發(fā)布時間：2023-09-19 18:27:43
序言：寫作是分享個人見解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的電力傳動技術(shù)樣本，期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發(fā)，請盡情閱讀。
關(guān)鍵詞：LNG動力 規(guī)范
隨著全國性的節(jié)能減排運(yùn)動的展開，近幾年LNG 動力船在全國各地得到了大規(guī)模的試點和推廣，但從目前來看效果不太理想。究其原因一是由于油價的回落使得天然氣的性價比下降，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，研究對策。船長在20-50m間的小型船舶占我國船舶數(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LNG動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動力船存在的主要技術(shù)難點問題在此作一分析。
一、發(fā)動機(jī)的選擇和氣體管路的問題。
LNG動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力機(jī)。發(fā)動機(jī)分新造及改造兩種。改造機(jī)天然氣采用總管進(jìn)氣單點噴射和支管進(jìn)氣多點噴射兩種方式。其中總管進(jìn)氣單點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，對燃?xì)獗玫囊筝^低，成本較低，改造方便。但有很多缺陷，如會引發(fā)爆燃、總管存在爆炸危險、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)氣多點噴射方式。該方式空燃比比較精確，沒有燃?xì)鈷叱觯欧判阅茌^好，部分解決了總管進(jìn)氣方式的缺陷，但還有單缸爆燃問題，調(diào)速性能差，改造成本較高等缺陷。
二、機(jī)器處所類型的確認(rèn)。
對小型船舶來說，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的問題。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)動機(jī)廠家一般不會考慮雙壁管的要求，所以無論采用機(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小型船舶來說不太現(xiàn)實。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、小船氣罐的布置問題。
小型船舶特別是一部分改建船舶，由于船長的限制，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。為解決這一問題，設(shè)計時在其下方機(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)域沒有了利用空間，對機(jī)艙區(qū)域的布置帶來了極大的困難。
四、氣體管路及氣罐透氣口與其他區(qū)域的間距問題。
一般情況下，小型LNG動力船舶的舵機(jī)艙位于氣罐后下方，其開口距氣罐透氣口、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)到防爆等級要求，采取過壓措施也不太現(xiàn)實?？紤]到LNG氣體密度約為空氣的55%，一般情況下很少會有LNG氣體在舵機(jī)艙積聚，故對舵機(jī)艙的要求應(yīng)予適當(dāng)放寬，不把其劃入危險區(qū)域之內(nèi)。氣罐的透氣口位置和高度要求對小型LNG動力船來說是很大的考驗。盡管規(guī)范對內(nèi)河船舶考慮了其布置的困難，對內(nèi)河船舶氣罐的透氣口的高度從6m降為3m，但對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，對小型船舶來說，出口的布置是非常困難的。
五、可燃?xì)怏w泄露報警和供氣閥的切斷。
可燃?xì)怏w探測器探測精度缺乏檢測手段，規(guī)范要求氣體濃度在20%--40%LEL（爆炸下限）時發(fā)出報警或切斷供氣閥。但目前檢驗時沒有有效的檢測工具和手段來確定氣體濃度和報警或切斷的可靠性。常用的方法只是簡單地在探測器下方釋放可燃?xì)怏w來確認(rèn)是否報警或切斷供氣閥，氣體濃度無法確定。
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)品幾乎沒有。
七、船用產(chǎn)品證書的問題。
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，但現(xiàn)實條件下，產(chǎn)品檢驗沒有跟上實際需求，很多部件沒有證書。發(fā)動機(jī)廠家僅提供發(fā)動機(jī)及配套的電子控制系統(tǒng)（ECU）證書，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LNG動力船舶的重要單元，因為船舶差異化，沒有統(tǒng)一的控制系統(tǒng)，往往沒有CCS證書。另外氣罐及燃料管路絕大多數(shù)是由原來生產(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，外購的閥件五花八門，如核心的防爆電磁閥，有進(jìn)口的、國產(chǎn)的，類型很多質(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工作留下極大的隱患。
以上是小型LNG動力船實船建造、檢驗過程中存在的部分技術(shù)難點，產(chǎn)生的原因很多，有些是短時期還無法徹底解決的，如發(fā)動機(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，小型船舶對規(guī)范的適應(yīng)性還缺乏全面的研究等。為把LNG動力真正成功應(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LNG燃料的危險性估計偏高，天然氣的燃點為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。危險區(qū)域的劃分及開口間距的適當(dāng)降低可以使小型LNG動力船的設(shè)計、施工難度大大降低，相應(yīng)的成本也會有所下降。對LNG動力船的推廣很有好處。
關(guān)鍵詞：長距離膠帶機(jī) 可控起動傳輸 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，是紅水河梯級開發(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m3。蓄水位375m方案時壩高192m，壩體及圍堰混凝土總量約640萬m3?；炷了蒙笆蠟槿斯す橇?，并由大法坪砂石加工系統(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）的長距離膠帶機(jī)，單機(jī)長度約4km，機(jī)頭采用高壓電機(jī)及可控起動傳輸（CST）裝置驅(qū)動。
該長距離膠帶機(jī)由沈陽礦山機(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，長峽龍灘工程建設(shè)監(jiān)理部承擔(dān)運(yùn)行監(jiān)理。 2、長距離膠帶機(jī)應(yīng)用簡述
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)過麻村采石料場山腳下。采用汽車運(yùn)輸十分不便，且不能滿足車流量要求，還存在較大安全隱患 ，極易出現(xiàn)成品砂石料堆場排隊等料或堵車現(xiàn)象。在運(yùn)輸?shù)缆泛推囖D(zhuǎn)運(yùn)難以滿足砂石料運(yùn)輸強(qiáng)度情況下，應(yīng)用長距離膠帶機(jī)及可控起動傳輸（CST）裝置輸送砂石料，能有效地解決了汽車運(yùn)輸存在的問題。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。見圖1： 3、長距離膠帶機(jī)輸送設(shè)計 3、1設(shè)計要求
根據(jù)砂石料輸送特點，對膠帶機(jī)輸送系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計。大法坪砂石加工系統(tǒng)成品砂石料堆場下設(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，也可雙線同時向長距離膠帶機(jī)供料。然后經(jīng)308m混凝土系統(tǒng)B1—B6膠帶機(jī)至砂石料倉儲備或經(jīng)360m混凝土系統(tǒng)A0—A4膠帶機(jī)至砂石料倉儲備，經(jīng)二次篩分后進(jìn)入骨料調(diào)節(jié)料倉（一次風(fēng)冷料倉），供攪拌樓進(jìn)行混凝土生產(chǎn)。
