摘要：
本文討論了在游船推動(dòng)系統(tǒng)中采用交流變頻傳動(dòng)取代直流傳動(dòng)的可行性并通過(guò)實(shí)際應(yīng)用證明了該方案是完全可行的并取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。
關(guān)鍵詞：
船用推進(jìn) 歐瑞變頻器 直流傳動(dòng) 噪音污染 經(jīng)濟(jì)效益
引言：
近幾年隨著人們生活水平的日益提高和水上旅游業(yè)的發(fā)展，小型游艇在國(guó)內(nèi)悄然升起。在傳統(tǒng)的船用推進(jìn)系統(tǒng)中，以往普遍采用柴油機(jī)（汽油機(jī)）直接推進(jìn)，旅游業(yè)的發(fā)展首先帶來(lái)的是環(huán)保的問(wèn)題，各地方的水域管理對(duì)環(huán)境污染的控制要求越來(lái)越高。為滿足環(huán)保的需要和提高游艇的舒適度（震動(dòng)和噪音），因此直流電動(dòng)機(jī)推進(jìn)系統(tǒng)在小型游艇上得到大力的推廣，該傳動(dòng)模式既有明顯的優(yōu)式，但也有明顯的劣勢(shì)。
隨著近年交流變頻調(diào)速技術(shù)的迅猛發(fā)展和穩(wěn)定成熟，眾多廠家紛紛嘗試采用高新技術(shù)取代原有的控制模式以改善原直流系統(tǒng)的缺點(diǎn)。某船舶制造有限公司率先在其生產(chǎn)的游船中采用交流變頻拖動(dòng)技術(shù)，并取得了成功。
原游船系統(tǒng)介紹：
某船舶制造有限公司是專業(yè)的玻璃鋼游船和公務(wù)用艇制造公司，該公司原制造的電動(dòng)船普遍采用直流推進(jìn)系統(tǒng)（蓄電池+控制器+直流電動(dòng)機(jī)）帶動(dòng)螺旋槳作為動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)，采用工業(yè)電瓶作為系統(tǒng)的主動(dòng)力電源。
原系統(tǒng)特點(diǎn)：
A、直流拖動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)成熟，該系統(tǒng)有近60年的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，技術(shù)成熟可靠。
B、該系統(tǒng)采用直流電機(jī)，拖動(dòng)扭矩大，機(jī)械特性硬，帶負(fù)載能力強(qiáng)。
C、該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，調(diào)速范圍寬而且靈活
但該系統(tǒng)也有明顯的缺點(diǎn)，表現(xiàn)如下：
D、系統(tǒng)體積龐大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，占用空間體積大，價(jià)格高。
E、系統(tǒng)因結(jié)構(gòu)復(fù)雜，故障點(diǎn)較多，維護(hù)困難。
F、該系統(tǒng)若發(fā)生故障，現(xiàn)場(chǎng)維修困難，周期長(zhǎng)而且維修費(fèi)用較高
G、該系統(tǒng)工作時(shí)振動(dòng)和噪音較大，達(dá)不到低噪音環(huán)保要求，對(duì)旅游業(yè)來(lái)說(shuō)影響了游客和操作人員的身體健康。
H、對(duì)高檔游船來(lái)說(shuō)，缺乏對(duì)VIP客戶和高檔消費(fèi)群體的吸引力。
綜合考慮以上因素，我們可以判斷該系統(tǒng)是相對(duì)理想的動(dòng)力推動(dòng)系統(tǒng)，但其缺點(diǎn)也是造船廠和用戶所頭痛的。該船舶制造有限公司作為一個(gè)專業(yè)化的船舶制造公司一直注重新技術(shù)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用和推廣，該公司一直緊盯傳動(dòng)技術(shù)的最新發(fā)展：隨著交流變頻技術(shù)的發(fā)展和成熟，越來(lái)越多的領(lǐng)域采用了交流變頻拖動(dòng)技術(shù)：如在鋼鐵領(lǐng)域，風(fēng)機(jī)泵類，軍用雷達(dá)旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)，軍艦艦炮旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)等。在以上領(lǐng)域，交流變頻調(diào)速以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，價(jià)格低，故障率低等特點(diǎn)得到了廣泛的應(yīng)用。那在船用螺旋槳推動(dòng)系統(tǒng)中是不是也可以采用呢，廠方在進(jìn)行了深入的技術(shù)論證后，認(rèn)為采用交流變頻拖動(dòng)取代直流拖動(dòng)系統(tǒng)是完全可行的。
2005年4月份，該船舶制造有限公司決定在游船上采用交流變頻調(diào)速作為船舶的主推進(jìn)，相關(guān)技術(shù)參數(shù)和要求如下：
1、船長(zhǎng)：16.0m，型寬：4.10m，型深：1.35m，吃水：0.65m,排水量：16t，乘員：32人，船速要求：12km/h。
2、電動(dòng)機(jī)參數(shù)（2臺(tái)）：型號(hào)YTSP180L—8 ，額定電壓AC380V，額定頻率50Hz，標(biāo)稱功率11KW，額定電流26A，恒轉(zhuǎn)矩頻率范圍3—50Hz，恒功率頻率范圍50—100Hz。
