(dá)4m/s， 且輸送強(qiáng)度較大，一般可達(dá)2800~3000t/h。與汽車(chē)轉(zhuǎn)運(yùn)輸送相比，其輸送效率明顯提高，且運(yùn)行成本大大降低，可滿足大壩高強(qiáng)度混凝土澆筑用料要求。 4、2 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；用型鋼、板材在制造廠組焊成圖紙要求的組件和部件，如機(jī)頭架、尾架、高架支腿、中間架、落礦擋板、溜槽 、張緊臺(tái)架等。然后在使用現(xiàn)場(chǎng)用螺栓連接或焊接成所需要的整體。采用可控起動(dòng)傳輸裝置，膠帶自動(dòng)液壓拉緊裝置。簡(jiǎn)化了輸送系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，安拆迅速、方便。操作簡(jiǎn)易且布置靈活。 4、3 運(yùn)行安全可靠；采用CST的主要目的是為在起動(dòng)過(guò)程加速階段降低張力作用對(duì)膠帶機(jī)帶來(lái)不利影響，通過(guò)控制起動(dòng)上升曲線，可減小膠帶機(jī)空載或滿載起動(dòng)時(shí)帶來(lái)的瞬時(shí)尖峰張力，從而得到一個(gè)滿意的動(dòng)態(tài)結(jié)果。除了滿足張力與速率控制要求之外，還能防止瞬間負(fù)載沖擊帶來(lái)的不利影響。任何情況下，從驅(qū)將跟隨主驅(qū)自動(dòng)調(diào)整狀態(tài)，在不同的負(fù)荷下均能保持一致的輸出功率。 由于可控驅(qū)動(dòng)裝置CST在高壓腔管道上安裝閉鎖閥，在突然停電時(shí)，能保持高壓腔壓力，使離合片保持結(jié)合，以保證主電機(jī)的動(dòng)力傳遞。提供可控停車(chē)，從而避免系統(tǒng)突然停電以滿負(fù)荷運(yùn)行膠帶機(jī)的動(dòng)力學(xué)破壞。 4、4 布置靈活：膠帶機(jī)系統(tǒng)可用于砂石料輸送，也可用于混凝土輸送。特別適用于因交通不暢且輸送強(qiáng)度較大的施工場(chǎng)面。其占用場(chǎng)地小，臨建工程量小，投資成本優(yōu)于其它投資成本。 5、問(wèn)題與意見(jiàn)
長(zhǎng)距離膠帶機(jī)經(jīng)過(guò)幾個(gè)月的運(yùn)行，證明該膠帶機(jī)運(yùn)行可靠，輸送量可達(dá)到設(shè)計(jì)要求，因整個(gè)輸送系統(tǒng)設(shè)計(jì)尚不盡人意，還有待進(jìn)一步認(rèn)識(shí)和改善。主要有以下幾個(gè)問(wèn)題急需解決。 （1）砂石料輸送系統(tǒng)在設(shè)計(jì)階段未能充分考慮各系統(tǒng)膠帶機(jī)與長(zhǎng)距離膠帶機(jī)在電氣控制部分的聯(lián)接，膠帶機(jī)啟、?？刂品绞剑L(zhǎng)距離膠帶機(jī)機(jī)頭轉(zhuǎn)載，系統(tǒng)通訊、監(jiān)控等問(wèn)題作較透徹了解。待各系統(tǒng)膠帶機(jī)進(jìn)行聯(lián)動(dòng)輸送時(shí)，出現(xiàn)長(zhǎng)距離膠帶機(jī)遇故障或緊急停車(chē)時(shí)，大法坪砂石加工系統(tǒng)成品堆場(chǎng)下設(shè)廊道輸送膠帶機(jī)不能停機(jī)而導(dǎo)致長(zhǎng)距離膠帶機(jī)機(jī)尾堵料?；?08m系統(tǒng)、360m系統(tǒng)某一條膠帶機(jī)發(fā)生故障緊急停機(jī)時(shí)，導(dǎo)致長(zhǎng)距離膠帶機(jī)機(jī)頭（308m系統(tǒng)B1膠帶機(jī)機(jī)尾或360m系統(tǒng)A0膠帶機(jī)機(jī)尾）堵料現(xiàn)象。因長(zhǎng)距離膠帶機(jī)為可控驅(qū)動(dòng)裝置，緊急停車(chē)時(shí)間一般為40s，而其它系統(tǒng)的膠帶機(jī)為一般電機(jī)驅(qū)動(dòng)，停車(chē)時(shí)間只有幾秒鐘。只要308m系統(tǒng)或是360m系統(tǒng)某一條膠帶機(jī)發(fā)生故障緊急停機(jī)時(shí)，就會(huì)發(fā)生長(zhǎng)距離膠帶機(jī)因慣性（延時(shí)）停車(chē)而導(dǎo)致機(jī)頭堵料（電氣聯(lián)鎖控制也無(wú)法解決此延時(shí)停車(chē)問(wèn)題）。建議在長(zhǎng)距離膠帶機(jī)機(jī)頭卸料處增設(shè)一受料坑，亦可增設(shè)短皮帶和調(diào)節(jié)料倉(cāng)，料倉(cāng)容量按正常停機(jī)時(shí)間80s計(jì)算，并結(jié)合考慮308m系統(tǒng)、360m系統(tǒng)的B1、A0膠帶機(jī)出料改造。以解決機(jī)頭堵料問(wèn)題 。增設(shè)各系統(tǒng)膠帶機(jī)之間的電氣控制聯(lián)鎖并由計(jì)算機(jī)集中控制，以防止故障或緊急停機(jī)發(fā)生堵料造成對(duì)膠帶機(jī)的損傷。 （2）長(zhǎng)距離膠帶機(jī)機(jī)頭清掃器廠家配置安裝的聚胺脂清掃器因刮板磨損較大，且對(duì)膠帶損傷較大，更無(wú)法刮清膠帶上沾附的泥砂漿。導(dǎo)致沾附在膠帶上的泥砂漿隨著皮帶運(yùn)行與下托輥組進(jìn)行磨擦，使隧洞內(nèi)充滿灰塵。經(jīng)業(yè)主和監(jiān)理同意，要求廠家提供硬質(zhì)合金清掃器，運(yùn)行單位安裝并配合水沖洗。改造后，隧洞內(nèi)灰塵大大降低。又因水沖洗后使機(jī)頭造成泥砂漿的污染，污水排放又成一難題?？稍鲈O(shè)沉砂池，以減少對(duì)環(huán)境造成污染，并考慮膠帶在除水時(shí)，引至沉砂池排出。 （3）隧洞內(nèi)的照明與通風(fēng)問(wèn)題，隧洞照明線路采用三相四線制供電系統(tǒng)。在膠帶機(jī)沿線一側(cè)約20m布置一組照明燈具，機(jī)頭、機(jī)尾及明段處兩側(cè)設(shè)置固定檢修照明燈具，洞內(nèi)共設(shè)置10臺(tái)小型軸流風(fēng)機(jī)。電纜采用阻燃電纜。電源電壓為~220V、~380V，存在較大安全隱患且照明亮度不足。現(xiàn)有部分照明燈具被防水棚遮蓋（洞內(nèi)滲漏水較為嚴(yán)重，已設(shè)置防水棚），使洞內(nèi)照明亮度更加不足。由于設(shè)計(jì)原因，沿線未設(shè)檢修電源，使膠帶機(jī)沿線巡查和檢修工作十分困難。建議按規(guī)范要求（特殊場(chǎng)合照明器應(yīng)使用安全電壓：隧道、人防工程，有高溫、導(dǎo)電灰塵和燈具離地面高度低于2.4m等場(chǎng)所的照明，電源電壓應(yīng)不大于36V。在潮濕易觸及帶電體場(chǎng)所的照明電源電壓不得大于24V。）在沿線另一側(cè)增設(shè)一回36V或24V電壓照明器具并增設(shè)檢修電源。
關(guān)鍵詞：電力傳動(dòng)；工業(yè)設(shè)備；實(shí)踐教學(xué)；人才培養(yǎng)
隨著我國(guó)制造業(yè)由勞動(dòng)密集型向知識(shí)密集型的轉(zhuǎn)變，膠東半島制造業(yè)基地不斷升級(jí)與擴(kuò)建，社會(huì)對(duì)電力傳動(dòng)領(lǐng)域的應(yīng)用型技術(shù)人才需求急劇增加。與此同時(shí)，對(duì)應(yīng)聘者的綜合素質(zhì)要求也不斷提高，不僅要求應(yīng)聘者具備扎實(shí)的專(zhuān)業(yè)理論基礎(chǔ)，更重要的是具有一定的工程實(shí)踐操作能力和開(kāi)拓創(chuàng)新意識(shí)。
山東工商學(xué)院作為一所省屬院校，秉著服務(wù)社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)、支持膠東半島企業(yè)發(fā)展，培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的應(yīng)用型人才的辦學(xué)理念，大力支持電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的發(fā)展，在大力提高師資隊(duì)伍水平的同時(shí)，積極引進(jìn)國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的工業(yè)技術(shù)設(shè)備。為增強(qiáng)學(xué)生工程實(shí)踐能力、創(chuàng)新意識(shí)與創(chuàng)新能力，為了提高我校畢業(yè)生在電力傳動(dòng)領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)力，特創(chuàng)建了abb電力傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)室。
一、實(shí)驗(yàn)室和專(zhuān)業(yè)課程的地位
“電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)”是電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的一門(mén)核心專(zhuān)業(yè)課程，是“電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)”、“電力電子技術(shù)”、“自動(dòng)控制理論”和“可編程控制器”等幾門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程綜合運(yùn)用的體現(xiàn)。[1，2]通過(guò)該課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生對(duì)各類(lèi)交、直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速原理有比較全面的了解。但是，現(xiàn)有的教材為了便于闡述清楚各種調(diào)速系統(tǒng)的構(gòu)成及原理，通常采用傳統(tǒng)的模擬檢測(cè)裝置與控制器，與現(xiàn)在工業(yè)上普遍采用的全數(shù)字控制系統(tǒng)有很大的區(qū)別。[3]
abb電力傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)室采用的是工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，是一種全數(shù)字控制電力傳動(dòng)系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)該傳動(dòng)系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，不但可以加深學(xué)生對(duì)交、直流調(diào)速系統(tǒng)的理解，還能將枯燥的理論學(xué)習(xí)與工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的實(shí)際操作相結(jié)合，極大地調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)。更重要的是通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的認(rèn)識(shí)和了解，熟悉工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的傳動(dòng)系統(tǒng)的構(gòu)成與操作，能幫助即將步入工作崗位的畢業(yè)生盡快掌握工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)電力傳動(dòng)系統(tǒng)的操作與控制，并具有一定的系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力，大大減少用人單位的崗前培訓(xùn)時(shí)間。
