抓斗式挖泥船的抓斗機(jī)變頻驅(qū)動系統(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現(xiàn)所述驅(qū)動電機(jī)的變頻調(diào)速驅(qū)動。本發(fā)明能夠采用變頻驅(qū)動的方式實現(xiàn)抓斗機(jī)的驅(qū)動操作，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)動系統(tǒng)?！颈尘凹夹g(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，以實現(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)動系統(tǒng)，能夠采用變頻驅(qū)動的方式實現(xiàn)抓斗機(jī)的驅(qū)動操作，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現(xiàn)所述驅(qū)動電機(jī)的變頻調(diào)速驅(qū)動。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，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)動電機(jī)相連。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述逆變器的數(shù)量為多個，所述驅(qū)動電機(jī)的數(shù)量為多個，所述多個逆變器的輸出端經(jīng)由冗余切換系統(tǒng)與多個驅(qū)動電機(jī)之間實現(xiàn)冗余切換式連接。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，該變頻驅(qū)動系統(tǒng)還包括:與所述整流器的輸出端連接的制動單元以及與所述制動單元連接的制動電阻。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述控制器檢測所述驅(qū)動電機(jī)的電流，根據(jù)該電流的變化動態(tài)調(diào)節(jié)該變頻器給所述驅(qū)動電機(jī)的預(yù)力矩。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，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)明的一個實施例，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)明的一個實施例，該變頻驅(qū)動系統(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)明的一個實施例，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)明的一個實施例，所述抓斗機(jī)中的驅(qū)動電機(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)明實施例的抓斗機(jī)變頻驅(qū)動系統(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，從而實現(xiàn)驅(qū)動電機(jī)的變頻調(diào)速驅(qū)動，抓斗機(jī)的回轉(zhuǎn)、變幅、升降等均采用變頻調(diào)速驅(qū)動方式，該變頻驅(qū)動系統(tǒng)有利于降低成本。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1是本發(fā)明實施例的抓斗機(jī)變頻驅(qū)動系統(tǒng)的電氣結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0023]下面結(jié)合具體實施例和附圖對本發(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示出了本實施例的抓斗機(jī)變頻驅(qū)動系統(tǒng)的電氣結(jié)構(gòu)圖，該變頻驅(qū)動系統(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]作為一個非限制性的例子，該變頻驅(qū)動系統(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、制動單元14和制動電阻15。另外，該變頻驅(qū)動系統(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)體在工作時與船體之間具有相對旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，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)時發(fā)生扭曲，故采用中心集電器滑環(huán)實現(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]作為一個優(yōu)選的實例，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)在本實施例中是相同的，當(dāng)然，在其他實施例中，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、制動單元14以及制動電阻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，在一個非限制性的實例中，多個逆變器122可以共用同一個整流器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逆變器122的輸入端。各個逆變器122的輸出信號頻率可以由控制器進(jìn)行單獨(dú)控制。
[0033]各個逆變器122的輸出端經(jīng)由冗余切換系統(tǒng)13與各個驅(qū)動電機(jī)Ml、M2、M3連接，冗余切換系統(tǒng)13用于實現(xiàn)多個逆變器122與多個驅(qū)動電機(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可以對各個驅(qū)動電機(jī)Ml、M2、M3的供電源進(jìn)行冗余切換，例如以驅(qū)動電機(jī)Ml為例，其可以由多個逆變器122中的任一個來驅(qū)動，在其中一個逆變器122故障時，可以切換至另一逆變器，從而保證該驅(qū)動電機(jī)Ml在需要時始終能夠正常工作。
[0034]作為一個非限制性的例子，驅(qū)動電機(jī)Ml可以是起升電機(jī)，驅(qū)動電機(jī)M2可以是起升電機(jī)，驅(qū)動電機(jī)M3可以是回轉(zhuǎn)電機(jī)。
[0035]制動單元14的輸入端與整流器121的輸出端連接，制動電阻15與制動單元14連接，該制動電阻15可以消耗制動時回饋的能量。
[0036]在一個非限制性的例子中，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]作為一個優(yōu)選的實施例，該變頻驅(qū)動系統(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韺崿F(xiàn)。
[0039]此外，對于大型起升機(jī)構(gòu)而言，制動器的控制非常重要，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，保證制動器開啟時不會發(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。作為一個優(yōu)選的實例，控制器可以根據(jù)驅(qū)動電機(jī)M1、M2、M3當(dāng)前的負(fù)載動態(tài)地調(diào)節(jié)變頻器122提供給驅(qū)動電機(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，從而動態(tài)地調(diào)節(jié)變頻器122給驅(qū)動電機(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，本實施例的變頻驅(qū)動系統(tǒng)采用變頻調(diào)速驅(qū)動方式來驅(qū)動抓斗機(jī)的回轉(zhuǎn)、變幅、升降等，可以實現(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)；抓斗的剎車制動機(jī)驅(qū)動；等等。
[0041]另外，該變頻驅(qū)動系統(tǒng)還可以包括和控制器相連的報警器和顯示器，該報警器可以用于剎車制動機(jī)的報警、變頻器的報警，該顯示器可以實現(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，本實施例的變頻驅(qū)動系統(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現(xiàn)所述驅(qū)動電機(jī)的變頻調(diào)速驅(qū)動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抓斗機(jī)變頻驅(qū)動系統(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)動系統(tǒng)，其特征在于，所述逆變器的數(shù)量為多個，所述驅(qū)動電機(jī)的數(shù)量為多個，所述多個逆變器的輸出端經(jīng)由冗余切換系統(tǒng)與多個驅(qū)動電機(jī)之間實現(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單元以及與所述制動單元連接的制動電阻。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抓斗機(jī)變頻驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器檢測所述驅(qū)動電機(jī)的電流，根據(jù)該電流的變化動態(tài)調(diào)節(jié)該變頻器給所述驅(qū)動電機(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)動系統(tǒng)，其特征在于，所述抓斗機(jī)中的驅(qū)動電機(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