長距離膠帶機(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PLC和計算機(jī)控制系統(tǒng)實現(xiàn)自動運(yùn)轉(zhuǎn)操作。控制系統(tǒng)具備主要故障的檢測和保護(hù)功能，可實現(xiàn)機(jī)旁無人操作。為此，長距離膠帶機(jī)系統(tǒng)中設(shè)計了跑偏、打滑、堵塞、防撕裂及急停（拉繩）開關(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)有兩個受料點，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，前面導(dǎo)料槽升起。膠帶的運(yùn)行是靠傳動滾筒與膠帶之間的摩擦力帶動的。膠帶繞過傳動滾筒和多個改向滾筒形成一個無級的環(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，傳動滾筒的動力來自驅(qū)動裝置（電動機(jī)與可控起動傳輸CST裝置）。物料經(jīng)過導(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)計情況
根據(jù)以上要求，在長距離膠帶機(jī)設(shè)計時，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，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)動功率：3×（10KV+560KW）帶
速：V=4m/s
起動時間：40~300s可調(diào) 傾
角：-1.64o~oo~1.16o
停止時間： 5-60s 可調(diào) 高
差：-50+0+30m
距
離：L=1743+724+1478=3945m
主要結(jié)構(gòu)：
長距離膠帶機(jī)是單向運(yùn)行輸送機(jī)械。主要有驅(qū)動裝置、傳動滾筒組、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)動裝置主要由高壓電動機(jī)、聯(lián)軸器、可控起動傳輸CST裝置、傳動滾筒組等組成。其連接方式為電動機(jī)與CST、CST與傳動滾筒聯(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)償兩軸相對偏移的性能。見圖2：
可控起動傳輸（CST）是由濕式離合器裝置和液壓控制系統(tǒng)組成的一個多級齒輪減速器，它是專門為以逐漸加速的加速度平滑起動運(yùn)送大慣性載荷長距離皮帶運(yùn)輸機(jī)而設(shè)計的。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。本長距離膠帶機(jī)驅(qū)動裝置是由3臺電動機(jī)及3臺CST裝置組成。驅(qū)動功率為（3×560kw）。
CST的工作特點：驅(qū)動電機(jī)在負(fù)載（皮帶機(jī)）起動之前啟動，此時CST輸出軸保持不動。當(dāng)驅(qū)動電機(jī)達(dá)到滿轉(zhuǎn)速時，控制系統(tǒng)逐漸增加到每臺CST離合器上的液壓壓力，起動皮帶機(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緩慢的預(yù)拉伸過程。加速階段的持續(xù)時間可以在規(guī)定的時間范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整。由于系統(tǒng)啟動時驅(qū)動電機(jī)可以按順序空載啟動，所以電機(jī)的沖擊電流非常小。同時CST系統(tǒng)也可以象控制皮帶機(jī)的起動那樣控制皮帶機(jī)的停車，適當(dāng)延長停車時間可以最大限度地降低對膠帶的動態(tài)沖擊力。皮帶機(jī)正常運(yùn)行時，根據(jù)系統(tǒng)中負(fù)載的分配要求，每臺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，這種情況被稱為“軟鎖定”。當(dāng)離合器被軟鎖定時，任何瞬間的過載或沖擊載荷都將引起離合器的打滑，這樣驅(qū)動系統(tǒng)的所有部件，包括聯(lián)軸器、軸承和齒輪都將在沖擊或過載時受到保護(hù)，從而延長其使用壽命。由于驅(qū)動電機(jī)可以根據(jù)運(yùn)行負(fù)載進(jìn)行選擇而不必根據(jù)起動負(fù)載選擇，所以CST驅(qū)動系統(tǒng)可以選用功率較小的電機(jī)。
CST所帶來的另外一個特點是主電機(jī)可以在空載狀態(tài)起動，從而減小了起動沖擊電流并縮短了起動時間。同時允許操作人員更靈活的對膠帶機(jī)起停操作，而無需反復(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?？蓪崿F(xiàn)與中央集控計算機(jī)系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸。
膠帶自動液壓拉緊裝置是由液壓泵站、拉緊油缸、蓄能器、慢速絞車、電氣控制箱及符件等六大部分組成。油缸通過動滑輪、鋼絲繩與膠帶輸送機(jī)上的拉緊小車相連。電氣控制箱為壁掛式結(jié)構(gòu)。該裝置具有以下特點：（1）起動拉緊力和正常運(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)起動時，膠帶會突然松弛伸長，該裝置中的油缸活塞桿能立刻縮回，及時補(bǔ)償膠帶的伸長，使其緊邊的沖擊減小，從而使起動平穩(wěn)可靠，避免斷帶事故的發(fā)生。（3）具有斷帶時自動停止膠帶機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)和打滑時自動增加拉緊力等保護(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，在集中控制臺上，實現(xiàn)對該液壓拉緊裝置的遠(yuǎn)距離監(jiān)控。
長距離膠帶機(jī)機(jī)尾裝有盤式制動器，安裝在尾部改向滾筒處，通過PLC控制，并配備手動釋放裝置。在大法坪砂石加工系統(tǒng)成品砂石料堆場廊道下設(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，工作時降下，不工作時升起。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，可先啟動該除水裝置，使該區(qū)域段的槽形膠帶面變成平面，然后啟動長膠帶機(jī)，由除水裝置將膠面上的積水排除。
為了使長距離膠帶機(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)裝置能對該長距離膠帶機(jī)整個運(yùn)行過程中進(jìn)行控制、并能對出現(xiàn)的故障進(jìn)行自動監(jiān)測、報警。除具有一般的順序啟動、順序停車，斷路、矩路、過載、過流、欠電壓、缺相、接地和拉緊、制動信號等保護(hù)以外，還配備以下安全保護(hù)裝置：（1）防跑偏；跑偏開關(guān)安裝在膠帶機(jī)沿線兩側(cè)并成對安裝，使開關(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)生跑偏時發(fā)出跑偏報警信號，實現(xiàn)膠帶跑偏自動報警和停機(jī)功能，以防止膠帶機(jī)因過量跑偏而發(fā)生事故。該開關(guān)具有兩級動作功能，一級動作用于輕度跑偏量達(dá)5%帶寬時發(fā)出信號報警，二級動作用于重度跑偏量達(dá)10%帶寬時延時動作，報警并停機(jī)。（2）緊急事故開關(guān)（雙向拉繩開關(guān)）；緊急停機(jī)用拉繩開關(guān)，安裝在膠帶機(jī)沿線機(jī)架的兩側(cè)并成對安裝，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，操作人員可在膠帶機(jī)的任何部位拉動拉繩開關(guān)，動作后，自鎖并發(fā)出報警信號，使本膠帶機(jī)及其上游的設(shè)備停機(jī)。此外，當(dāng)發(fā)出開車信號后，如現(xiàn)場不允許開車時，也可以拉動開關(guān)，禁止膠帶機(jī)啟動，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，立即發(fā)出報警和停機(jī)信號，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的兩個側(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）縱向撕裂開關(guān)；安裝于膠帶機(jī)尾部受料點承載膠帶下面，能隨時檢測出膠帶縱向撕裂故障，并及時發(fā)出停機(jī)信號，防止故障擴(kuò)大，減少損失。這些裝置都通過電氣控制系統(tǒng)聯(lián)接到控制室進(jìn)行集中控制。