因此，“電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)”的理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)室的調(diào)速系統(tǒng)的實(shí)踐操作是促使學(xué)生全面掌握調(diào)速系統(tǒng)的不可或缺的兩個(gè)方面，理論學(xué)習(xí)指導(dǎo)實(shí)踐操作，實(shí)踐操作反過(guò)來(lái)加深對(duì)理論的認(rèn)識(shí)。通過(guò)對(duì)工業(yè)設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)操作大大提高學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力，對(duì)工業(yè)調(diào)速系統(tǒng)有一個(gè)系統(tǒng)的、具體的認(rèn)識(shí)，為今后的工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
二、實(shí)驗(yàn)室建設(shè)
實(shí)驗(yàn)室建設(shè)包括兩個(gè)部分，一部分是基于天煌教儀的電力電子與電機(jī)控制實(shí)驗(yàn)室，另一部分是abb電力傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)室。由于課堂教學(xué)主要偏重于調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和運(yùn)行理論，為實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐提供理論指導(dǎo)。電力電子與電機(jī)控制實(shí)驗(yàn)室主要是用于開(kāi)設(shè)一些驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，加深對(duì)交、直流調(diào)速系統(tǒng)運(yùn)行原理的理解。abb電力傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)室主要是讓學(xué)生熟悉各種工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備及傳動(dòng)系統(tǒng)的構(gòu)成，培訓(xùn)學(xué)生對(duì)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)常用的交、直流調(diào)速系統(tǒng)的操作，在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)一些較簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。
1.電力電子與電機(jī)控制實(shí)驗(yàn)室建設(shè)
電力電子與電機(jī)控制實(shí)驗(yàn)室擁有10臺(tái)天煌教儀的djdk-1型實(shí)驗(yàn)裝置。該實(shí)驗(yàn)裝置采用掛件結(jié)構(gòu)，可根據(jù)不同實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行自由組合，故結(jié)構(gòu)緊湊、使用方便；其次，實(shí)驗(yàn)連接線采用強(qiáng)、弱電分開(kāi)的手槍式插頭，兩者不能互插，避免強(qiáng)電接入弱電設(shè)備，造成該設(shè)備損壞；另外，該裝置的控制屏供電采用三相隔離變壓器隔離，設(shè)有電壓型漏電保護(hù)裝置和電流型漏電保護(hù)裝置，切實(shí)有效保護(hù)操作者的人身安全，為開(kāi)放性的實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)造了前提條件。通過(guò)該實(shí)驗(yàn)室，可以比較輕松地實(shí)現(xiàn)交、直流電機(jī)的各種控制策略。當(dāng)前該實(shí)驗(yàn)室所開(kāi)的實(shí)驗(yàn)有：?jiǎn)伍]環(huán)不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)、邏輯無(wú)環(huán)流直流調(diào)速系統(tǒng)、雙閉環(huán)三相異步電機(jī)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)和spwm變頻變頻調(diào)速實(shí)驗(yàn)等。這些實(shí)驗(yàn)對(duì)于加深學(xué)生對(duì)各類(lèi)調(diào)速系統(tǒng)原理的理解具有十分重要的意義，但對(duì)于提高學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力和培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)沒(méi)有太大的幫助，因此有必要組建另外一個(gè)培養(yǎng)工程實(shí)踐能力的實(shí)驗(yàn)室。
2.abb電力傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)
abb電力傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)室采用的是瑞典abb公司為工業(yè)傳動(dòng)而生產(chǎn)的成熟產(chǎn)品。由于該實(shí)驗(yàn)室采用與工業(yè)應(yīng)用完全一致的產(chǎn)品線和設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，確保教學(xué)實(shí)驗(yàn)與實(shí)際工業(yè)應(yīng)用的無(wú)縫連接，有助于解決電氣傳動(dòng)的課堂教學(xué)與實(shí)踐相脫節(jié)的問(wèn)題?？紤]到當(dāng)前工業(yè)電力傳動(dòng)控制，既有高性能的交流傳動(dòng)控制，也有傳統(tǒng)的直流傳動(dòng)控制，因此我們采購(gòu)的控制系統(tǒng)有交流傳動(dòng)的acs800標(biāo)準(zhǔn)低壓dtc變頻調(diào)速系統(tǒng)、acs800 iv象限dtc變頻調(diào)速系統(tǒng)、acs550風(fēng)機(jī)/水泵專(zhuān)用變頻調(diào)速系統(tǒng)，直流傳動(dòng)的dcs800 12脈直流調(diào)速系統(tǒng)。abb電力傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)室所開(kāi)出的實(shí)驗(yàn)涵蓋了一些常見(jiàn)的工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，學(xué)生通過(guò)對(duì)該系統(tǒng)的實(shí)際操作，能夠了解和掌握目前工業(yè)領(lǐng)域，尤其礦山領(lǐng)域中絕大多數(shù)變頻調(diào)速系統(tǒng)的工藝和操作，很好地解決了當(dāng)前畢業(yè)生普遍缺乏工程實(shí)踐動(dòng)手能力的問(wèn)題。
三、教學(xué)內(nèi)容和體系的完善
由于專(zhuān)業(yè)課的授課課時(shí)和實(shí)驗(yàn)課時(shí)均很有限，而各種新的控制思想和控制方法不斷出現(xiàn)，并且社會(huì)對(duì)人才培養(yǎng)提出了更高的要求，在這種情況下，如何提高課程的教學(xué)質(zhì)量和有效利用實(shí)驗(yàn)課時(shí)已成為“電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)課程”教學(xué)任務(wù)中不容回避的重要問(wèn)題。[4]
1.修改教學(xué)大綱，增加現(xiàn)代調(diào)速內(nèi)容
隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，全數(shù)字的pwm交流控制系統(tǒng)已成為當(dāng)前工業(yè)控制主流，而教科書(shū)中的直流調(diào)速、基于晶閘管的交流控制仍然占據(jù)很大的篇幅，因此有必要修改教學(xué)大綱。修訂后的教學(xué)大綱減少直流調(diào)速的內(nèi)容，保留原有的交流電機(jī)變頻調(diào)速的基本原理、感應(yīng)電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速的機(jī)械特性以及感應(yīng)電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)，重點(diǎn)分析基于轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向的矢量控制（vc）和基于定子磁場(chǎng)定向的直接轉(zhuǎn)矩控制（dtc），最后介紹自控變頻同步電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)、無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)和永磁同步電動(dòng)機(jī)的自控變頻控制系統(tǒng)。
2.強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，深化對(duì)調(diào)速系統(tǒng)的理解
