海洋工程船推进电动机的启动

海洋工程船推进电动机的启动海洋工程船推进电动机的启动 2014/02/18 1海洋工程船推进电动机启动方案武昌船舶重工有限公司近年来制造的海洋工程船的推进电动机启动方案见表1。根据电动机的功率和电网容量的比例决定采用的启动方式，三相异步电动机的启动方式有自耦变压器(传统降压启动)、软启动和变频启动3种。表1中的前4种海洋工程船，是由柴油机通过传动轴系带动主推进器(可调桨)，并通过离合器带动轴带发电机，在进出港工况下，在保证船舶重要设备和航行安全设备正常供电的情况下，一台轴带发电机应能同时带动艏侧推和艉侧推各一。此时侧推电动机启动一般使用自耦变压器，对电网波动要求高的可使用软启动器和变频器。深潜水工作母船采用电力推进系统，由主推电动机带动主推进器(定距桨)，两个3500kW主推电动机采用变频器启动。2实例分析以下是大功率推进电动机实船启动方案的选择实例。多功能打捞工程支持船采用电力推进方式，共有4台主柴油发电机组(AC690V，1600kW)，1台辅助发电机(AC690V，600kW)，2台主推进大功率电动机(AC690V，2000kW)。原设计中主推进电动机为晶闸管软启动方式。在现场调试过程中，左舷主推电动机软启动柜的电流达到4400A，电动机转速只能达到583r/min，无法达到额定转速992r/min，不能正常启动，而且主配电板上主推进开关长延时动作脱扣。按照主推电动机启动器技术协议的要求，启动电流应该小于15倍额定电流，即151860A=2790A，启动4000A远大于2790A，而且此时软启动柜无法带动电动机达到额定转速。同时，3台发电机在网供电，不符合工况要求。对连续工作制的电动机的保护电气器，应保证电动机在超载情况下有可靠热保护的延时特性，其最大持续电流，应不超过被保护电动机额定电流的125%。主配电板上主推进开关长延时动作值2250A，即1211860A=2250A，延时20s。现场服务工程师在现场使用专业仪器测量电流，反复修改程序并对右舷主推进行试动车，仍然不能解决启动问题。通过分析软启动柜晶闸管的输出电压、电流等试验数据得出，如果采用放宽电流，电流需要放大到6000A左右才有可能正常启动，但将对实船电力系统造成极大冲击。问题出在前期，设备厂家仅根据技术协议上的15倍额定电流要求来配置软启动柜晶闸管，未根据电动机固有的机械特性、推进器的机械特性，以及未全面考虑整个电力拖动系统，导致系泊试验中出现问题。软启动是通过改变反并联晶闸管的导通角，即相控来减小其输出电压，限制电动机的启动电流。在启动过程中，通过控制晶闸管的触发角由大变小，使得输出电压逐渐增加，见图2中阴影部分。当=0时，晶闸管输出全电压。对于该船的电站来说，使用软启动方式，主推电动机的启动电流过大，为减小启动电流对电网的冲击，改用变频启动方式。变频启动是在变频调速系统中，用逐步提高电动机定子绕组的供电频率来提高电动机的速度，在频率改变的同时，电压也在改变，这种启动方式也降低了电动机的端电压和启动电流。为保证本船能继续进行系泊试验和航行试验，采用一台变频启动器和工装接线箱的临时方案。启动原理见图3。临时工装箱内设4个断路器K1K4，变频启动器用于交替起动两台主推电动机:K1和K2同时合闸，当左推电动机M1转速达到额定转速之后K1和K2分闸，旁路开关QF1合闸;接着K3和K4同时合闸起动右推电动机M2运行至额定转速后分闸，旁路开关QF2合闸。临时变频柜仅在电动机启动时工作，完成启动后仍然由软启动柜控制电机，软启动柜对外部的接口保持不变。最终修改方案为将软启动柜改为变频启动柜，安装在原来软启动柜的位置，所有对外接口保持不变。原理见图4。进线电源输入A、B、C，当充电接触器K3合闸时，进线电源通过中间电阻x软充电;待电压充至额定值时，输入接触器K1合闸，使系统主回路得电;K2为变频器的输出接触器，与电动机相连;K2合闸变频器拖动电动机起动，待电动机行至额定转速时;K2断开，旁路断路器K4合闸，这样就完成了电动机的变频启动过程。采用变频启动方式后，两台发电机在网供电可以实现主推电动机的启动。调试后，左推电动机启动过程平稳，对电网冲击较小。稳定后，变频启动柜上旁路开关电流500A，主配电板主推进上电流为541A，满足启动性能要求。右推进电动机启动性能类似。3结论在海洋工程船的推进电动机启动方面，侧推电动机以自耦变压器降压启动为主，后期的趋势是软启动和变频启动，而电力推进系统的主推进器以变频启动为主。3种启动方式各有优劣，可根据表2并结合船舶电站的容量和启动设备的性价比最终决定。作者：张翠陈立单位：武昌船舶重工有限责任公司海工装备设计公司 上一个文章： 阴极保护在海洋工程中的应用下一个文章： 聚脲材料在大型海洋工程中的运用