轉(zhuǎn)貼于 4、長距離膠帶機(jī)實際運(yùn)行情況
長距離膠帶機(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）信號采集共用一組控制線，使PLC控制系統(tǒng)常出現(xiàn)錯誤報警且很難判斷故障點和膠帶跑偏造成停機(jī)。12月18日開始帶負(fù)載運(yùn)行調(diào)試并將沿線拉繩開關(guān)及跑偏開關(guān)全部斷開，因上調(diào)心托輥組不能滿足設(shè)計承載和連續(xù)運(yùn)輸要求，有些托輥從支架上掉下來，停機(jī)對該托輥支架進(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題）。2004年1月6日，由業(yè)主組織各參建單位就長距離膠帶機(jī)帶負(fù)載運(yùn)行及存在問題進(jìn)行討論并要求整改。要求電氣控制系統(tǒng)設(shè)計、安裝單位對膠帶機(jī)沿線的跑偏開關(guān)和緊急（拉繩）開關(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。并對沿線嚴(yán)重跑偏位置和可能對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，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)未能實行電氣聯(lián)鎖控制，且長距離膠帶機(jī)為可控驅(qū)動裝置傳輸（設(shè)計值：起動時間為120S、緊急停機(jī)時間為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)和長距離膠帶機(jī)系統(tǒng)故障停機(jī)而造成長距離膠帶機(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 噸 。從輸送情況看，用高速深槽式長距離膠帶機(jī)輸送成品砂石料，具有其它輸送工具（汽車）不可比擬的特點： 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 、張緊臺架等。然后在使用現(xiàn)場用螺栓連接或焊接成所需要的整體。采用可控起動傳輸裝置，膠帶自動液壓拉緊裝置。簡化了輸送系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，安拆迅速、方便。操作簡易且布置靈活。 4、3 運(yùn)行安全可靠；采用CST的主要目的是為在起動過程加速階段降低張力作用對膠帶機(jī)帶來不利影響，通過控制起動上升曲線，可減小膠帶機(jī)空載或滿載起動時帶來的瞬時尖峰張力，從而得到一個滿意的動態(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)載沖擊帶來的不利影響。任何情況下，從驅(qū)將跟隨主驅(qū)自動調(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)動裝置CST在高壓腔管道上安裝閉鎖閥，在突然停電時，能保持高壓腔壓力，使離合片保持結(jié)合，以保證主電機(jī)的動力傳遞。提供可控停車，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)度較大的施工場面。其占用場地小，臨建工程量小，投資成本優(yōu)于其它投資成本。 5、問題與意見
長距離膠帶機(jī)經(jīng)過幾個月的運(yùn)行，證明該膠帶機(jī)運(yùn)行可靠，輸送量可達(dá)到設(shè)計要求，因整個輸送系統(tǒng)設(shè)計尚不盡人意，還有待進(jìn)一步認(rèn)識和改善。主要有以下幾個問題急需解決。 （1）砂石料輸送系統(tǒng)在設(shè)計階段未能充分考慮各系統(tǒng)膠帶機(jī)與長距離膠帶機(jī)在電氣控制部分的聯(lián)接，膠帶機(jī)啟、?？刂品绞?，長距離膠帶機(jī)機(jī)頭轉(zhuǎn)載，系統(tǒng)通訊、監(jiān)控等問題作較透徹了解。待各系統(tǒng)膠帶機(jī)進(jìn)行聯(lián)動輸送時，出現(xiàn)長距離膠帶機(jī)遇故障或緊急停車時，大法坪砂石加工系統(tǒng)成品堆場下設(shè)廊道輸送膠帶機(jī)不能停機(jī)而導(dǎo)致長距離膠帶機(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，導(dǎo)致長距離膠帶機(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。因長距離膠帶機(jī)為可控驅(qū)動裝置，緊急停車時間一般為40s，而其它系統(tǒng)的膠帶機(jī)為一般電機(jī)驅(qū)動，停車時間只有幾秒鐘。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，就會發(fā)生長距離膠帶機(jī)因慣性（延時）停車而導(dǎo)致機(jī)頭堵料（電氣聯(lián)鎖控制也無法解決此延時停車問題）。建議在長距離膠帶機(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，料倉容量按正常停機(jī)時間80s計算，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)生堵料造成對膠帶機(jī)的損傷。 （2）長距離膠帶機(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，且對膠帶損傷較大，更無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。可增設(shè)沉砂池，以減少對環(huán)境造成污染，并考慮膠帶在除水時，引至沉砂池排出。 （3）隧洞內(nèi)的照明與通風(fēng)問題，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等場所的照明，電源電壓應(yīng)不大于36V。在潮濕易觸及帶電體場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；工業(yè)設(shè)備；實踐教學(xué)；人才培養(yǎng)
隨著我國制造業(yè)由勞動密集型向知識密集型的轉(zhuǎn)變，膠東半島制造業(yè)基地不斷升級與擴(kuò)建，社會對電力傳動領(lǐng)域的應(yīng)用型技術(shù)人才需求急劇增加。與此同時，對應(yīng)聘者的綜合素質(zhì)要求也不斷提高，不僅要求應(yīng)聘者具備扎實的專業(yè)理論基礎(chǔ)，更重要的是具有一定的工程實踐操作能力和開拓創(chuàng)新意識。
山東工商學(xué)院作為一所省屬院校，秉著服務(wù)社會主義市場經(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化專業(yè)的發(fā)展，在大力提高師資隊伍水平的同時，積極引進(jìn)國內(nèi)外先進(jìn)的工業(yè)技術(shù)設(shè)備。為增強(qiáng)學(xué)生工程實踐能力、創(chuàng)新意識與創(chuàng)新能力，為了提高我校畢業(yè)生在電力傳動領(lǐng)域的競爭力，特創(chuàng)建了abb電力傳動實驗室。
一、實驗室和專業(yè)課程的地位
“電力拖動自動控制系統(tǒng)”是電氣工程及其自動化專業(yè)的一門核心專業(yè)課程，是“電機(jī)及拖動基礎(chǔ)”、“電力電子技術(shù)”、“自動控制理論”和“可編程控制器”等幾門專業(yè)基礎(chǔ)課程綜合運(yùn)用的體現(xiàn)。[1，2]通過該課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生對各類交、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電力傳動實驗室采用的是工業(yè)現(xiàn)場設(shè)備，是一種全數(shù)字控制電力傳動系統(tǒng)，通過對該傳動系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，不但可以加深學(xué)生對交、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)場設(shè)備的實際操作相結(jié)合，極大地調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，變被動學(xué)習(xí)為主動學(xué)習(xí)。更重要的是通過對現(xiàn)場設(shè)備的認(rèn)識和了解，熟悉工業(yè)現(xiàn)場的傳動系統(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)場電力傳動系統(tǒng)的操作與控制，并具有一定的系統(tǒng)設(shè)計能力，大大減少用人單位的崗前培訓(xùn)時間。
