抓斗式挖泥船的抓斗機(jī)變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種抓斗式挖泥船的抓斗機(jī)變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，包括：變壓器；變頻器，該變頻器的輸入端與所述變壓器的輸出端連接，其輸出端與抓斗機(jī)中的驅(qū)動(dòng)電機(jī)相連；控制器，與所述變頻器的輸出端相連，該控制器調(diào)節(jié)所述變頻器的輸出信號頻率以實(shí)現(xiàn)所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)的變頻調(diào)速驅(qū)動(dòng)。本發(fā)明能夠采用變頻驅(qū)動(dòng)的方式實(shí)現(xiàn)抓斗機(jī)的驅(qū)動(dòng)操作，有利于降低成本。
【專利說明】抓斗式挖泥船的抓斗機(jī)變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及抓斗式挖泥船，尤其涉及一種抓斗式挖泥船的抓斗機(jī)變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。【背景技術(shù)】
[0002]近十多年來，海上疏浚和填筑工程的規(guī)模越來越大，疏浚市場對疏浚設(shè)備的效率、成本和節(jié)能減排的要求越來越高，疏浚企業(yè)對大型疏浚設(shè)備的需求也越來越迫切，世界各國為占領(lǐng)疏浚市場，都在致力于研制開發(fā)新一代的大型挖泥船。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，抓斗式挖泥船尤其是大型抓斗式挖泥船中的抓斗機(jī)通常使用柴油機(jī)結(jié)合OMEGA離合器來進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)抓斗的起升、下放、回轉(zhuǎn)、開合等操作。但是，現(xiàn)有技術(shù)中的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)較為復(fù)雜,而且成本較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種抓斗式挖泥船的抓斗機(jī)變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，能夠采用變頻驅(qū)動(dòng)的方式實(shí)現(xiàn)抓斗機(jī)的驅(qū)動(dòng)操作，有利于降低成本。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種抓斗式挖泥船的抓斗機(jī)變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，包括:
[0006]變壓器；
[0007]變頻器，該變頻器的輸入端與所述變壓器的輸出端連接，其輸出端與抓斗機(jī)中的驅(qū)動(dòng)電機(jī)相連；
[0008]控制器，與所述變頻器的輸出端相連，該控制器調(diào)節(jié)所述變頻器的輸出信號頻率以實(shí)現(xiàn)所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)的變頻調(diào)速驅(qū)動(dòng)。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述變頻器包括:
[0010]整流器，該整流器的輸入端與所述變壓器的輸出端連接；
[0011]逆變器，該逆變器的輸入端與所述整流器的輸出端連接，其輸出端與所述抓斗機(jī)中的驅(qū)動(dòng)電機(jī)相連。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述逆變器的數(shù)量為多個(gè)，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)的數(shù)量為多個(gè)，所述多個(gè)逆變器的輸出端經(jīng)由冗余切換系統(tǒng)與多個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)之間實(shí)現(xiàn)冗余切換式連接。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，該變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)還包括:與所述整流器的輸出端連接的制動(dòng)單元以及與所述制動(dòng)單元連接的制動(dòng)電阻。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述控制器檢測所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)的電流，根據(jù)該電流的變化動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)該變頻器給所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)的預(yù)力矩。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述變壓器的輸入端經(jīng)由斷路開關(guān)與船舶電站連接。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述斷路開關(guān)的輸出端與所述變壓器的輸入端相連，該斷路開關(guān)的輸入端經(jīng)由中心集電器滑環(huán)與所述船舶電站連接，該中心集電器滑環(huán)安裝在所述抓斗機(jī)的回轉(zhuǎn)體內(nèi)。[0017]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，該變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)還包括:水冷模塊，該水冷模塊經(jīng)由水滑環(huán)供水，該水滑環(huán)安裝在所述抓斗機(jī)的回轉(zhuǎn)體內(nèi)。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述控制器經(jīng)由通訊滑環(huán)與所述變頻器的輸出端連接，該通訊滑環(huán)安裝在所述抓斗機(jī)的回轉(zhuǎn)體內(nèi)。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述抓斗機(jī)中的驅(qū)動(dòng)電機(jī)包括起升電機(jī)和/或回轉(zhuǎn)電機(jī)。