實(shí)驗(yàn)是學(xué)好電力傳動(dòng)不可缺少的一個(gè)環(huán)節(jié)，根據(jù)實(shí)際情況將實(shí)驗(yàn)課分為兩個(gè)部分，一部分實(shí)驗(yàn)課是隨著課程教學(xué)進(jìn)度而開(kāi)設(shè)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，該實(shí)驗(yàn)在電力電子與電機(jī)拖動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。此類(lèi)實(shí)驗(yàn)的目的是加深學(xué)生對(duì)各類(lèi)調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速原理的理解。另外一部分實(shí)驗(yàn)課時(shí)是安排在學(xué)期末為期一周的課程設(shè)計(jì)。課程設(shè)計(jì)的目的是在學(xué)生對(duì)電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)已經(jīng)有了比較全面了解的基礎(chǔ)上，對(duì)矢量控制系統(tǒng)和直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真。由于電機(jī)拖動(dòng)實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)不能滿足這類(lèi)實(shí)驗(yàn)的要求，因此將此課程設(shè)計(jì)安排在裝有matlab軟件的計(jì)算機(jī)房。matlab是工業(yè)控制領(lǐng)域常用的仿真軟件，其中simulink\simpowersystems工具箱為搭建電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)提供豐富的模型。[5]利用軟件提供的電機(jī)模型、逆變器模型等，按照矢量控制策略和直接轉(zhuǎn)矩控制策略分別搭建控制系統(tǒng)模型，并進(jìn)行仿真。[5]利用軟件仿真還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是可以很方便地修改參數(shù)和查看仿真結(jié)果。例如在矢量控制器設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要反復(fù)修改pi控制器參數(shù)，直到系統(tǒng)滿足各項(xiàng)指標(biāo)。
這個(gè)課程設(shè)計(jì)的目的有兩個(gè)：一是讓學(xué)生學(xué)會(huì)運(yùn)用matlab搭建電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)模型；二是要了解交流調(diào)速系統(tǒng)的矢量控制和直接轉(zhuǎn)矩控制的結(jié)構(gòu)和原理，為下一階段的交流調(diào)速系統(tǒng)的操作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
3.加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)，培養(yǎng)實(shí)際操作能力和創(chuàng)新能力
具有創(chuàng)新能力的應(yīng)用型人才培養(yǎng)，不僅要使學(xué)生具有較扎實(shí)的調(diào)速理論知識(shí)，同時(shí)還要有系統(tǒng)思維、工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識(shí)。而電力電子與電機(jī)拖動(dòng)實(shí)驗(yàn)室的現(xiàn)有的教學(xué)儀器和matlab軟件顯然不能完全滿足我們的人才培養(yǎng)要求，因此abb電力傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)就顯得很有必要。工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)主要安排在大四第二學(xué)期，此時(shí)學(xué)生的理論學(xué)習(xí)已基本完成。接下來(lái)將電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的學(xué)生分為兩個(gè)方向：一個(gè)是電力傳動(dòng)及其自動(dòng)化方向，一個(gè)是電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化方向。電力傳動(dòng)及其自動(dòng)化方向的學(xué)生必須要參加abb電力傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)室的培訓(xùn)。這一階段的培訓(xùn)按調(diào)速系統(tǒng)的構(gòu)成分為三個(gè)模塊：dcs800直流調(diào)速系統(tǒng)；acs550變頻調(diào)速系統(tǒng)；acs800變頻調(diào)速系統(tǒng)。在進(jìn)行操作之前要對(duì)各調(diào)速系統(tǒng)的硬件、軟件作一個(gè)詳細(xì)的介紹。這里以dcs800直流調(diào)速系統(tǒng)為例，其硬件包括dcs800 12脈串聯(lián)直流傳動(dòng)系統(tǒng)、12脈移相變壓器、abb ac800m plc系統(tǒng)和abb panel pp836四個(gè)部分。軟件包括dcs800直流傳動(dòng)系統(tǒng)固件、ac800m plc編程軟件cbm和pp836編程軟件panel builder 800。在對(duì)系統(tǒng)的各部分有了充分了解的基礎(chǔ)上，就可以開(kāi)始進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)操作培訓(xùn)。操作控制包括用操作面板操作變流器、用drivewindow操作變流器、用柜門(mén)按鈕操作變流器、用plc和pp836操作變流器，在掌握好這四種現(xiàn)場(chǎng)操作的基礎(chǔ)上接下來(lái)再進(jìn)行通信方式切換操作、12脈傳動(dòng)系統(tǒng)和6脈傳動(dòng)系統(tǒng)的切換操作、再生制動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)操作等。通過(guò)這種循序漸進(jìn)的培訓(xùn)，學(xué)生基本上掌握了工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)直流調(diào)速系統(tǒng)的構(gòu)成和操作，其實(shí)踐動(dòng)手能力有了顯著提高。由于有了這一階段的培訓(xùn)，大大節(jié)省了用人單位的崗前培訓(xùn)時(shí)間，提高了畢業(yè)生實(shí)踐動(dòng)手能力。
創(chuàng)新能力的培養(yǎng)主要通過(guò)學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)。首先，為了讓學(xué)生更好地了解工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)情況和一些常見(jiàn)的控制系統(tǒng)要求，abb電力傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)室提供了一些視頻資料供學(xué)生們學(xué)習(xí)，并給出了部分控制工程的解決案例。這些資料對(duì)于今后從事電力傳動(dòng)的學(xué)生具有十分重要的參考意義。電力傳動(dòng)控制畢業(yè)設(shè)計(jì)的被控對(duì)象一般為實(shí)驗(yàn)室的30kw的電機(jī)，根據(jù)控制要求設(shè)計(jì)一套合適的控制程序，在實(shí)驗(yàn)室完成對(duì)這個(gè)被控對(duì)象的控制。例如：要求學(xué)生按照控制要求要求編寫(xiě)一套plc控制程序，包括起、制動(dòng)時(shí)間的限制，按要求加減速等。畢業(yè)答辯時(shí)需要把該程序下載到ac800m plc，檢驗(yàn)該控制系統(tǒng)能否達(dá)到預(yù)先給定的要求。
通過(guò)對(duì)電力傳動(dòng)系統(tǒng)為期一年的學(xué)習(xí)，學(xué)生們基本上掌握了交、直流傳動(dòng)的運(yùn)行原理及其特性、調(diào)速系統(tǒng)的構(gòu)成以及工業(yè)調(diào)速系統(tǒng)的操作和開(kāi)發(fā)，大大增強(qiáng)了學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力和創(chuàng)新意識(shí)，為今后的工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
四、結(jié)束語(yǔ)
以“abb電力傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)室”為依托，以“電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)”為理論指導(dǎo)，以培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識(shí)的應(yīng)用型人才為目標(biāo)。這種基于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的人才培養(yǎng)模式，不但可以極大地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，同時(shí)也能更有針對(duì)性地促進(jìn)教學(xué)改革，將各專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課有效地結(jié)合起來(lái)，形成一個(gè)有機(jī)的整體。這種新的人才培養(yǎng)模式對(duì)于緩解半島制造企業(yè)和礦山企業(yè)所需的大批電力傳動(dòng)專(zhuān)業(yè)技術(shù)人才緊缺，提高當(dāng)前畢業(yè)生解決實(shí)際工程問(wèn)題的動(dòng)手能力都具有十分重要的意義，同時(shí)也為學(xué)校贏得了較好的聲譽(yù)。
參考文獻(xiàn)：