因此，“電力拖動自動控制系統(tǒng)”的理論教學(xué)與實驗室的調(diào)速系統(tǒng)的實踐操作是促使學(xué)生全面掌握調(diào)速系統(tǒng)的不可或缺的兩個方面，理論學(xué)習(xí)指導(dǎo)實踐操作，實踐操作反過來加深對理論的認(rèn)識。通過對工業(yè)設(shè)備的現(xiàn)場操作大大提高學(xué)生的實踐動手能力，對工業(yè)調(diào)速系統(tǒng)有一個系統(tǒng)的、具體的認(rèn)識，為今后的工作打下了堅實的基礎(chǔ)。
二、實驗室建設(shè)
實驗室建設(shè)包括兩個部分，一部分是基于天煌教儀的電力電子與電機(jī)控制實驗室，另一部分是abb電力傳動實驗室。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，為實驗和實踐提供理論指導(dǎo)。電力電子與電機(jī)控制實驗室主要是用于開設(shè)一些驗證性實驗，加深對交、直流調(diào)速系統(tǒng)運(yùn)行原理的理解。abb電力傳動實驗室主要是讓學(xué)生熟悉各種工業(yè)現(xiàn)場設(shè)備及傳動系統(tǒng)的構(gòu)成，培訓(xùn)學(xué)生對工業(yè)現(xiàn)場常用的交、直流調(diào)速系統(tǒng)的操作，在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)一些較簡單控制系統(tǒng)設(shè)計，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。
1.電力電子與電機(jī)控制實驗室建設(shè)
電力電子與電機(jī)控制實驗室擁有10臺天煌教儀的djdk-1型實驗裝置。該實驗裝置采用掛件結(jié)構(gòu)，可根據(jù)不同實驗內(nèi)容進(jìn)行自由組合，故結(jié)構(gòu)緊湊、使用方便；其次，實驗連接線采用強(qiáng)、弱電分開的手槍式插頭，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，切實有效保護(hù)操作者的人身安全，為開放性的實驗室創(chuàng)造了前提條件。通過該實驗室，可以比較輕松地實現(xiàn)交、直流電機(jī)的各種控制策略。當(dāng)前該實驗室所開的實驗有：單閉環(huán)不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)、邏輯無環(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)速實驗等。這些實驗對于加深學(xué)生對各類調(diào)速系統(tǒng)原理的理解具有十分重要的意義，但對于提高學(xué)生的實踐動手能力和培養(yǎng)創(chuàng)新意識沒有太大的幫助，因此有必要組建另外一個培養(yǎng)工程實踐能力的實驗室。
2.abb電力傳動實驗室的建設(shè)
abb電力傳動實驗室采用的是瑞典abb公司為工業(yè)傳動而生產(chǎn)的成熟產(chǎn)品。由于該實驗室采用與工業(yè)應(yīng)用完全一致的產(chǎn)品線和設(shè)計結(jié)構(gòu)，確保教學(xué)實驗與實際工業(yè)應(yīng)用的無縫連接，有助于解決電氣傳動的課堂教學(xué)與實踐相脫節(jié)的問題?？紤]到當(dāng)前工業(yè)電力傳動控制，既有高性能的交流傳動控制，也有傳統(tǒng)的直流傳動控制，因此我們采購的控制系統(tǒng)有交流傳動的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)/水泵專用變頻調(diào)速系統(tǒng)，直流傳動的dcs800 12脈直流調(diào)速系統(tǒng)。abb電力傳動實驗室所開出的實驗涵蓋了一些常見的工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，學(xué)生通過對該系統(tǒng)的實際操作，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)生普遍缺乏工程實踐動手能力的問題。
三、教學(xué)內(nèi)容和體系的完善
由于專業(yè)課的授課課時和實驗課時均很有限，而各種新的控制思想和控制方法不斷出現(xiàn)，并且社會對人才培養(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)量和有效利用實驗課時已成為“電力拖動控制系統(tǒng)課程”教學(xué)任務(wù)中不容回避的重要問題。[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)電動機(jī)變頻調(diào)速的機(jī)械特性以及感應(yīng)電動機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)，重點分析基于轉(zhuǎn)子磁場定向的矢量控制（vc）和基于定子磁場定向的直接轉(zhuǎn)矩控制（dtc），最后介紹自控變頻同步電動機(jī)控制系統(tǒng)、無刷直流電動機(jī)和永磁同步電動機(jī)的自控變頻控制系統(tǒng)。
2.強(qiáng)化實驗環(huán)節(jié)，深化對調(diào)速系統(tǒng)的理解
實驗是學(xué)好電力傳動不可缺少的一個環(huán)節(jié)，根據(jù)實際情況將實驗課分為兩個部分，一部分實驗課是隨著課程教學(xué)進(jìn)度而開設(shè)的驗證性實驗，該實驗在電力電子與電機(jī)拖動控制實驗室進(jìn)行。此類實驗的目的是加深學(xué)生對各類調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速原理的理解。另外一部分實驗課時是安排在學(xué)期末為期一周的課程設(shè)計。課程設(shè)計的目的是在學(xué)生對電力拖動自動控制系統(tǒng)已經(jīng)有了比較全面了解的基礎(chǔ)上，對矢量控制系統(tǒng)和直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真。由于電機(jī)拖動實驗室的實驗平臺不能滿足這類實驗的要求，因此將此課程設(shè)計安排在裝有matlab軟件的計算機(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優(yōu)點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)計過程中，需要反復(fù)修改pi控制器參數(shù)，直到系統(tǒng)滿足各項指標(biāo)。
這個課程設(shè)計的目的有兩個：一是讓學(xué)生學(xué)會運(yùn)用matlab搭建電力拖動控制系統(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)的操作打下堅實的基礎(chǔ)。
3.加強(qiáng)實踐環(huán)節(jié)，培養(yǎng)實際操作能力和創(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)生具有較扎實的調(diào)速理論知識，同時還要有系統(tǒng)思維、工程實踐能力和創(chuàng)新意識。而電力電子與電機(jī)拖動實驗室的現(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電力傳動實驗室的建設(shè)就顯得很有必要。工程實踐能力和創(chuàng)新意識的培養(yǎng)主要安排在大四第二學(xué)期，此時學(xué)生的理論學(xué)習(xí)已基本完成。接下來將電氣工程及其自動化專業(yè)的學(xué)生分為兩個方向：一個是電力傳動及其自動化方向，一個是電力系統(tǒng)及其自動化方向。電力傳動及其自動化方向的學(xué)生必須要參加abb電力傳動實驗室的培訓(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)行操作之前要對各調(diào)速系統(tǒng)的硬件、軟件作一個詳細(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)直流傳動系統(tǒng)、12脈移相變壓器、abb ac800m plc系統(tǒng)和abb panel pp836四個部分。軟件包括dcs800直流傳動系統(tǒng)固件、ac800m plc編程軟件cbm和pp836編程軟件panel builder 800。在對系統(tǒng)的各部分有了充分了解的基礎(chǔ)上，就可以開始進(jìn)行現(xiàn)場操作培訓(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)場操作的基礎(chǔ)上接下來再進(jìn)行通信方式切換操作、12脈傳動系統(tǒng)和6脈傳動系統(tǒng)的切換操作、再生制動現(xiàn)場操作等。通過這種循序漸進(jìn)的培訓(xùn)，學(xué)生基本上掌握了工業(yè)現(xiàn)場直流調(diào)速系統(tǒng)的構(gòu)成和操作，其實踐動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)時間，提高了畢業(yè)生實踐動手能力。