[0020]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0021]本發(fā)明實(shí)施例的抓斗機(jī)變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用變頻器對變壓器的輸出信號進(jìn)行變頻，并采用控制器來調(diào)節(jié)變頻器的輸出信號頻率，從而實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的變頻調(diào)速驅(qū)動(dòng)，抓斗機(jī)的回轉(zhuǎn)、變幅、升降等均采用變頻調(diào)速驅(qū)動(dòng)方式，該變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)有利于降低成本。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1是本發(fā)明實(shí)施例的抓斗機(jī)變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的電氣結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合具體實(shí)施例和附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0024]參考圖1,圖1示出了本實(shí)施例的抓斗機(jī)變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的電氣結(jié)構(gòu)圖，該變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可以適用于抓斗式挖泥船，尤其可以適用于大容量的抓斗式挖泥船。
[0025]作為一個(gè)非限制性的例子，該變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括2套公共直流母線變頻調(diào)速系統(tǒng)，其中每套變頻調(diào)速系統(tǒng)包括變壓器11、變頻器12、冗余切換系統(tǒng)13、制動(dòng)單元14和制動(dòng)電阻15。另外，該變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)還可以包括輔助變壓器16以及輔助設(shè)備17。
[0026]進(jìn)一步而言，第一套變頻調(diào)速系統(tǒng)可以經(jīng)由斷路開關(guān)Tl與船舶電站連接，以接收船舶電站提供的供電信號。該船舶電站可以是設(shè)置在抓斗式挖泥船上上的柴油發(fā)電機(jī)組，用于給抓斗機(jī)提供電力。更加具體而言，該斷路開關(guān)Tl的輸出端與變壓器11的輸入端相連，該斷路開關(guān)Tl的輸入端經(jīng)由中心集電器滑環(huán)與該船舶電站連接，其中，中心集電器滑環(huán)安裝在所述抓斗機(jī)的回轉(zhuǎn)體內(nèi)。由于抓斗機(jī)回轉(zhuǎn)體在工作時(shí)與船體之間具有相對旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，而船舶電站通常設(shè)置在船艙內(nèi)，為了避免傳輸電纜在抓斗機(jī)回轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)生扭曲，故采用中心集電器滑環(huán)實(shí)現(xiàn)斷路開關(guān)Tl與船舶電站之間的連接。
[0027]類似地，第二套變頻調(diào)速系統(tǒng)可以經(jīng)由斷路開關(guān)T2與船舶電站連接，以接收船舶電站提供的供電信號。該斷路開關(guān)T2的輸出端與第二套變頻調(diào)速系統(tǒng)中的變壓器11的輸入端相連，該斷路開關(guān)T2的輸入端也可以經(jīng)由該中心集電器滑環(huán)與船舶電站連接。
[0028]輔助變壓器16可以經(jīng)由斷路開關(guān)T3與船舶電站連接，以接收船舶電站提供的供電信號。該斷路開關(guān)T3的輸出端與輔助變壓器16的輸入端連接，該斷路開關(guān)T3的輸入端也可以經(jīng)由該中心集電器滑環(huán)與船舶電站連接。輔助變壓器16的輸出端與輔助設(shè)備17相連，用于給輔助設(shè)備17供電。該輔助設(shè)備17可以是抓斗機(jī)上各類常見的輔助設(shè)備，例如照明指不設(shè)備等。
[0029]作為一個(gè)優(yōu)選的實(shí)例，斷路開關(guān)Tl、斷路開關(guān)T2和斷路開關(guān)T3可以設(shè)置在一高壓開關(guān)柜內(nèi)，該聞壓開關(guān)柜設(shè)置在抓斗機(jī)上。[0030]第一套變頻調(diào)速系統(tǒng)和第二套變頻調(diào)速系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)在本實(shí)施例中是相同的，當(dāng)然，在其他實(shí)施例中，二者的內(nèi)部結(jié)構(gòu)也可以有細(xì)微的差別，例如整流器、逆變器的數(shù)量可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行調(diào)節(jié)。下面對該變頻調(diào)速系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0031]該變頻調(diào)速系統(tǒng)可以包括變壓器11、變頻器12、冗余切換系統(tǒng)13、制動(dòng)單元14以及制動(dòng)電阻15。其中，變壓器11接收船舶電站輸出的供電信號，變壓后的輸出信號交由變頻器12進(jìn)行變頻，變頻器12變頻后的輸出信號頻率可以由控制器(圖中未示出)來調(diào)節(jié)。