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縱觀機(jī)械產(chǎn)品的發(fā)展史，可以區(qū)分為四個(gè)明顯的過(guò)程。最早的機(jī)械是以機(jī)器的機(jī)構(gòu)、結(jié)構(gòu)為主體，加上執(zhí)行機(jī)構(gòu)和能源組成。能源主要是人力、畜力、水力、風(fēng)力等。這是原始的機(jī)械時(shí)代。后來(lái)發(fā)展到了用蒸汽作能源，以熱力機(jī)械作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，這是人類(lèi)發(fā)展史上的一大進(jìn)步，機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)效率也躍上一個(gè)新臺(tái)階。建筑在熱力學(xué)基礎(chǔ)上的這一代機(jī)械產(chǎn)品可以稱(chēng)之為熱力機(jī)械。當(dāng)發(fā)明了發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)之后，電取代了蒸汽成了主要的能源，而執(zhí)行機(jī)構(gòu)則是以電動(dòng)機(jī)為主體的電氣傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，電氣傳動(dòng)這門(mén)技術(shù)開(kāi)始與機(jī)械結(jié)上了不解之緣。這又是一個(gè)劃時(shí)代的技術(shù)革命。這個(gè)時(shí)代的機(jī)械主要以電工技術(shù)為支掙，包括復(fù)雜機(jī)械的控制、操作也大都是以基于黽磁學(xué)原理的各種電器來(lái)實(shí)現(xiàn)的，成為電氣機(jī)械的時(shí)代?這個(gè)時(shí)代的機(jī)械，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了機(jī)、電的結(jié)合,不過(guò)這種結(jié)合,主要是從外部以獨(dú)立分體的方式進(jìn)行，機(jī)與電之間的界限比較分明。第三次世界技術(shù)革命的浪潮把以電子技術(shù)為核心的電力電子器件、電子計(jì)算機(jī)、傳感器、控制器、微電子芯片等導(dǎo)入機(jī)械系統(tǒng)，構(gòu)成了以電子計(jì)算機(jī)等微電子軟、硬件產(chǎn)品為神經(jīng)中樞、傳感器為耳目、電動(dòng)機(jī)為手足、機(jī)械本體為軀干、電力電子換能器等為生命源泉的新一代智能化的機(jī)械產(chǎn)品。這類(lèi)機(jī)械在原來(lái)機(jī)、電結(jié)合的*礎(chǔ)上，融入了各類(lèi)電子產(chǎn)品。電子技術(shù)、特別是電子計(jì)算機(jī)技術(shù)、以其強(qiáng)大的滲透力融入機(jī)械的各個(gè)要素中，形成緊密的、有機(jī)的結(jié)合，強(qiáng)弱電、硬軟件、機(jī)與電混然成一體，所以大家都習(xí)慣稱(chēng)這類(lèi)產(chǎn)品為機(jī)電一體化產(chǎn)品。
關(guān)于機(jī)電一體化這個(gè)詞，國(guó)內(nèi)專(zhuān)家學(xué)者已經(jīng)從不同的側(cè)面作過(guò)許多注釋?zhuān)两裆袥](méi)有一個(gè)統(tǒng)一的定義。而且相當(dāng)一部分人認(rèn)為，機(jī)電一體化這個(gè)詞并未能很貼切地表達(dá)tb這一代機(jī)械的主要特征，有時(shí)還會(huì)使人產(chǎn)生某些誤解，因?yàn)殡姎鈾C(jī)械時(shí)代.也已經(jīng)是機(jī)與電的結(jié)合了。這一代產(chǎn)品的主要特征是微電子技術(shù)的融入與滲透，應(yīng)該突出的是其電子為主導(dǎo)的內(nèi)涵。因此，把這最新一代的機(jī)械產(chǎn)品稱(chēng)之為電子機(jī)械，可能更合適些。日本人分別用機(jī)械學(xué)（mechanics)和電子學(xué)（elec?tronics)兩個(gè)英文字的前半部與后半部結(jié)合創(chuàng)造了一個(gè)“mechatronics”的新詞來(lái)描述這一代機(jī)械的特征，是很有新意的。把這個(gè)詞翻譯成為“電子機(jī)械學(xué)”也比較符合造字者的原意，因?yàn)閙echanics和electronics兩個(gè)字的最特征部分都在字首，而mechatronics保留了機(jī)械學(xué)一詞的字首而用了電子學(xué)一詞的字 尾，其含意也應(yīng)是重點(diǎn)落在“機(jī)械”上。按中國(guó)語(yǔ)法，“電子機(jī)械學(xué)”恰好是把重點(diǎn)落在“機(jī)械”一詞上，比較貼切。如果把它翻譯成“機(jī)電一體化”，就把“電子”這一最根本的含意弄得反而含混不清了。
機(jī)械產(chǎn)品經(jīng)歷了原始機(jī)械時(shí)代、熱力機(jī)械時(shí)代、電氣機(jī)械時(shí)代'發(fā)展到今天已經(jīng)進(jìn)入了電子機(jī)械的新時(shí)代了。
二、電子機(jī)械與電氣傳動(dòng)
一個(gè)電子機(jī)械產(chǎn)品，可以用圖1中所示的五個(gè)要素及其相互作用來(lái)表達(dá)。
能源主要是電力及其變流、變壓、變頻等電力電子裝置，部分為液壓、氣壓源。執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要是電氣傳動(dòng)設(shè)備，少量是液動(dòng)、氣動(dòng)設(shè)備。傳感器主要是各種電、熱、壓、流、位、聲、光等參量的檢測(cè)裝置。機(jī)械本體則是實(shí)現(xiàn)某種功能的機(jī)_、結(jié)構(gòu)。處理器居于核心地位,它是以微處理機(jī)或電子計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的電子電控系統(tǒng)與設(shè)備，它與其它四個(gè)要素都有直接的信息溝通.起著判斷、塊調(diào)、指揮作用。五個(gè)要素不是獨(dú)立組件的簡(jiǎn)單集結(jié)，而是你中有我、我中有你、相互滲透、融為一體,從而構(gòu)造成一代嶄新的機(jī)械產(chǎn)品。
電氣傳動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)是現(xiàn)代化電子機(jī)械五要素的集成化體現(xiàn)，其復(fù)蓋面如圖2所示。電氣傳動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)部分是作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)用的電動(dòng)機(jī)3其電源，若是變壓、變頻、變流或是變頻變壓的，主要是由各種電力電子變換裝置控制r若是恒壓的，則由以電磁接觸器或電子接觸器為基礎(chǔ)的電機(jī)控制中控制中心等是電氣傳動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)的主體部分，它把能源要素的絕大部分及其與執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間的傳遞環(huán)節(jié)都復(fù)蓋在內(nèi)了。在新型的電子機(jī)械中，作為機(jī)械本體的機(jī)構(gòu)、結(jié)構(gòu)部分，因機(jī)電之間的有機(jī)融合，某些過(guò)去需由各種機(jī)械傳動(dòng)鏈聯(lián)成一體的機(jī)構(gòu),有可能設(shè)計(jì)成若干個(gè)機(jī)電融合的獨(dú)立部件，通過(guò)電控系統(tǒng)而集成為一體。因此電氣傳動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)也就侵入到了機(jī)械本體的相當(dāng)一部分。整個(gè)電氣傳動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)控制策略的體現(xiàn)，大多是以微處理器、單片微型計(jì)算機(jī)等為核心的控制單元，專(zhuān)用集成電路芯片:可編程序控制器和作為總體監(jiān)控的電子計(jì)算機(jī)及各種控制專(zhuān)用軟件包等構(gòu)成。它履行“處理器”這一核心要素的全部功能，是現(xiàn)代電子機(jī)械的靈魂。傳感器要素中，有些變送器是純屬儀表行業(yè)的范疇，但有些參數(shù)的測(cè)量，比如電機(jī)轉(zhuǎn)速、鋼卷直徑、各種電.量等，以及某些傳感元件檢出信號(hào)的加工4理，有時(shí)是要靠電氣傳動(dòng)系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行的。所以電氣傳動(dòng)與傳感器要素之間的界限也是模糊的。由此可見(jiàn)，電氣傳動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)是電子機(jī)械中的一個(gè)十分重要而且是不可分割的組成部分。就是靠了它，才把電子機(jī)械的五要素連結(jié)成為一個(gè)有機(jī)的整體。它在一個(gè)大型復(fù)雜的電子機(jī)械中所占的投資比重，已經(jīng)比電氣機(jī)械時(shí)代大為提高了。因此在電子機(jī)械的總體設(shè)計(jì)中，必須對(duì)電氣傳動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)給予通盤(pán)的考慮，足夠的重視，才能真正創(chuàng)造出一代嶄新的、機(jī)械與電子高度融合的好產(chǎn)品來(lái)。
三、電子機(jī)械時(shí)代的電氣傳動(dòng)發(fā)展方向
電氣傳動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)為了適應(yīng)電子機(jī)械時(shí)代的新要求，并結(jié)合其自身發(fā)展的規(guī)律，目前正朝著以下幾個(gè)主要的方向發(fā)展。
1.加速傳動(dòng)電機(jī)交流化的進(jìn)程
在電子機(jī)械中，傳動(dòng)電機(jī)?機(jī)械部件在空間上的結(jié)合將愈來(lái)愈緊密，對(duì)性能好、體積小、少維護(hù)的電機(jī)有強(qiáng)烈的要求，而交流電機(jī)正好符合這一要求，從電氣傳動(dòng)自身發(fā)展進(jìn)程看，調(diào)速電氣傳勁領(lǐng)域中長(zhǎng)期由直流調(diào)速傳動(dòng)占^主導(dǎo)地位的形勢(shì)在80年代后期出現(xiàn)了重要的_機(jī)》交流電機(jī)調(diào)速傳動(dòng)的技術(shù)日趨完善，主要性能指標(biāo)，如調(diào)速精度、響應(yīng)截止頻率、調(diào)速范圍等均開(kāi)始超過(guò)直流調(diào)速傳動(dòng),而轉(zhuǎn)矩/電流的脈動(dòng)率和價(jià)格則降到與直流調(diào)速傳動(dòng)的同等水平，這是交流調(diào)速傳動(dòng)時(shí)代來(lái)臨的先兆。到了90年代初，交流調(diào)速電氣傳動(dòng)系統(tǒng)在發(fā)達(dá)國(guó)家中的銷(xiāo)售量也開(kāi)始超過(guò)直流調(diào)速傳動(dòng)系統(tǒng)，標(biāo)志著交流調(diào)速傳動(dòng)時(shí)代的真正到來(lái)。在各種調(diào)速電氣傳動(dòng)領(lǐng)域中加快采用交流調(diào)速傳動(dòng)系統(tǒng)的進(jìn)程.是國(guó)際發(fā)展的新潮流。在這個(gè)潮流中，感應(yīng)式電機(jī)、同步電機(jī)當(dāng)然占著主導(dǎo)地位，但一種比鼠籠式感應(yīng)電機(jī)結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單、可靠，控制更方便的開(kāi)關(guān)磁阻式電機(jī)，有可能在中小功率范圍內(nèi)與鼠籠電機(jī)爭(zhēng)雄，會(huì)占有一部分市場(chǎng)，這個(gè)動(dòng)向在歐洲表鱔得更明顯些，值得引起注意。.