創(chuàng)新能力的培養(yǎng)主要通過學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計來實現(xiàn)。首先，為了讓學(xué)生更好地了解工業(yè)現(xiàn)場情況和一些常見的控制系統(tǒng)要求，abb電力傳動實驗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。這些資料對于今后從事電力傳動的學(xué)生具有十分重要的參考意義。電力傳動控制畢業(yè)設(shè)計的被控對象一般為實驗室的30kw的電機(jī)，根據(jù)控制要求設(shè)計一套合適的控制程序，在實驗室完成對這個被控對象的控制。例如：要求學(xué)生按照控制要求要求編寫一套plc控制程序，包括起、制動時間的限制，按要求加減速等。畢業(yè)答辯時需要把該程序下載到ac800m plc，檢驗該控制系統(tǒng)能否達(dá)到預(yù)先給定的要求。
通過對電力傳動系統(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)的操作和開發(fā)，大大增強(qiáng)了學(xué)生的實踐動手能力和創(chuàng)新意識，為今后的工作打下了堅實的基礎(chǔ)。
四、結(jié)束語
以“abb電力傳動實驗室”為依托，以“電力拖動自動控制系統(tǒng)”為理論指導(dǎo)，以培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識的應(yīng)用型人才為目標(biāo)。這種基于工業(yè)現(xiàn)場設(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，同時也能更有針對性地促進(jìn)教學(xué)改革，將各專業(yè)基礎(chǔ)課有效地結(jié)合起來，形成一個有機(jī)的整體。這種新的人才培養(yǎng)模式對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專業(yè)技術(shù)人才緊缺，提高當(dāng)前畢業(yè)生解決實際工程問題的動手能力都具有十分重要的意義，同時也為學(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)分為四個明顯的過程。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)械時代。后來發(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)效率也躍上一個新臺階。建筑在熱力學(xué)基礎(chǔ)上的這一代機(jī)械產(chǎn)品可以稱之為熱力機(jī)械。當(dāng)發(fā)明了發(fā)電機(jī)和電動機(jī)之后，電取代了蒸汽成了主要的能源，而執(zhí)行機(jī)構(gòu)則是以電動機(jī)為主體的電氣傳動機(jī)構(gòu)，電氣傳動這門技術(shù)開始與機(jī)械結(jié)上了不解之緣。這又是一個劃時代的技術(shù)革命。這個時代的機(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)原理的各種電器來實現(xiàn)的，成為電氣機(jī)械的時代?這個時代的機(jī)械，已經(jīng)實現(xiàn)了機(jī)、電的結(jié)合,不過這種結(jié)合,主要是從外部以獨立分體的方式進(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。這類機(jī)械在原來機(jī)、電結(jié)合的*礎(chǔ)上，融入了各類電子產(chǎn)品。電子技術(shù)、特別是電子計算機(jī)技術(shù)、以其強(qiáng)大的滲透力融入機(jī)械的各個要素中，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)慣稱這類產(chǎn)品為機(jī)電一體化產(chǎn)品。
關(guān)于機(jī)電一體化這個詞，國內(nèi)專家學(xué)者已經(jīng)從不同的側(cè)面作過許多注釋，但至今尚沒有一個統(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，有時還會使人產(chǎn)生某些誤解，因為電氣機(jī)械時代.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)兩個英文字的前半部與后半部結(jié)合創(chuàng)造了一個“mechatronics”的新詞來描述這一代機(jī)械的特征，是很有新意的。把這個詞翻譯成為“電子機(jī)械學(xué)”也比較符合造字者的原意，因為mechanics和electronics兩個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)是重點落在“機(jī)械”上。按中國語法，“電子機(jī)械學(xué)”恰好是把重點落在“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)械時代、熱力機(jī)械時代、電氣機(jī)械時代'發(fā)展到今天已經(jīng)進(jìn)入了電子機(jī)械的新時代了。
二、電子機(jī)械與電氣傳動
一個電子機(jī)械產(chǎn)品，可以用圖1中所示的五個要素及其相互作用來表達(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)主要是電氣傳動設(shè)備，少量是液動、氣動設(shè)備。傳感器主要是各種電、熱、壓、流、位、聲、光等參量的檢測裝置。機(jī)械本體則是實現(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，它與其它四個要素都有直接的信息溝通.起著判斷、塊調(diào)、指揮作用。五個要素不是獨立組件的簡單集結(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。
電氣傳動自動控制系統(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。電氣傳動自動控制系統(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自動控制系統(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，某些過去需由各種機(jī)械傳動鏈聯(lián)成一體的機(jī)構(gòu),有可能設(shè)計成若干個機(jī)電融合的獨立部件，通過電控系統(tǒng)而集成為一體。因此電氣傳動自動控制系統(tǒng)也就侵入到了機(jī)械本體的相當(dāng)一部分。整個電氣傳動自動控制系統(tǒng)控制策略的體現(xiàn)，大多是以微處理器、單片微型計算機(jī)等為核心的控制單元，專用集成電路芯片:可編程序控制器和作為總體監(jiān)控的電子計算機(jī)及各種控制專用軟件包等構(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的加工4理，有時是要靠電氣傳動系統(tǒng)來進(jìn)行的。所以電氣傳動與傳感器要素之間的界限也是模糊的。由此可見，電氣傳動自動控制系統(tǒng)是電子機(jī)械中的一個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)成為一個有機(jī)的整體。它在一個大型復(fù)雜的電子機(jī)械中所占的投資比重，已經(jīng)比電氣機(jī)械時代大為提高了。因此在電子機(jī)械的總體設(shè)計中，必須對電氣傳動自動控制系統(tǒng)給予通盤的考慮，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。
三、電子機(jī)械時代的電氣傳動發(fā)展方向
電氣傳動自動控制系統(tǒng)為了適應(yīng)電子機(jī)械時代的新要求，并結(jié)合其自身發(fā)展的規(guī)律，目前正朝著以下幾個主要的方向發(fā)展。
1.加速傳動電機(jī)交流化的進(jìn)程