3、變頻系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)（2套）：采用兩路電源輸入，一路采用進(jìn)口三相交流柴油發(fā)電機(jī)組（27KW，AC380V，48.8A，50Hz）整流成DC560V；另一路為備用蓄電池組（12V，180Ah，47組串聯(lián)成DC564V）
4、交流變頻調(diào)速須在駕駛臺(tái)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，配備相關(guān)控制板，控制板具有工作顯示和操縱控制功能。
可行性分析：
該船舶制造有限公司相關(guān)與變頻器廠商進(jìn)行了廣泛的聯(lián)系和技術(shù)應(yīng)用交流，最終煙臺(tái)歐瑞傳動(dòng)電氣有限公司以最佳解決方案勝出：
1 、根據(jù)我們采用的8級(jí)電機(jī)作為主推進(jìn)電機(jī)，判定該系統(tǒng)需要低速大扭矩來(lái)驅(qū)動(dòng)，通常變頻器是按照4級(jí)電機(jī)來(lái)設(shè)計(jì)的，8級(jí)電機(jī)的額定扭矩約為140N.M ，綜合考慮驅(qū)動(dòng)力矩和電氣容量的要求，我們建議采用15KW的變頻系統(tǒng)，為達(dá)到快速靈敏減速和停船控制要求，建議外加制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻。
2 、變頻器的安裝和防護(hù)問(wèn)題：考慮到變頻器的使用環(huán)境，針對(duì)湖面和水面的高潮濕環(huán)境進(jìn)行特殊防潮處理，同時(shí)建議安裝時(shí)要做好防水。
3 、電機(jī)的散熱問(wèn)題：8級(jí)電機(jī)本身轉(zhuǎn)速低，當(dāng)變頻器在低速運(yùn)行時(shí)，有可能導(dǎo)致電機(jī)溫升持續(xù)升高，我們建議采用自帶風(fēng)機(jī)冷卻。
該方案綜合考慮了電氣傳動(dòng)方面的要求并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際工況針對(duì)潛在的安全隱患，歐瑞傳動(dòng)提出了合理的問(wèn)題解決方案。
根據(jù)我公司的建議結(jié)合我們?cè)ǖ募夹g(shù)方案，采用了以下的電氣控制方案 。
采用柴油發(fā)電機(jī)組為整個(gè)系統(tǒng)提供電力，輸出AC380/50Hz的交流電，蓄電池組作為備用電源當(dāng)發(fā)電機(jī)組出現(xiàn)異常時(shí)對(duì)外提供應(yīng)急電力，變頻器和電機(jī)作為交流傳動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)拖動(dòng)螺旋槳旋轉(zhuǎn)推動(dòng)游船前進(jìn)。
變頻器在該系統(tǒng)中當(dāng)發(fā)電機(jī)組正常工作時(shí)接受DC560V電源，柴油發(fā)電機(jī)組所發(fā)的AC380V/50Hz交流電通過(guò)一個(gè)特制的大功率充電器（經(jīng)整流濾波提供DC560V直流電）向蓄電池組（47組）充電并對(duì)變頻器提供電源，當(dāng)柴油發(fā)電機(jī)組異常時(shí)，蓄電池組作為應(yīng)急電源對(duì)變頻器供電，以保證正常工作。
該系統(tǒng)經(jīng)過(guò)測(cè)試安保、性能、噪聲、及節(jié)能等均得到認(rèn)證，設(shè)備成功在沿海旅游城市投入商業(yè)運(yùn)營(yíng)，并且得到旅游愛(ài)好者的良好稱贊。
試車時(shí)我們對(duì)該船作了相應(yīng)測(cè)試：當(dāng)船速在4km/h左右時(shí)，機(jī)械艙內(nèi)噪音量在64dB左右，乘客艙內(nèi)為55dB左右；12km/h速度時(shí)，機(jī)械艙內(nèi)為68dB，乘客艙為58dB左右，相對(duì)原傳動(dòng)模式噪音量平均下降10dB左右。
綜合對(duì)比前后兩套傳動(dòng)控制系統(tǒng)，我們發(fā)現(xiàn)：變頻系統(tǒng)在滿足了游船技術(shù)性能指標(biāo)的要求下相對(duì)直流調(diào)速具有以下特點(diǎn)：
1系統(tǒng)安裝、接線、操作簡(jiǎn)單，性能穩(wěn)定。
2有效節(jié)能，在船速達(dá)到12km/h的速度下，變頻系統(tǒng)只運(yùn)行在40HZ左右，相對(duì)于直流傳動(dòng)來(lái)說(shuō)節(jié)能率在10%以上。
3 能有效降低機(jī)械傳動(dòng)噪音，有利于保護(hù)船員和游客的身體健康。
4 操作快捷靈敏，140NM的大扭矩保證了即使在游船低速運(yùn)行時(shí)也能靈活進(jìn)退。
5 該系統(tǒng)占用空間體積小，重量較輕，有效載荷利用率大。
總結(jié)：
總之相對(duì)于直流調(diào)速系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，交流變頻傳動(dòng)的采購(gòu)費(fèi)用雖然較單獨(dú)的直流電機(jī)要貴，但綜合考慮以上因素并結(jié)合以后的維護(hù)保養(yǎng)，環(huán)保對(duì)噪音污染的要求以及以后游客對(duì)身體健康的越來(lái)越重視，我們認(rèn)為整體費(fèi)用較直流還要低，而且對(duì)旅游經(jīng)營(yíng)公司和游客來(lái)說(shuō)更具有吸引力，在中小型船舶上交流變頻傳動(dòng)將會(huì)有更廣闊的市場(chǎng)。
