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  1. 項目背景介紹

  近幾年來，清挖著水道與河川，它可以在不能通航的地方開挖航道和在已有航道中清除沉積的泥沙、垃圾雜物，保持航道應有的吃水深度，以便其他船舶順利通過。

   目前，使用較多的是鏈斗式挖沙船。挖沙船的主要電氣設備有用來拖動挖掘鏈條的兩臺主電動機，主電動機的功率由挖沙船的大小決定，例如2000噸的挖沙船的兩臺主電動機的功率均為600kW，輔助設備電動機（包括船上生活用電設備）的功率總共有300kW左右。挖掘鏈條有幾十噸重，要求同時起動，不論是星三角起動還是自耦減壓起動方式，起動電流都很大，一般起動電流是電動機額定電流的5倍左右，并且要求頻繁起/停。眾所周知挖沙船不可能用河岸上的電源供電，船上自帶柴油發(fā)電機，柴油發(fā)電機的容量根據(jù)主動電機的功率，再考慮到主電動機起動電流和其他輔助設備電動機的容量等因素確定。

  2. 項目目標與原則

   柴油發(fā)電機容量的計算：

   按主電動機起動尖峰負荷計算發(fā)電機的容量，根據(jù)已知條件可選擇下列公式分別進行計算。

  假定已知用電設備的額定容量、功率因數(shù)、效率和電動機的起動電流倍數(shù)則發(fā)電機的最小視在功率（kVA）：
  
     （1）

   式中：k_G --發(fā)電機綜合過負荷系數(shù)，取1.5。考慮到因尖峰負荷造成電壓、頻率降低而導致電機功率下降和發(fā)電動機允許短時過載倍數(shù)的綜合系數(shù)。

 --β_max單臺最大容量電動機的起動電流倍數(shù)
 --ρ_max單臺最大容量電動機的額定容量Kw
 --η_max單臺最大容量電動機的效率
 --tgφ_max單臺最大容量電動機功率因數(shù)角正切值

   如前所述，若不知每臺用電設備的功率因數(shù)和效率時，則可用（2）式近似計算

    （2）

  式中： S_2g2--按每臺用電設備是在功率算術求和并計入單臺最大容量電動機的起動時在功率（不重復計算額定視在功率），計算發(fā)電機的最小額定（輸出）式在功率，kVA。

 --S_max單臺最大容量電動機的額定視在功率，kVA。
 --L_max單臺最大容量電動機的額定電流

   同樣，只知道每臺電動機的額定功率時，可用（3）式簡略地計算發(fā)電機的容量：

     （3）

   由上2000噸挖沙船主電動機和輔助設備數(shù)據(jù)，為簡化計，采用（3）式計算：
  
               

    公式中電動機的起動時每次只起動一臺，實際情況是同時起動兩臺，因此P_max=1200kw 。由此柴油機發(fā)電機的容量為6300kVA，即功率為5000kW柴油發(fā)電機。

   3. 項目實施與應用情況詳細介紹（詳細介紹推薦項目的規(guī)劃、實施與應用的詳細情況，突出項目創(chuàng)新性、重點與難點問題及解決思路等。）

   如用星三角起動或自耦減壓起動方式，電動機的起動電流較大，導致所選用的柴油發(fā)電機的容量過大，實際上柴油發(fā)電機容量過大的原因完全為了滿足船上主電動機的起動條件，正常運行后，主電動機的電流并不大，一般應在額定電流一下。因此，減小電動機的起動電流，就可選較小容量的柴油發(fā)電機，這樣可節(jié)省大量的初始投資，而且正常運行中較小容量的柴油機比容量較大的柴油機少消耗柴油。

  減少電動機起動電流的方法由傳統(tǒng)的星三角、自耦減壓起動方式，這兩種起動方式減小的電流不顯著?，F(xiàn)在使用較多的是控制晶閘管導通角的“軟起動器”和控制頻率和電壓的“變頻器”來實現(xiàn)電動機軟起動，減小電動機起動電流。這兩種方法中，軟起動器起動電動機是用恒頻變壓起動，當晶閘管導通角角小時，軟起動器輸出的電壓較低，電動機的轉子仍處于靜止狀態(tài)，定子旋轉磁場是50Hz，轉差率最大，等于1。由于輸出電壓較低，起動電流比星三角、自耦減壓起動方式略小，用限流起動方式最小也有2.5倍額定電流，而且起動轉矩較低，不適用于這種重載起動。加大限流的倍數(shù)，起動轉矩有所改善，但起動電流太大也是不可取的。

   變頻器控制輸出的電壓和頻率，改變轉子速度和頻率是一種改變旋轉磁場同步速度的方法，轉差率不變，一般可在電動機額定電流下起動，而且起動轉矩在額定轉矩以上。因此，用變頻器起動挖砂船上的主電動機可大大地減少起動電流，船上柴油機的容量也可根據(jù)變頻器起動主電機的起動電流來選取。如2000噸的挖沙船用傳統(tǒng)的星三角、自耦減壓起動方式，柴油發(fā)電機的功率為5000kW，該用變頻器起動，柴油發(fā)電機的功率2000kW足夠。

   4. 效益分析

   （1）小型斗輪式挖沙船的電氣設備、兩臺主電機均為30kW用來拖動挖掘鏈條，鏈條就有幾十噸重，要求同時起動，并且是頻繁起動。電源為250kVA的柴油發(fā)電機，耗油45L/h，120kVA耗油23L/h。若用森蘭變頻器驅動，則柴油發(fā)電機用東風，型號90GF6BTA5.9-G2，功率90/99kW(80/88kW,18.5L/h)，23L/h。節(jié)省油料的數(shù)量很大，經濟效益十分可觀。 

   （2）大型斗輪式挖沙船已經用兩臺SB70G800kW驅動兩臺600kW電機來拖動挖掘鏈條，柴油發(fā)電機2000kW，油耗為180kg/h，若不用變頻器，柴油發(fā)電機組要用到5000kW以上。采用森蘭變頻節(jié)能技術后，每小時的節(jié)油量超過200kg，（8.00元/L）。