在電子機(jī)械中，傳動電機(jī)?機(jī)械部件在空間上的結(jié)合將愈來愈緊密，對性能好、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，從電氣傳動自身發(fā)展進(jìn)程看，調(diào)速電氣傳勁領(lǐng)域中長期由直流調(diào)速傳動占^主導(dǎo)地位的形勢在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)速范圍等均開始超過直流調(diào)速傳動,而轉(zhuǎn)矩/電流的脈動率和價格則降到與直流調(diào)速傳動的同等水平，這是交流調(diào)速傳動時代來臨的先兆。到了90年代初，交流調(diào)速電氣傳動系統(tǒng)在發(fā)達(dá)國家中的銷售量也開始超過直流調(diào)速傳動系統(tǒng)，標(biāo)志著交流調(diào)速傳動時代的真正到來。在各種調(diào)速電氣傳動領(lǐng)域中加快采用交流調(diào)速傳動系統(tǒng)的進(jìn)程.是國際發(fā)展的新潮流。在這個潮流中，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)更簡單、可靠，控制更方便的開關(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)爭雄，會占有一部分市場，這個動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.研制無公畬的“綠色”電力電子傳動系統(tǒng)
電力電子傳動系統(tǒng)的廣泛應(yīng)甩，對電網(wǎng)造成了無功沖擊、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的治標(biāo)措施。我們應(yīng)該更積極主動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，大力研制對外界無公畬的“綠色”電力電子傳動系統(tǒng)，向著功率因數(shù)為一，電流波形為正弦，電壓電流過零時切換，無電磁輻射等方向努力。比如對大功率傳動系統(tǒng)，在常規(guī)開關(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)供電的方式來實現(xiàn)功率因數(shù)為一；或應(yīng)用三電平的GTO-PWM技術(shù)，同時對整流和逆變進(jìn)行控制，以取得大型感應(yīng)電機(jī)無電流與轉(zhuǎn)矩脈動的控制效果等。對中小功率的傳動系統(tǒng)，則可考慮用提髙PWM開關(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，在電流或電壓過零時切換的軟開關(guān)技術(shù)與PWM技術(shù)復(fù)合，以求消除高頻通斷切換時的干擾與損耗等。
3.應(yīng)用新型控制策略，提離系統(tǒng)智能化水平
電子機(jī)械的重要特點之一是其智能化程度高，對環(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,對提高系統(tǒng)的智能化水平有重要作用，受到電氣傳動界的普遍關(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，對在各種轉(zhuǎn)速和負(fù)荷下電機(jī)參數(shù)的變化進(jìn)行實時的自學(xué)習(xí)，并據(jù)此對電機(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)差頻率實現(xiàn)最優(yōu)化;應(yīng)甩狀態(tài)變量觀測器技術(shù)，在具有強(qiáng)機(jī)械扭振的傳動系統(tǒng)中進(jìn)行扭振源的在線觀測，并據(jù)此來設(shè)計強(qiáng)魯棒性的速度調(diào)節(jié)器，以實現(xiàn)抗扭振的控制；應(yīng)用模糊控制技術(shù)，繞過需要確定被控對象的精確數(shù)學(xué)模型這一難關(guān)，對非線性、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)，對大型、復(fù)雜的系統(tǒng)進(jìn)行故障隱患預(yù)報、故障源快速定位、故障前數(shù)據(jù)的自動記錄，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)速傳動中的轉(zhuǎn)矩直接控制、無速度傳感器的矢量控制等的實際應(yīng)用都將會對電氣傳動自動控制系統(tǒng)和智能化起到重要的推動作用。
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，把電氣傳動自動控制系統(tǒng)中的某些控制電路,凡是相對固定的部分，集成化為若干個專用1C芯片(ASIC)使整個系統(tǒng)的構(gòu)成快速、靈活、可靠、小型、輕量。目前國際市場上已有幾十種這類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關(guān)、軟開關(guān)等控制均已有專用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個門和運(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)動容量達(dá)400kVA的IGBT裝置，實現(xiàn)矢量控制等多種用途。
集成化的另一個含義是，把控制、保護(hù)電力電子器件的相關(guān)電路，以及電氣傳動自動控制的某些電路，同時集成在一個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。一種可同時驅(qū)動及保護(hù)由6個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。控制系統(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)品來實現(xiàn)以外，還有一個突出的手段就是使控制系統(tǒng)軟件化。在以計算機(jī)為基礎(chǔ)的相同硬件配置下，通過軟件的不同配合，可以實現(xiàn)多種不同的控制功能。比如對直流電機(jī)、感應(yīng)電機(jī)、同步電機(jī)等的控制，可以用同樣的一個硬件配置、不同的軟件配合來實現(xiàn)，簡化了硬件結(jié)構(gòu)，提高了柔性?，F(xiàn)在市面上已經(jīng)可以買到具有不同功能的各種通用軟件包?？刂葡到y(tǒng)的軟件化對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.通過控制系統(tǒng)的軟件化與通過專用ASIC進(jìn)行固化的相互配合，可以使傳統(tǒng)的電氣傳動自動控制系統(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自動化控制設(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)械與電子實現(xiàn)真正意義的融合提供新的物理基礎(chǔ)。一?個多電機(jī)傳動的復(fù)雜的電子機(jī)械系統(tǒng)可以設(shè)計為若干個機(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代_把這個時代的產(chǎn)品稱之為機(jī)電一體化產(chǎn)品似乎不夠確切，稱之為電子機(jī)械更合適些。
變極減速電力傳動的具體實現(xiàn)過程如下：首先并車減速器將渦輪軸發(fā)動機(jī)20 000多轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速降到2 000多轉(zhuǎn)/分，然后驅(qū)動僅有一對磁極轉(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力電纜交互排列于環(huán)形定子中，即轉(zhuǎn)變成了多對磁極線圈。與交流電動機(jī)的變極減速原理完全相同，增加定子線圈的磁極對數(shù)就可降低旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速，且磁極對數(shù)決定著減速比，一般為10對左右，所以，三相交流電在環(huán)形定子上又產(chǎn)生一個200多轉(zhuǎn)/分的圓形低速旋轉(zhuǎn)磁場。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剛性旋翼低速旋轉(zhuǎn)，從而達(dá)到電力傳動減速的目的。這時旋翼的轉(zhuǎn)速很低，但力矩卻非常大。
