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      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

      文檔序號(hào):5313433閱讀:360來(lái)源:國(guó)知局
      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(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型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(hào)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)。本實(shí)用新型能夠采用變頻驅(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(zhuān)利說(shuō)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]本實(shí)用新型涉及抓斗式挖泥船,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(lái),海上疏浚和填筑工程的規(guī)模越來(lái)越大,疏浚市場(chǎng)對(duì)疏浚設(shè)備的效率、成本和節(jié)能減排的要求越來(lái)越高,疏浚企業(yè)對(duì)大型疏浚設(shè)備的需求也越來(lái)越迫切,世界各國(guó)為占領(lǐng)疏浚市場(chǎng),都在致力于研制開(kāi)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(lái)進(jìn)行驅(qū)動(dòng),以實(shí)現(xiàn)抓斗的起升、下放、回轉(zhuǎn)、開(kāi)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。
      實(shí)用新型內(nèi)容
      [0004]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)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(wèn)題,本實(shí)用新型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(hào)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)本實(shí)用新型的一個(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)本實(shí)用新型的一個(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)本實(shí)用新型的一個(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)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例,所述控制器檢測(cè)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)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例,所述變壓器的輸入端經(jīng)由斷路開(kāi)關(guān)與船舶電站連接。
      [0016]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例,所述斷路開(kāi)關(guān)的輸出端與所述變壓器的輸入端相連,該斷路開(kāi)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)本實(shí)用新型的一個(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)本實(shí)用新型的一個(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)本實(shí)用新型的一個(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,本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn):
      [0021]本實(shí)用新型實(shí)施例的抓斗機(jī)變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用變頻器對(duì)變壓器的輸出信號(hào)進(jìn)行變頻,并采用控制器來(lái)調(diào)節(jié)變頻器的輸出信號(hào)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(zhuān)利附圖】

      【附圖說(shuō)明】
      [0022]圖1是本實(shí)用新型實(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(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明,但不應(yīng)以此限制本實(shí)用新型的保護(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(kāi)關(guān)Tl與船舶電站連接,以接收船舶電站提供的供電信號(hào)。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(kāi)關(guān)Tl的輸出端與變壓器11的輸入端相連,該斷路開(kāi)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(duì)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(kāi)關(guān)Tl與船舶電站之間的連接。
      [0027]類(lèi)似地,第二套變頻調(diào)速系統(tǒng)可以經(jīng)由斷路開(kāi)關(guān)T2與船舶電站連接,以接收船舶電站提供的供電信號(hào)。該斷路開(kāi)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(kāi)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(kāi)關(guān)T3與船舶電站連接,以接收船舶電站提供的供電信號(hào)。該斷路開(kāi)關(guān)T3的輸出端與輔助變壓器16的輸入端連接,該斷路開(kāi)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(lèi)常見(jiàn)的輔助設(shè)備,例如照明指示設(shè)備等。[0029]作為一個(gè)優(yōu)選的實(shí)例,斷路開(kāi)關(guān)Tl、斷路開(kāi)關(guān)T2和斷路開(kāi)關(guān)T3可以設(shè)置在一高壓開(kāi)關(guān)柜內(nèi),該聞壓開(kāi)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(duì)該變頻調(diào)速系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)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(hào),變壓后的輸出信號(hào)交由變頻器12進(jìn)行變頻,變頻器12變頻后的輸出信號(hào)頻率可以由控制器(圖中未示出)來(lái)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(hào)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(duì)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(lái)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(tái)逆變器122,分別控制2臺(tái)起升電機(jī)和I臺(tái)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(duì)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(lèi)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(lái)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?lái)實(shí)現(xiàn)。
      [0039]此外,對(duì)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(huì)產(chǎn)生可怕的后果。通常,在制動(dòng)器打開(kāi)之前,會(huì)對(duì)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(kāi)啟時(shí)不會(huì)發(fā)生溜鉤等問(wèn)題。但是,如果提供固定的力矩,那么力矩過(guò)大會(huì)對(duì)減速箱造成損傷,力矩過(guò)小則可能出現(xiàn)溜鉤問(wèn)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(cè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)M1、M2、M3的電流,根據(jù)該電流的變化來(lái)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(guò)大或者過(guò)小造成的問(wèn)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(lái)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(kāi)合;抓斗機(jī)回轉(zhuǎn);力矩限制保護(hù);抓斗的剎車(chē)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(chē)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]本實(shí)用新型雖然以較佳實(shí)施例公開(kāi)如上,但其并不是用來(lái)限定本實(shí)用新型,任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍內(nèi),都可以做出可能的變動(dòng)和修改,因此本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以本實(shí)用新型權(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(hào)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(cè)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(kāi)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(kāi)關(guān)的輸出端與所述變壓器的輸入端相連,該斷路開(kāi)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(hào)】E02F9/20GK203782781SQ201420141542
      【公開(kāi)日】2014年8月20日 申請(qǐng)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(lè)可維, 張偉健, 蔡志碩, 魏富龍 申請(qǐng)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
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