[0032]進(jìn)一步而言，該變頻器12包括整流器121和逆變器122，在一個(gè)非限制性的實(shí)例中，多個(gè)逆變器122可以共用同一個(gè)整流器121。整流器121的輸入端與變壓器11的輸出端連接，整流器121的輸出端可以經(jīng)由直流母線連接至各個(gè)逆變器122的輸入端。各個(gè)逆變器122的輸出信號頻率可以由控制器進(jìn)行單獨(dú)控制。
[0033]各個(gè)逆變器122的輸出端經(jīng)由冗余切換系統(tǒng)13與各個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)Ml、M2、M3連接，冗余切換系統(tǒng)13用于實(shí)現(xiàn)多個(gè)逆變器122與多個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)之間的冗余切換式連接。更進(jìn)一步而言，冗余切換系統(tǒng)13可以對各個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)Ml、M2、M3的供電源進(jìn)行冗余切換，例如以驅(qū)動(dòng)電機(jī)Ml為例，其可以由多個(gè)逆變器122中的任一個(gè)來驅(qū)動(dòng)，在其中一個(gè)逆變器122故障時(shí)，可以切換至另一逆變器，從而保證該驅(qū)動(dòng)電機(jī)Ml在需要時(shí)始終能夠正常工作。
[0034]作為一個(gè)非限制性的例子，驅(qū)動(dòng)電機(jī)Ml可以是起升電機(jī)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)M2可以是起升電機(jī)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)M3可以是回轉(zhuǎn)電機(jī)。
[0035]制動(dòng)單元14的輸入端與整流器121的輸出端連接，制動(dòng)電阻15與制動(dòng)單元14連接，該制動(dòng)電阻15可以消耗制動(dòng)時(shí)回饋的能量。
[0036]在一個(gè)非限制性的例子中，變壓器11可以是12脈沖變壓器，兩套變頻調(diào)速系統(tǒng)在網(wǎng)側(cè)形成24脈動(dòng)整流，每套變頻調(diào)速系統(tǒng)包括3臺逆變器122，分別控制2臺起升電機(jī)和I臺回轉(zhuǎn)電機(jī)。逆變器122的變頻范圍可以是O?50Hz，起升電機(jī)和回轉(zhuǎn)電機(jī)的調(diào)速范圍可以是0-750轉(zhuǎn)每分鐘。
[0037]作為一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例，該變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)還可以包括水冷模塊(圖中未示出)，該水冷模塊例如可以包括多個(gè)水冷散熱管路，對變壓器11、整流器121、逆變器122等部件進(jìn)行散熱。該水冷模塊可以經(jīng)由水滑環(huán)供水，該水滑環(huán)安裝在抓斗機(jī)的回轉(zhuǎn)體內(nèi)。該水滑環(huán)的結(jié)構(gòu)與前述中心集電器滑環(huán)類似，只是由電纜的轉(zhuǎn)接改為水管的轉(zhuǎn)接。
[0038]控制器例如可以采用PLC可編程器件來實(shí)現(xiàn)，或者，控制器也可以采用現(xiàn)有技術(shù)中其他適當(dāng)?shù)钠骷韺?shí)現(xiàn)。
[0039]此外，對于大型起升機(jī)構(gòu)而言，制動(dòng)器的控制非常重要，如果出現(xiàn)意外就會產(chǎn)生可怕的后果。通常，在制動(dòng)器打開之前，會對電機(jī)施加與預(yù)力矩，使得電機(jī)能夠產(chǎn)生正向力矩，保證制動(dòng)器開啟時(shí)不會發(fā)生溜鉤等問題。但是，如果提供固定的力矩，那么力矩過大會對減速箱造成損傷，力矩過小則可能出現(xiàn)溜鉤問題。作為一個(gè)優(yōu)選的實(shí)例，控制器可以根據(jù)驅(qū)動(dòng)電機(jī)M1、M2、M3當(dāng)前的負(fù)載動(dòng)態(tài)地調(diào)節(jié)變頻器122提供給驅(qū)動(dòng)電機(jī)M1、M2、M3的預(yù)力矩。具體而言，控制器可以檢測驅(qū)動(dòng)電機(jī)M1、M2、M3的電流，根據(jù)該電流的變化來確定當(dāng)前負(fù)載的大小，從而動(dòng)態(tài)地調(diào)節(jié)變頻器122給驅(qū)動(dòng)電機(jī)M1、M2、M3的預(yù)力矩，使得預(yù)力矩與當(dāng)前的負(fù)載匹配,避免預(yù)力矩過大或者過小造成的問題。
[0040]由上，本實(shí)施例的變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用變頻調(diào)速驅(qū)動(dòng)方式來驅(qū)動(dòng)抓斗機(jī)的回轉(zhuǎn)、變幅、升降等，可以實(shí)現(xiàn)以下功能:抓斗的起升和下放；抓斗的開合；抓斗機(jī)回轉(zhuǎn)；力矩限制保護(hù)；抓斗的剎車制動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)；等等。
[0041]另外，該變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)還可以包括和控制器相連的報(bào)警器和顯示器，該報(bào)警器可以用于剎車制動(dòng)機(jī)的報(bào)警、變頻器的報(bào)警，該顯示器可以實(shí)現(xiàn)變頻器的參數(shù)以及故障顯示
坐坐寸寸ο