驅(qū)動剛性共軸反轉(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磁極線圈定子，該定子即產(chǎn)生反向的低速旋轉(zhuǎn)磁場，感應(yīng)驅(qū)動另一套轉(zhuǎn)子/輪架，拖動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數(shù)就很少（2～3對），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，變極減速電力傳動具有結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、無表面接觸摩擦、機(jī)械應(yīng)力分散、傳動可靠、操縱靈活、響應(yīng)快、功率調(diào)配方便、傳動效率高、無振動、無噪聲、維護(hù)簡便等等極其優(yōu)異的特性。
一方面，在電傳動內(nèi)燃機(jī)車設(shè)計中添加行車優(yōu)化裝置。該裝置可以了解列車整體編組情況，通過對行車路線的分析，掌握氣候和環(huán)境的情況，以及電傳動內(nèi)燃機(jī)車的性能，計算得出電傳動內(nèi)燃機(jī)車高效運(yùn)行的方式，通過不斷的優(yōu)化，在實現(xiàn)電傳動內(nèi)燃機(jī)車平穩(wěn)運(yùn)行的同時，降低電傳動內(nèi)燃機(jī)車的能耗。另一方面，在電傳動內(nèi)燃機(jī)車中添加動力分散控制系統(tǒng)。將電傳動內(nèi)燃機(jī)車的動力輸出做到分散控制，提高電傳動內(nèi)燃機(jī)車動力的牽引效果，在準(zhǔn)確啟動和制動的基礎(chǔ)上，實現(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，在電傳動內(nèi)燃機(jī)車設(shè)計中添加重聯(lián)管理器。這一系統(tǒng)可以實現(xiàn)電傳動內(nèi)燃機(jī)車之間功率的重新分配，達(dá)到各電傳動內(nèi)燃機(jī)車在系統(tǒng)的監(jiān)控下實現(xiàn)聯(lián)動的效果，節(jié)省電傳動內(nèi)燃機(jī)車的油耗，減少電傳動內(nèi)燃機(jī)車運(yùn)行時有害物的排放。
2做好電傳動內(nèi)燃機(jī)車輔助動力系統(tǒng)的設(shè)計
內(nèi)燃機(jī)車輔助動力系統(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，確保電傳動內(nèi)燃溫度，提供照明和供暖服務(wù)，這會比電傳動內(nèi)燃機(jī)車停車時內(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，同時又會給電傳動內(nèi)燃機(jī)車重啟創(chuàng)造必要的環(huán)境，降低了電傳動內(nèi)燃機(jī)車重啟時的機(jī)械損耗和能源消耗，有效緩解了電傳動內(nèi)燃機(jī)車停車和重啟時對環(huán)境的破壞作用。
3選用雙動力的機(jī)車動力形式
當(dāng)前雙動力的機(jī)車動力形式存在于電傳動內(nèi)燃機(jī)車的設(shè)計工作中，特別是我國鐵路網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜，各地情況不盡相同，靈活的動力形式將會提高電傳動內(nèi)燃機(jī)車的運(yùn)行效率，同時也能做到在低性能輸出情況下控制電傳動內(nèi)燃機(jī)車的能耗，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內(nèi)燃機(jī)車的節(jié)能環(huán)保水平。當(dāng)前雙動力電傳動內(nèi)燃機(jī)車主要以電力———內(nèi)燃雙動力型電傳動內(nèi)燃機(jī)車為主，這種機(jī)車既裝備有電力機(jī)車牽引用的集電器和電力牽引裝置，也裝備有內(nèi)燃機(jī)車以柴油發(fā)電機(jī)組為動力源的牽引裝置。當(dāng)為電力牽引工況時，通過受電弓接收電網(wǎng)電流，經(jīng)牽引變壓器和整流器整流，傳遞給牽引電動機(jī)驅(qū)動車輪。當(dāng)為內(nèi)燃牽引工況時，柴油發(fā)電機(jī)組產(chǎn)生的電流同樣通過整流器等一套電力傳動系統(tǒng)驅(qū)動車輪。電力———內(nèi)燃雙動力源機(jī)車在節(jié)能減排方面的優(yōu)勢主要表現(xiàn)在:在非電氣化線路上以內(nèi)燃牽引運(yùn)行的長途旅客列車當(dāng)行駛在人口密集的城鎮(zhèn)或大城市市郊和市內(nèi)時，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。雙動力型的電傳動內(nèi)燃機(jī)車設(shè)計在我國處于初級階段，要抱有引導(dǎo)和支持的態(tài)度對這一設(shè)計理念和方法加以支持。
4加速永磁電機(jī)在電傳動內(nèi)燃機(jī)車的應(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，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。永磁電機(jī)應(yīng)用在電傳動內(nèi)燃機(jī)車中可以提高機(jī)車運(yùn)轉(zhuǎn)時的效能，進(jìn)而大幅度地降低電傳動內(nèi)燃機(jī)車的燃油消耗，做到對有害物質(zhì)排放的嚴(yán)格控制。當(dāng)前永磁電機(jī)在設(shè)計上主要與車輪和牽引向結(jié)合，目前有直接導(dǎo)向電傳動內(nèi)燃機(jī)車車輪的設(shè)計形式，值得設(shè)計工作者對此給予高度關(guān)注。
5結(jié)語
【關(guān)鍵詞】高速動車組；牽引系統(tǒng)；設(shè)計研究
1、引言
機(jī)車牽引系統(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)三個發(fā)展階段，高速動車組使用電力牽引系統(tǒng)，目前主要采用交流傳動系統(tǒng)。相較于交直流牽引傳動和直流牽引傳動，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題，能實現(xiàn)大范圍平滑調(diào)速，具有極高的經(jīng)濟(jì)效益和應(yīng)用價值。高速動車組牽引系統(tǒng)的設(shè)計，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)等多個領(lǐng)域，具有跨學(xué)科的特點，在設(shè)計中還有很多問題需要深入研究改進(jìn)和提高。下面，本文就高速動車組牽引系統(tǒng)設(shè)計進(jìn)行淺要的探討，供設(shè)計實踐參考。
2、主要技術(shù)要求
高速動車組牽引系統(tǒng)的主要技術(shù)要求，包括以下幾個方面：
最高試驗速度：550km/h；最高運(yùn)營速度：450km/h；持續(xù)運(yùn)營速度：400Km/h；400km/h剩余加速度：0.05m/s2；0-300平均加速度：0.5m/s2；動車組質(zhì)量：約900t
3、基本參數(shù)計算
3.1牽引功率計算
高速動車組牽引系統(tǒng)的速度指標(biāo)，主要通過牽引系統(tǒng)的牽引力和功率來計算。牽引力的計算公式為：
其中，F(xiàn)為動車組車重，r為動車受到的阻力，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)行計算，即可確定牽引系統(tǒng)所需的牽引力。如果車重越小，則所需的牽引力則越小。按照16輛編組的動車組，整車重量約為900t，根據(jù)動車組齒輪傳動設(shè)計經(jīng)驗齒輪傳動效率為0.95，利用公式可計算出牽引總功率和牽引力參數(shù)如表1。
3.2動拖比確定
在確定動拖比時，考慮高速動車組牽引系統(tǒng)運(yùn)行時的工況變化和編組運(yùn)行時的阻力變化，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，以滿足實時運(yùn)行在安全性和穩(wěn)定性上的需要。在不同牽引動力單元下，對牽引變壓器、牽引電機(jī)、主變流器輸入輸出功率需求不同。在本文設(shè)計中，根據(jù)牽引力和牽引功率計算所確定的25000kw牽引總功率，進(jìn)行動力單元配置核算，核算結(jié)果見表2。
從計算結(jié)果可以看出，如果采用7個以下的動力牽引單元，各功能部件的功率要示將會極高，對牽引變壓器、牽引電機(jī)、主變流器輸入輸出功率都會帶來巨大的負(fù)荷，同時增加設(shè)備安裝空間和軸重。為此，宜采用8個動力單元，每臺牽引電機(jī)功率在390kw以上。將車組分為8個基本動力單元，每個基本動力單元由1臺牽引變壓器、2臺主變流器、8臺牽引電機(jī)構(gòu)成。
3.3啟動牽引力及傳動比確定