當(dāng)前交流調(diào)速傳動(dòng)的分野大體如下。
鼠籠式感應(yīng)電機(jī):500kW以下，用電壓型變流器+IGBT逆變器供電；2000kW以下，用電壓型變流番+GTO逆變器供電;4000kW以下，用電流型變流器+GTO逆變器供電;7500kW以卞，用循環(huán)變流器供電。
滑環(huán)式感應(yīng)電機(jī)(雙饋）:3000kW以下.用循環(huán)變流器供電UOOOOkW以下，用電流型變流器+晶閘管逆變器供電。
永磁式同步電機(jī)ilOkW以下，用電壓型4-變流器+IGBT逆變器供電；lOOOkW以下，用電壓變流器+GTO逆變器供電。
勵(lì)磁^同步電機(jī)：10000kW以下，用循環(huán)變流器&電>20000kW，以下，用電流型變流器+晶閘管逆變器供電。
開(kāi)關(guān)磁阻式電機(jī):100kW以下，甩電壓型變流器+GTO逆變器供電。
2.研制無(wú)公畬的“綠色”電力電子傳動(dòng)系統(tǒng)
電力電子傳動(dòng)系統(tǒng)的廣泛應(yīng)甩，對(duì)電網(wǎng)造成了無(wú)功沖擊、諧波污染、通訊受擾等公害。目前采用事后補(bǔ)救的辦法，如用無(wú)功功率補(bǔ)償裝置、濾波器等，能收到?定的效果，但這畢竟是一種被動(dòng)的治標(biāo)措施。我們應(yīng)該更積極主動(dòng)地利用電力電子器件研究的最新成果，以及各種新型的電路理論，采取治本的措施，大力研制對(duì)外界無(wú)公畬的“綠色”電力電子傳動(dòng)系統(tǒng)，向著功率因數(shù)為一，電流波形為正弦，電壓電流過(guò)零時(shí)切換，無(wú)電磁輻射等方向努力。比如對(duì)大功率傳動(dòng)系統(tǒng)，在常規(guī)開(kāi)關(guān)頻率下，可以研制具有容性的晶閘管變流器與具有感性的晶_管變流器互補(bǔ)供電的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)為一；或應(yīng)用三電平的GTO-PWM技術(shù)，同時(shí)對(duì)整流和逆變進(jìn)行控制，以取得大型感應(yīng)電機(jī)無(wú)電流與轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的控制效果等。對(duì)中小功率的傳動(dòng)系統(tǒng)，則可考慮用提髙PWM開(kāi)關(guān)頻率的方法，既在直流側(cè)、也在交流側(cè)進(jìn)行PWM控制，使網(wǎng)側(cè)、負(fù)荷側(cè)均能得到較好的正弦波;或采用諧振原理，在電流或電壓過(guò)零時(shí)切換的軟開(kāi)關(guān)技術(shù)與PWM技術(shù)復(fù)合，以求消除高頻通斷切換時(shí)的干擾與損耗等。
3.應(yīng)用新型控制策略，提離系統(tǒng)智能化水平
電子機(jī)械的重要特點(diǎn)之一是其智能化程度高，對(duì)環(huán)境、負(fù)荷等變化的自適應(yīng)能力強(qiáng)。最近一些嶄露頭角的新型控制策略,對(duì)提高系統(tǒng)的智能化水平有重要作用，受到電氣傳動(dòng)界的普遍關(guān)注。比如：應(yīng)用神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)原理，在感'應(yīng)電機(jī)非直接矢量控制系統(tǒng)中，對(duì)在各種轉(zhuǎn)速和負(fù)荷下電機(jī)參數(shù)的變化進(jìn)行實(shí)時(shí)的自學(xué)習(xí)，并據(jù)此對(duì)電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行精確的自適應(yīng)控制，使電機(jī)的磁化電流和轉(zhuǎn)差頻率實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化;應(yīng)甩狀態(tài)變量觀測(cè)器技術(shù)，在具有強(qiáng)機(jī)械扭振的傳動(dòng)系統(tǒng)中進(jìn)行扭振源的在線觀測(cè)，并據(jù)此來(lái)設(shè)計(jì)強(qiáng)魯棒性的速度調(diào)節(jié)器，以實(shí)現(xiàn)抗扭振的控制；應(yīng)用模糊控制技術(shù)，繞過(guò)需要確定被控對(duì)象的精確數(shù)學(xué)模型這一難關(guān)，對(duì)非線性、強(qiáng)耦合、多變量的復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行智能化控制;應(yīng)用故障自診斷技術(shù)，對(duì)大型、復(fù)雜的系統(tǒng)進(jìn)行故障隱患預(yù)報(bào)、故障源快速定位、故障前數(shù)據(jù)的自動(dòng)記錄，以提高系統(tǒng)的可靠性等。其它一些新型的控制策略，如滑模變結(jié)構(gòu)控制、參數(shù)自整定控制、交流調(diào)速傳動(dòng)中的轉(zhuǎn)矩直接控制、無(wú)速度傳感器的矢量控制等的實(shí)際應(yīng)用都將會(huì)對(duì)電氣傳動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)和智能化起到重要的推動(dòng)作用。
4.控制系統(tǒng)硬件的集成化
利用不斷發(fā)展、日趨成熟的大規(guī)模集成電路工藝，把電氣傳動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)中的某些控制電路,凡是相對(duì)固定的部分，集成化為若干個(gè)專(zhuān)用1C芯片(ASIC)使整個(gè)系統(tǒng)的構(gòu)成快速、靈活、可靠、小型、輕量。目前國(guó)際市場(chǎng)上已有幾十種這類(lèi)ASIC芯片面市，如VECOM,VectorDSP,TRANSputer等；包括矢量控制、功率因數(shù)的有源修正、零電流與零電壓諧振逆變開(kāi)關(guān)、軟開(kāi)關(guān)等控制均已有專(zhuān)用ASIC可供。一種標(biāo)準(zhǔn)電力電子控制單71：.尺寸為16.0X100mm2，裝有一塊88mm2的AS1C,含有12000個(gè)門(mén)和運(yùn)放、比較器等線性電路，全部控制功能都集成在該電路中，該單元可直接驅(qū)動(dòng)容量達(dá)400kVA的IGBT裝置，實(shí)現(xiàn)矢量控制等多種用途。
集成化的另一個(gè)含義是，把控制、保護(hù)電力電子器件的相關(guān)電路，以及電氣傳動(dòng)自動(dòng)控制的某些電路，同時(shí)集成在一個(gè)電力電子器件的芯片上，構(gòu)成強(qiáng)弱電一體，主電流變換與控制合一的新型電力電子器件，比如已商品化的SmartPower器件，即是一知。另一種稱(chēng)為智能化功率模塊(IPM)的產(chǎn)品，則是混合式功率集成電路的一個(gè)代表。它把功率器件和各種集成電路芯片，以及難以集成到硅片上去的變壓器、電感、大電容等，用厚膜技術(shù)、缽膜技術(shù)等封裝成緊湊的模塊，用以構(gòu)成一個(gè)PWM三相全橋逆女轉(zhuǎn)，其被控電機(jī)的功率可達(dá)2kW。一種可同時(shí)驅(qū)動(dòng)及保護(hù)由6個(gè)MOSFET或IGBT器件組成的PWM三相逆變?nèi)珮螂娐返亩喙δ芄β始蓧K，也己有商品面市，為交流變頻調(diào)速裝置的小型化、可靠性提供了新的成果?？刂葡到y(tǒng)硬件集成化的結(jié)果，最終將有可能把被控電機(jī)與其控制系統(tǒng)集成在一個(gè)電機(jī)機(jī)殼內(nèi)，構(gòu)成所謂的智能化電機(jī)。日本、歐洲在小功率范圍內(nèi)已做出產(chǎn)品。
5.控制系統(tǒng)的軟件化
電子機(jī)械是一個(gè)高度智能化、柔性化的系統(tǒng),它除了依靠先進(jìn)的控制策略與現(xiàn)代化的電子技術(shù)產(chǎn)品來(lái)實(shí)現(xiàn)以外，還有一個(gè)突出的手段就是使控制系統(tǒng)軟件化。在以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的相同硬件配置下，通過(guò)軟件的不同配合，可以實(shí)現(xiàn)多種不同的控制功能。比如對(duì)直流電機(jī)、感應(yīng)電機(jī)、同步電機(jī)等的控制，可以用同樣的一個(gè)硬件配置、不同的軟件配合來(lái)實(shí)現(xiàn)，簡(jiǎn)化了硬件結(jié)構(gòu)，提高了柔性。現(xiàn)在市面上已經(jīng)可以買(mǎi)到具有不同功能的各種通用軟件包。控制系統(tǒng)的軟件化對(duì)CPU芯片提出了更高的要求，微電子技術(shù)的不斷進(jìn)步，將為控制系統(tǒng)軟件化提供更有利的條件.通過(guò)控制系統(tǒng)的軟件化與通過(guò)專(zhuān)用ASIC進(jìn)行固化的相互配合，可以使傳統(tǒng)的電氣傳動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)面貌為之一新。
6.向高頻化進(jìn)軍
充分利用新一代高頻電力電子器件.如VDMOS管、MOSFET管、靜電感應(yīng)晶體管(SIT)、絕緣柵雙極晶體管(IGBT)、靜電感應(yīng)晶閘管（SITH)，以及功率器件(MCT)等提供的可能性，研究探索發(fā)展一代高頻的（比如20kHz)電機(jī)、電器、電控裝置，以求大大地縮小電氣傳動(dòng)自動(dòng)化控制設(shè)備的體積、重量'。電氣設(shè)備的體積和重量是與其供電頻率的平方根成反比的，按20kIiZ設(shè)計(jì)的,龜氣設(shè)備.其體積重量只有50HZ的1/20。這就為機(jī)械與電子實(shí)現(xiàn)真正意義的融合提供新的物理基礎(chǔ)。一?個(gè)多電機(jī)傳動(dòng)的復(fù)雜的電子機(jī)械系統(tǒng)可以設(shè)計(jì)為若干個(gè)機(jī)電完全融合、電機(jī)與電控系統(tǒng)集成化的自主單元系統(tǒng)的總成。這種自治式分布系統(tǒng)是機(jī)械電子融合的，種最新的發(fā)展趨向。
四、結(jié)論