[0042]由于該變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的負(fù)載大部分都是非線性負(fù)荷，諧波污染較為嚴(yán)重，本實(shí)施例的變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)優(yōu)選為將諧波THD限制在小于5%。
[0043]本發(fā)明雖然以較佳實(shí)施例公開如上，但其并不是用來限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可以做出可能的變動(dòng)和修改，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以本發(fā)明權(quán)利要求所界定的范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種抓斗式挖泥船的抓斗機(jī)變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，包括: 變壓器； 變頻器，該變頻器的輸入端與所述變壓器的輸出端連接，其輸出端與抓斗機(jī)中的驅(qū)動(dòng)電機(jī)相連； 控制器，與所述變頻器的輸出端相連，該控制器調(diào)節(jié)所述變頻器的輸出信號頻率以實(shí)現(xiàn)所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)的變頻調(diào)速驅(qū)動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抓斗機(jī)變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，所述變頻器包括: 整流器，該整流器的輸入端與所述變壓器的輸出端連接； 逆變器，該逆變器的輸入端與所述整流器的輸出端連接，其輸出端與所述抓斗機(jī)中的驅(qū)動(dòng)電機(jī)相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的抓斗機(jī)變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，所述逆變器的數(shù)量為多個(gè)，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)的數(shù)量為多個(gè)，所述多個(gè)逆變器的輸出端經(jīng)由冗余切換系統(tǒng)與多個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)之間實(shí)現(xiàn)冗余切換式連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的抓斗機(jī)變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，還包括:與所述整流器的輸出端連接的制動(dòng)單元以及與所述制動(dòng)單元連接的制動(dòng)電阻。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抓斗機(jī)變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器檢測所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)的電流，根據(jù)該電流的變化動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)該變頻器給所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)的預(yù)力矩。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抓斗機(jī)變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，所述變壓器的輸入端經(jīng)由斷路開關(guān)與船舶電站連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的抓斗機(jī)變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，所述斷路開關(guān)的輸出端與所述變壓器的輸入端相連，該斷路開關(guān)的輸入端經(jīng)由中心集電器滑環(huán)與所述船舶電站連接，該中心集電器滑環(huán)安裝在所述抓斗機(jī)的回轉(zhuǎn)體內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抓斗機(jī)變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，還包括: 水冷模塊，該水冷模塊經(jīng)由水滑環(huán)供水，該水滑環(huán)安裝在所述抓斗機(jī)的回轉(zhuǎn)體內(nèi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抓斗機(jī)變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器經(jīng)由通訊滑環(huán)與所述變頻器的輸出端連接，該通訊滑環(huán)安裝在所述抓斗機(jī)的回轉(zhuǎn)體內(nèi)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抓斗機(jī)變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，所述抓斗機(jī)中的驅(qū)動(dòng)電機(jī)包括起升電機(jī)和/或回轉(zhuǎn)電機(jī)。
【文檔編號】E02F9/20GK103835332SQ201410117450
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2014年3月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月26日
【發(fā)明者】蔡峰, 田金柱, 張巍華, 王智偉, 樂可維, 張偉健, 蔡志碩, 魏富龍 申請人:上海振華重工(集團(tuán))股份有限公司, 上海振華重工電氣有限公司