根據(jù)本車組0-300平均加速度0.5m/s2的性能要求和單臺電機(jī)牽引功率390kw的條件，考慮到充分利用牽引系統(tǒng)的啟動能力，運(yùn)用恒力矩啟動方式進(jìn)行整車牽引特性計算，在啟動階段采用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)，通過牽引特引曲線計算，動車組可以滿足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)軸承面將會承受高轉(zhuǎn)速的影響，為了避免超過牽引電機(jī)軸承的最高允許轉(zhuǎn)速限制，需要通過齒輪傳動比的調(diào)節(jié)來降低牽引電機(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，保證動車組試驗速度在550km/h的情況下，對齒輪傳動比進(jìn)行核算，動車組齒輪傳動比應(yīng)小于2.385，最終確定動車組齒輪傳動比為2.370。
3.4牽引部件主要參數(shù)確定
牽引電機(jī)轉(zhuǎn)速和車組速度存在對應(yīng)關(guān)系，其公式為：
其中，V為車組速度，D為車輪直徑，n為電機(jī)轉(zhuǎn)速。通過本公式，可以計算出電機(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，計算出每臺牽引電機(jī)額定工作電流為：290KW1000/0.95/1.732/2400V/0.87≈84.4A。
4、試驗結(jié)論
依據(jù)16編組，整車質(zhì)量900t，傳動比2.370，電機(jī)功率390kW，對牽引系統(tǒng)的牽引能力進(jìn)行仿真計算，計算結(jié)果顯示當(dāng)運(yùn)營速度在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，仿真計算結(jié)果完全滿足本動車組的總體技術(shù)指標(biāo)要求。在實際應(yīng)用中，還需要根據(jù)實際線路對里程、限速、坡道、彎道、網(wǎng)壓等方面的實際情況，按照實時運(yùn)行工況進(jìn)行仿真計算，方能完全確定本系統(tǒng)是否符合運(yùn)營要求。通過研究顯示，在高速動車組牽引系統(tǒng)設(shè)計時，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，同時進(jìn)行仿真計算，能有效的驗證設(shè)計的合理性，具有一定可行性價值。
參考文獻(xiàn)
[1]徐廣偉.高速試驗動車組牽引系統(tǒng)設(shè)計研究[J].機(jī)車電傳動，2012（05）.
關(guān)鍵詞：大型風(fēng)電 液力機(jī)械傳動裝置 應(yīng)用措施
中圖分類號：TH137.332 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）07（a）-0049-02
在大型L電系統(tǒng)實際運(yùn)行期間，相關(guān)部門需要重視液力機(jī)械傳動裝置的建設(shè)與應(yīng)用，提升自身工作質(zhì)量，滿足現(xiàn)代化裝置設(shè)計要求，并創(chuàng)新相關(guān)工作方式，增強(qiáng)液力機(jī)械傳動裝置的應(yīng)用效果。
1 我國能源出路分析
隨著國家的改革開放，我國經(jīng)濟(jì)效益逐漸提升，對于各類能源的消耗越來越多，導(dǎo)致出現(xiàn)資源浪費與環(huán)境污染的現(xiàn)象，抑制了國家環(huán)境的發(fā)展與進(jìn)步。我國的能源消耗量較大，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，及時發(fā)現(xiàn)其中存在的問題，并采取有效措施解決能源短缺問題，提升自身工作質(zhì)量。對于新能源而言，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，相關(guān)部門需要科學(xué)開發(fā)核聚變能源等，保證可以提升現(xiàn)代化能源開發(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)部門需要根據(jù)新能源的開發(fā)要求，解決污染問題與資源浪費問題，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，其屬于液力傳動裝置，可以對能源進(jìn)行轉(zhuǎn)換與傳遞，具備柔性優(yōu)勢，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，是新能源開發(fā)中較為重要的液體介質(zhì)傳遞設(shè)備，具備自動化生產(chǎn)優(yōu)勢，適應(yīng)能力較強(qiáng)，并且可以對其進(jìn)行無級變速處理，提升其運(yùn)行穩(wěn)定性，增強(qiáng)低速性能，并減少震動現(xiàn)象，發(fā)揮自身隔振作用，同時，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)用液力傳動裝置之前，相關(guān)部門需要全面了解大型風(fēng)電系統(tǒng)的實際情況，并對其進(jìn)行有效的開發(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。對于風(fēng)電而言，主要就是將風(fēng)中的動力能源轉(zhuǎn)換成為電能工程技術(shù)，或是將風(fēng)力能源作為動力，對電機(jī)進(jìn)行帶動處理，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。對于風(fēng)能而言，主要就是在太陽輻射下流動形成，與其他能源相比較，存在較為良好的優(yōu)勢，主要因為其含量較多，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，我國相關(guān)部門會將風(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。對于風(fēng)力發(fā)展而言，主要就是將風(fēng)動能轉(zhuǎn)換成為機(jī)械設(shè)備動能，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。對于風(fēng)力發(fā)電工作而言，主要就是在實際發(fā)電的過程中，利用風(fēng)力對風(fēng)車的葉片進(jìn)行帶動，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。對于風(fēng)力發(fā)電而言，主要及時風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，相關(guān)工作人員需要對風(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)行問題。風(fēng)輪部分，主要就是將風(fēng)動能轉(zhuǎn)換為機(jī)械動能，屬于重要的部件，相關(guān)工作人員需要對螺旋槳等葉輪進(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，在實際運(yùn)行中，會出現(xiàn)頻繁的變化情況，導(dǎo)致出現(xiàn)轉(zhuǎn)動不穩(wěn)定的現(xiàn)象，因此，相關(guān)部門需要對其進(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。
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，并對其進(jìn)行全面處理，除了可以提升電力系統(tǒng)動靜性能之外，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)人員必須要對變槳距進(jìn)行全面的調(diào)整，提升其工作可靠性，科學(xué)開展功率調(diào)整工作。
第二，新型傳動系統(tǒng)。相關(guān)工作人員在應(yīng)用新型傳動系統(tǒng)的時候，必須要及時發(fā)現(xiàn)變速恒頻系統(tǒng)中存在的問題，并根據(jù)風(fēng)輪轉(zhuǎn)速的變化等，對其進(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)用此類系統(tǒng)的時候，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)械傳動的可靠性，通過完善的設(shè)計方式對其進(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
在大型風(fēng)電液力機(jī)械傳動裝置實際設(shè)計與應(yīng)用的時候，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。
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