(1)機(jī)械產(chǎn)品已經(jīng)發(fā)展到了機(jī)械與電子高度融合的時(shí)代_把這個(gè)時(shí)代的產(chǎn)品稱(chēng)之為機(jī)電一體化產(chǎn)品似乎不夠確切，稱(chēng)之為電子機(jī)械更合適些。
變極減速電力傳動(dòng)的具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程如下：首先并車(chē)減速器將渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)20 000多轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速降到2 000多轉(zhuǎn)/分，然后驅(qū)動(dòng)僅有一對(duì)磁極轉(zhuǎn)子的電力轉(zhuǎn)換裝置產(chǎn)生三相交流電，由其定子直接引出的大直徑三相動(dòng)力電纜交互排列于環(huán)形定子中，即轉(zhuǎn)變成了多對(duì)磁極線圈。與交流電動(dòng)機(jī)的變極減速原理完全相同，增加定子線圈的磁極對(duì)數(shù)就可降低旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速，且磁極對(duì)數(shù)決定著減速比，一般為10對(duì)左右，所以，三相交流電在環(huán)形定子上又產(chǎn)生一個(gè)200多轉(zhuǎn)/分的圓形低速旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。由依次嵌入環(huán)形鐵芯的大直徑金屬導(dǎo)，條首尾并聯(lián)所構(gòu)成的格柵式轉(zhuǎn)子，在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)中感應(yīng)出電磁轉(zhuǎn)矩，并經(jīng)由固定鐵芯的鈦制輪架拖動(dòng)剛性旋翼低速旋轉(zhuǎn)，從而達(dá)到電力傳動(dòng)減速的目的。這時(shí)旋翼的轉(zhuǎn)速很低，但力矩卻非常大。
驅(qū)動(dòng)剛性共軸反轉(zhuǎn)雙旋翼，可將三相交流電的任意兩相調(diào)換，同步輸入到上面另一組多對(duì)磁極線圈定子，該定子即產(chǎn)生反向的低速旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，感應(yīng)驅(qū)動(dòng)另一套轉(zhuǎn)子/輪架，拖動(dòng)下剛性旋翼反向等速旋轉(zhuǎn)。
用于高速平飛的變距推進(jìn)螺旋槳之傳動(dòng)原理與旋翼完全相同，但不需要那么大減速比，因此其定子線圈的磁極對(duì)數(shù)就很少（2～3對(duì)），相應(yīng)直徑尺寸也很小。
相比傳統(tǒng)的齒輪式機(jī)械減速器，變極減速電力傳動(dòng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕、無(wú)表面接觸摩擦、機(jī)械應(yīng)力分散、傳動(dòng)可靠、操縱靈活、響應(yīng)快、功率調(diào)配方便、傳動(dòng)效率高、無(wú)振動(dòng)、無(wú)噪聲、維護(hù)簡(jiǎn)便等等極其優(yōu)異的特性。
一方面，在電傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車(chē)設(shè)計(jì)中添加行車(chē)優(yōu)化裝置。該裝置可以了解列車(chē)整體編組情況，通過(guò)對(duì)行車(chē)路線的分析，掌握氣候和環(huán)境的情況，以及電傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車(chē)的性能，計(jì)算得出電傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車(chē)高效運(yùn)行的方式，通過(guò)不斷的優(yōu)化，在實(shí)現(xiàn)電傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車(chē)平穩(wěn)運(yùn)行的同時(shí)，降低電傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車(chē)的能耗。另一方面，在電傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車(chē)中添加動(dòng)力分散控制系統(tǒng)。將電傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車(chē)的動(dòng)力輸出做到分散控制，提高電傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車(chē)動(dòng)力的牽引效果，在準(zhǔn)確啟動(dòng)和制動(dòng)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)能源消耗的顯著下降，達(dá)到節(jié)能和環(huán)保的效果。此外，在電傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車(chē)設(shè)計(jì)中添加重聯(lián)管理器。這一系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)電傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車(chē)之間功率的重新分配，達(dá)到各電傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車(chē)在系統(tǒng)的監(jiān)控下實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)的效果，節(jié)省電傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車(chē)的油耗，減少電傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車(chē)運(yùn)行時(shí)有害物的排放。
2做好電傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車(chē)輔助動(dòng)力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
內(nèi)燃機(jī)車(chē)輔助動(dòng)力系統(tǒng)可以在內(nèi)燃機(jī)不工作的狀態(tài)下維持各種系統(tǒng)的功能，為蓄電池供電，確保電傳動(dòng)內(nèi)燃溫度，提供照明和供暖服務(wù)，這會(huì)比電傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車(chē)停車(chē)時(shí)內(nèi)燃機(jī)空轉(zhuǎn)更能降低燃油的消耗，并且可以控制有害氣體的產(chǎn)生，同時(shí)又會(huì)給電傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車(chē)重啟創(chuàng)造必要的環(huán)境，降低了電傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車(chē)重啟時(shí)的機(jī)械損耗和能源消耗，有效緩解了電傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車(chē)停車(chē)和重啟時(shí)對(duì)環(huán)境的破壞作用。
3選用雙動(dòng)力的機(jī)車(chē)動(dòng)力形式
當(dāng)前雙動(dòng)力的機(jī)車(chē)動(dòng)力形式存在于電傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車(chē)的設(shè)計(jì)工作中，特別是我國(guó)鐵路網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜，各地情況不盡相同，靈活的動(dòng)力形式將會(huì)提高電傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車(chē)的運(yùn)行效率，同時(shí)也能做到在低性能輸出情況下控制電傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車(chē)的能耗，減少不完全燃耗產(chǎn)生的廢氣與污染物，從整體上提升電傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車(chē)的節(jié)能環(huán)保水平。當(dāng)前雙動(dòng)力電傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車(chē)主要以電力———內(nèi)燃雙動(dòng)力型電傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車(chē)為主，這種機(jī)車(chē)既裝備有電力機(jī)車(chē)牽引用的集電器和電力牽引裝置，也裝備有內(nèi)燃機(jī)車(chē)以柴油發(fā)電機(jī)組為動(dòng)力源的牽引裝置。當(dāng)為電力牽引工況時(shí)，通過(guò)受電弓接收電網(wǎng)電流，經(jīng)牽引變壓器和整流器整流，傳遞給牽引電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)車(chē)輪。當(dāng)為內(nèi)燃牽引工況時(shí)，柴油發(fā)電機(jī)組產(chǎn)生的電流同樣通過(guò)整流器等一套電力傳動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)車(chē)輪。電力———內(nèi)燃雙動(dòng)力源機(jī)車(chē)在節(jié)能減排方面的優(yōu)勢(shì)主要表現(xiàn)在:在非電氣化線路上以內(nèi)燃牽引運(yùn)行的長(zhǎng)途旅客列車(chē)當(dāng)行駛在人口密集的城鎮(zhèn)或大城市市郊和市內(nèi)時(shí)，可以轉(zhuǎn)移到城軌電氣化線路上繼續(xù)運(yùn)行，這樣既減少了柴油機(jī)的有害氣體排放，又方便了旅客旅行。雙動(dòng)力型的電傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車(chē)設(shè)計(jì)在我國(guó)處于初級(jí)階段，要抱有引導(dǎo)和支持的態(tài)度對(duì)這一設(shè)計(jì)理念和方法加以支持。
4加速永磁電機(jī)在電傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車(chē)的應(yīng)用
永磁電機(jī)具有功率大、效率高、體積小、重量輕等一系列優(yōu)點(diǎn)，比傳統(tǒng)電機(jī)更具有應(yīng)用性和節(jié)能環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)。永磁電機(jī)應(yīng)用在電傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車(chē)中可以提高機(jī)車(chē)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的效能，進(jìn)而大幅度地降低電傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車(chē)的燃油消耗，做到對(duì)有害物質(zhì)排放的嚴(yán)格控制。當(dāng)前永磁電機(jī)在設(shè)計(jì)上主要與車(chē)輪和牽引向結(jié)合，目前有直接導(dǎo)向電傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車(chē)車(chē)輪的設(shè)計(jì)形式，值得設(shè)計(jì)工作者對(duì)此給予高度關(guān)注。
5結(jié)語(yǔ)
【關(guān)鍵詞】高速動(dòng)車(chē)組；牽引系統(tǒng)；設(shè)計(jì)研究
1、引言
機(jī)車(chē)牽引系統(tǒng)經(jīng)歷了蒸汽牽引系統(tǒng)、內(nèi)燃牽引系統(tǒng)、電力牽引系統(tǒng)三個(gè)發(fā)展階段，高速動(dòng)車(chē)組使用電力牽引系統(tǒng)，目前主要采用交流傳動(dòng)系統(tǒng)。相較于交直流牽引傳動(dòng)和直流牽引傳動(dòng)，交流牽引系統(tǒng)具有良好的牽引性能，牽引功率大、體積小、重量輕、抗干擾能力強(qiáng)，其較強(qiáng)的機(jī)械特性也能很好的防空轉(zhuǎn)，避免了換向器和火花問(wèn)題，能實(shí)現(xiàn)大范圍平滑調(diào)速，具有極高的經(jīng)濟(jì)效益和應(yīng)用價(jià)值。高速動(dòng)車(chē)組牽引系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，涉及電力電子、脈寬調(diào)制、電機(jī)電器、控制技術(shù)、微電子技術(shù)等多個(gè)領(lǐng)域，具有跨學(xué)科的特點(diǎn)，在設(shè)計(jì)中還有很多問(wèn)題需要深入研究改進(jìn)和提高。下面，本文就高速動(dòng)車(chē)組牽引系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行淺要的探討，供設(shè)計(jì)實(shí)踐參考。
2、主要技術(shù)要求
高速動(dòng)車(chē)組牽引系統(tǒng)的主要技術(shù)要求，包括以下幾個(gè)方面：
最高試驗(yàn)速度：550km/h；最高運(yùn)營(yíng)速度：450km/h；持續(xù)運(yùn)營(yíng)速度：400Km/h；400km/h剩余加速度：0.05m/s2；0-300平均加速度：0.5m/s2；動(dòng)車(chē)組質(zhì)量：約900t
3、基本參數(shù)計(jì)算
3.1牽引功率計(jì)算
高速動(dòng)車(chē)組牽引系統(tǒng)的速度指標(biāo)，主要通過(guò)牽引系統(tǒng)的牽引力和功率來(lái)計(jì)算。牽引力的計(jì)算公式為：
其中，F(xiàn)為動(dòng)車(chē)組車(chē)重，r為動(dòng)車(chē)受到的阻力，為慣性質(zhì)量系數(shù)，為剩余加速度。根據(jù)這一公式，確定相應(yīng)的參數(shù)后進(jìn)行計(jì)算，即可確定牽引系統(tǒng)所需的牽引力。如果車(chē)重越小，則所需的牽引力則越小。按照16輛編組的動(dòng)車(chē)組，整車(chē)重量約為900t，根據(jù)動(dòng)車(chē)組齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)齒輪傳動(dòng)效率為0.95，利用公式可計(jì)算出牽引總功率和牽引力參數(shù)如表1。
3.2動(dòng)拖比確定
在確定動(dòng)拖比時(shí)，考慮高速動(dòng)車(chē)組牽引系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的工況變化和編組運(yùn)行時(shí)的阻力變化，為牽引系統(tǒng)牽引功率增加一定的余裕量，確定為25000kW的牽引功率，以滿足實(shí)時(shí)運(yùn)行在安全性和穩(wěn)定性上的需要。在不同牽引動(dòng)力單元下，對(duì)牽引變壓器、牽引電機(jī)、主變流器輸入輸出功率需求不同。在本文設(shè)計(jì)中，根據(jù)牽引力和牽引功率計(jì)算所確定的25000kw牽引總功率，進(jìn)行動(dòng)力單元配置核算，核算結(jié)果見(jiàn)表2。
從計(jì)算結(jié)果可以看出，如果采用7個(gè)以下的動(dòng)力牽引單元，各功能部件的功率要示將會(huì)極高，對(duì)牽引變壓器、牽引電機(jī)、主變流器輸入輸出功率都會(huì)帶來(lái)巨大的負(fù)荷，同時(shí)增加設(shè)備安裝空間和軸重。為此，宜采用8個(gè)動(dòng)力單元，每臺(tái)牽引電機(jī)功率在390kw以上。將車(chē)組分為8個(gè)基本動(dòng)力單元，每個(gè)基本動(dòng)力單元由1臺(tái)牽引變壓器、2臺(tái)主變流器、8臺(tái)牽引電機(jī)構(gòu)成。
3.3啟動(dòng)牽引力及傳動(dòng)比確定
根據(jù)本車(chē)組0-300平均加速度0.5m/s2的性能要求和單臺(tái)電機(jī)牽引功率390kw的條件，考慮到充分利用牽引系統(tǒng)的啟動(dòng)能力，運(yùn)用恒力矩啟動(dòng)方式進(jìn)行整車(chē)牽引特性計(jì)算，在啟動(dòng)階段采用0～50Km/h恒力矩，50-200km/h力矩線性下降，200km/h后進(jìn)入恒功區(qū)，通過(guò)牽引特引曲線計(jì)算，動(dòng)車(chē)組可以滿足0-300km/h平均加速度為0.5m/S2的加速性能需要。
由于當(dāng)速度提升后，牽引電機(jī)軸承面將會(huì)承受高轉(zhuǎn)速的影響，為了避免超過(guò)牽引電機(jī)軸承的最高允許轉(zhuǎn)速限制，需要通過(guò)齒輪傳動(dòng)比的調(diào)節(jié)來(lái)降低牽引電機(jī)軸承承受的最大使用轉(zhuǎn)速，從而降低牽引電機(jī)的使用工作轉(zhuǎn)速。根據(jù)牽引電機(jī)的工作轉(zhuǎn)速，保證動(dòng)車(chē)組試驗(yàn)速度在550km/h的情況下，對(duì)齒輪傳動(dòng)比進(jìn)行核算，動(dòng)車(chē)組齒輪傳動(dòng)比應(yīng)小于2.385，最終確定動(dòng)車(chē)組齒輪傳動(dòng)比為2.370。
3.4牽引部件主要參數(shù)確定
牽引電機(jī)轉(zhuǎn)速和車(chē)組速度存在對(duì)應(yīng)關(guān)系，其公式為：
其中，V為車(chē)組速度，D為車(chē)輪直徑，n為電機(jī)轉(zhuǎn)速。通過(guò)本公式，可以計(jì)算出電機(jī)定子最高工作頻率為218Hz，即主變流器最大輸出頻率為218Hz。逆變器最大輸出電壓為U=Udc0.78。
其中，根據(jù)牽引電機(jī)功率390Kw，可以計(jì)算出在牽引工況下逆變器輸出：Pt=4x390/0.95≈1642kw，整流器輸出：PC=1642/0.985≈1667kw，脈沖整流器輸入：PTR=1667/0.975≈1710kW。變流器中間直流環(huán)電壓取值3100V。最終確定逆變器最大輸出電壓為2400V，計(jì)算出每臺(tái)牽引電機(jī)額定工作電流為：290KW1000/0.95/1.732/2400V/0.87≈84.4A。
4、試驗(yàn)結(jié)論
依據(jù)16編組，整車(chē)質(zhì)量900t，傳動(dòng)比2.370，電機(jī)功率390kW，對(duì)牽引系統(tǒng)的牽引能力進(jìn)行仿真計(jì)算，計(jì)算結(jié)果顯示當(dāng)運(yùn)營(yíng)速度在400Km/h的剩余加速度為0.072m/s2，0-300km/h的平均加速度為0.514m/S2，仿真計(jì)算結(jié)果完全滿足本動(dòng)車(chē)組的總體技術(shù)指標(biāo)要求。在實(shí)際應(yīng)用中，還需要根據(jù)實(shí)際線路對(duì)里程、限速、坡道、彎道、網(wǎng)壓等方面的實(shí)際情況，按照實(shí)時(shí)運(yùn)行工況進(jìn)行仿真計(jì)算，方能完全確定本系統(tǒng)是否符合運(yùn)營(yíng)要求。通過(guò)研究顯示，在高速動(dòng)車(chē)組牽引系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，充分考慮系統(tǒng)的參數(shù)匹配和相關(guān)部件性能，能有效提升系統(tǒng)安全性和可靠性，同時(shí)進(jìn)行仿真計(jì)算，能有效的驗(yàn)證設(shè)計(jì)的合理性，具有一定可行性價(jià)值。
參考文獻(xiàn)
[1]徐廣偉.高速試驗(yàn)動(dòng)車(chē)組牽引系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究[J].機(jī)車(chē)電傳動(dòng)，2012（05）.
關(guān)鍵詞：大型風(fēng)電 液力機(jī)械傳動(dòng)裝置 應(yīng)用措施
中圖分類(lèi)號(hào)：TH137.332 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2017）07（a）-0049-02
在大型L電系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行期間，相關(guān)部門(mén)需要重視液力機(jī)械傳動(dòng)裝置的建設(shè)與應(yīng)用，提升自身工作質(zhì)量，滿足現(xiàn)代化裝置設(shè)計(jì)要求，并創(chuàng)新相關(guān)工作方式，增強(qiáng)液力機(jī)械傳動(dòng)裝置的應(yīng)用效果。
1 我國(guó)能源出路分析
隨著國(guó)家的改革開(kāi)放，我國(guó)經(jīng)濟(jì)效益逐漸提升，對(duì)于各類(lèi)能源的消耗越來(lái)越多，導(dǎo)致出現(xiàn)資源浪費(fèi)與環(huán)境污染的現(xiàn)象，抑制了國(guó)家環(huán)境的發(fā)展與進(jìn)步。我國(guó)的能源消耗量較大，甚至是全球的第二位，在能源危機(jī)的情況下，相關(guān)部門(mén)必須要轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)煤炭與石油能源的應(yīng)用方式，提升新型能源的使用效率，及時(shí)發(fā)現(xiàn)其中存在的問(wèn)題，并采取有效措施解決能源短缺問(wèn)題，提升自身工作質(zhì)量。對(duì)于新能源而言，主要分為幾種形式：其一就是直接行使；其二為間接形式，例如：太陽(yáng)能、風(fēng)能、地?zé)崮艿龋嵘陨砉ぷ髻|(zhì)量，滿足現(xiàn)代化工作要求。同時(shí)，相關(guān)部門(mén)需要科學(xué)開(kāi)發(fā)核聚變能源等，保證可以提升現(xiàn)代化能源開(kāi)發(fā)工作可靠性，優(yōu)化其發(fā)展體系，達(dá)到預(yù)期的能源管理工作要求。另外，相關(guān)部門(mén)需要根據(jù)新能源的開(kāi)發(fā)要求，解決污染問(wèn)題與資源浪費(fèi)問(wèn)題，逐漸提升其工作質(zhì)量，達(dá)到預(yù)期的管理目的[1]。
2 液力變矩器在新能源中的重要地位
在新能源體系中，液力變矩器占有較為重要的位置，其屬于液力傳動(dòng)裝置，可以對(duì)能源進(jìn)行轉(zhuǎn)換與傳遞，具備柔性優(yōu)勢(shì)，可以發(fā)揮先進(jìn)的工作功能，提升其工作質(zhì)量。
液力變矩器的應(yīng)用，是新能源開(kāi)發(fā)中較為重要的液體介質(zhì)傳遞設(shè)備，具備自動(dòng)化生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)，適應(yīng)能力較強(qiáng)，并且可以對(duì)其進(jìn)行無(wú)級(jí)變速處理，提升其運(yùn)行穩(wěn)定性，增強(qiáng)低速性能，并減少震動(dòng)現(xiàn)象，發(fā)揮自身隔振作用，同時(shí)，機(jī)械設(shè)備的耐磨性能較為良好，相關(guān)管理人員與技術(shù)人員必須要制定完善的技術(shù)應(yīng)用方案，提升變矩器傳動(dòng)裝置的應(yīng)用效果，達(dá)到預(yù)期的管理目的[2]。
3 大型風(fēng)電系統(tǒng)概述
在應(yīng)用液力傳動(dòng)裝置之前，相關(guān)部門(mén)需要全面了解大型風(fēng)電系統(tǒng)的實(shí)際情況，并對(duì)其進(jìn)行有效的開(kāi)發(fā)處理，以便于應(yīng)用先進(jìn)的調(diào)整技術(shù)。
第一，風(fēng)電定義。對(duì)于風(fēng)電而言，主要就是將風(fēng)中的動(dòng)力能源轉(zhuǎn)換成為電能工程技術(shù)，或是將風(fēng)力能源作為動(dòng)力，對(duì)電機(jī)進(jìn)行帶動(dòng)處理，以便于將風(fēng)能轉(zhuǎn)換成為電力能源，提升其工作質(zhì)量[3]。
第二，風(fēng)能特征分析。對(duì)于風(fēng)能而言，主要就是在太陽(yáng)輻射下流動(dòng)形成，與其他能源相比較，存在較為良好的優(yōu)勢(shì)，主要因?yàn)槠浜枯^多，比水能多十倍左右，并且分布較為廣泛，屬于可再生能源。當(dāng)前，我國(guó)相關(guān)部門(mén)會(huì)將風(fēng)能應(yīng)用在發(fā)電系統(tǒng)中，可以提升其工作質(zhì)量。在實(shí)際發(fā)展中，風(fēng)能屬于隨機(jī)變化的現(xiàn)代能源，與風(fēng)速、風(fēng)向等產(chǎn)生直接聯(lián)系，因此，電力企業(yè)可以將其應(yīng)用在常規(guī)的發(fā)電中[4]。
第三，風(fēng)力發(fā)電原理分析。對(duì)于風(fēng)力發(fā)展而言，主要就是將風(fēng)動(dòng)能轉(zhuǎn)換成為機(jī)械設(shè)備動(dòng)能，然后將其轉(zhuǎn)換成為電力能源，作為風(fēng)力發(fā)電的主要渠道。對(duì)于風(fēng)力發(fā)電工作而言，主要就是在實(shí)際發(fā)電的過(guò)程中，利用風(fēng)力對(duì)風(fēng)車(chē)的葉片進(jìn)行帶動(dòng)，使其可以更好地旋轉(zhuǎn)，以此提升增速機(jī)械設(shè)備的旋轉(zhuǎn)速度，發(fā)揮現(xiàn)代化發(fā)電機(jī)的應(yīng)用作用。對(duì)于風(fēng)力發(fā)電而言，主要及時(shí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，相關(guān)工作人員需要對(duì)風(fēng)輪、發(fā)電機(jī)與鐵塔等進(jìn)行處理，提升其運(yùn)行質(zhì)量，減少其中存在的運(yùn)行問(wèn)題。風(fēng)輪部分，主要就是將風(fēng)動(dòng)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械動(dòng)能，屬于重要的部件，相關(guān)工作人員需要對(duì)螺旋槳等葉輪進(jìn)行處理，提升發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行質(zhì)量。由于風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速較低，在實(shí)際運(yùn)行中，會(huì)出現(xiàn)頻繁的變化情況，導(dǎo)致出現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)不穩(wěn)定的現(xiàn)象，因此，相關(guān)部門(mén)需要對(duì)其進(jìn)行全面的處理，提升其工作質(zhì)量。
4 液力變矩器在大型風(fēng)電中的應(yīng)用措施
在大型風(fēng)電系統(tǒng)中，相關(guān)部門(mén)需要科學(xué)應(yīng)用液力變矩器，提升大型風(fēng)電系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量，優(yōu)化其發(fā)展體系，增強(qiáng)液力傳動(dòng)裝置的應(yīng)用效果，達(dá)到預(yù)期的建設(shè)目的。具體措施包括以下幾點(diǎn)。
第一，變速恒頻設(shè)備。在應(yīng)用變速恒頻風(fēng)力發(fā)電裝置的時(shí)候，相關(guān)技術(shù)人員與管理人員必須要根據(jù)基礎(chǔ)恒定數(shù)據(jù)信息等，獲取與捕捉風(fēng)能，科學(xué)調(diào)節(jié)電網(wǎng)的功率，并對(duì)其進(jìn)行全面處理，除了可以提升電力系統(tǒng)動(dòng)靜性能之外，還能增強(qiáng)其運(yùn)行穩(wěn)定性，優(yōu)化變速恒頻設(shè)備的應(yīng)用體系，達(dá)到預(yù)期的管理目的。技術(shù)人員必須要對(duì)變槳距進(jìn)行全面的調(diào)整，提升其工作可靠性，科學(xué)開(kāi)展功率調(diào)整工作。
第二，新型傳動(dòng)系統(tǒng)。相關(guān)工作人員在應(yīng)用新型傳動(dòng)系統(tǒng)的時(shí)候，必須要及時(shí)發(fā)現(xiàn)變速恒頻系統(tǒng)中存在的問(wèn)題，并根據(jù)風(fēng)輪轉(zhuǎn)速的變化等，對(duì)其進(jìn)行全面的處理，保證可以快速獲取風(fēng)能，保證可以提升葉尖速的調(diào)整效率，增強(qiáng)風(fēng)機(jī)葉輪與發(fā)電機(jī)輸入軸之間的配合效果，除了要保證轉(zhuǎn)速恒定之外，還要對(duì)其輸出頻率進(jìn)行全面的控制，保證與電網(wǎng)的頻率相互一致，以此優(yōu)化其運(yùn)行體系。在應(yīng)用此類(lèi)系統(tǒng)的時(shí)候，相關(guān)技術(shù)人員需要全面分析閉環(huán)控制系統(tǒng)，保證液力傳動(dòng)的效率符合相關(guān)規(guī)定，提升大型風(fēng)電系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量。在此期間值得注意的是：工作人員與技術(shù)人員需要對(duì)液力變矩器的轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)，保證輸出轉(zhuǎn)速符合相關(guān)要求，逐漸提升機(jī)械傳動(dòng)的可靠性，通過(guò)完善的設(shè)計(jì)方式對(duì)其進(jìn)行處理，增強(qiáng)大型風(fēng)電系統(tǒng)的建設(shè)效果。
5 結(jié)語(yǔ)
在大型風(fēng)電液力機(jī)械傳動(dòng)裝置實(shí)際設(shè)計(jì)與應(yīng)用的時(shí)候，相關(guān)工作人員需要制定完善的管理方案，科學(xué)分析其應(yīng)用需求，創(chuàng)新工作方式，發(fā)揮現(xiàn)代化機(jī)械設(shè)備的應(yīng)用作用，提升技術(shù)創(chuàng)新可靠性。
參考文獻(xiàn)
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