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船舶行業(yè)行業(yè)現(xiàn)代化節(jié)能驅(qū)動與智能驅(qū)動

1船舶行業(yè)行業(yè)特點

2傳統(tǒng)船舶行業(yè)機械電控柜主要缺失

3 船舶行業(yè)行業(yè)待解決電氣問題

4 各種啟動裝置啟動特性比較

5 流體機械、產(chǎn)業(yè)機械、機床行業(yè)應(yīng)用

6 推薦替代產(chǎn)品

7 替代的主要效益

8 節(jié)電模式

9 使用傳統(tǒng)交直交變頻器主要缺失

10 傳統(tǒng)軟啟動與瘦斯達(dá)變頻式軟啟差異分析

1. 船舶行業(yè)行業(yè)特點

船舶電機特點為采用發(fā)電機供電，電網(wǎng)容量有限，交流異步電機使用受限于啟動沖擊電流問題，船舶電機的節(jié)能驅(qū)動與智能控制是重要的課題。傳統(tǒng)船舶電機使用接觸器驅(qū)動控制，故障率高，體積大、效率低、啟?？刂朴欣』鸹▽?dǎo)致嚴(yán)重意外危險事故發(fā)生。

船舶的發(fā)電機容量有限，節(jié)能省電決定船舶的續(xù)航力，因此節(jié)能省電列為最重要課題。船舶發(fā)電機如果受到電機啟動電流的影響會產(chǎn)生瞬間降壓問題，導(dǎo)致電源供應(yīng)不穩(wěn)定現(xiàn)象，因此沒有啟動沖擊電流的電機驅(qū)動控制最為關(guān)鍵。

由于航行在海上會產(chǎn)生鹽害事故，腐蝕電氣部件，特別是接觸器的觸點，及老鼠咬壞電線問題，電氣部件越多故障率越高，檢修成本更高，而且船舶空間非常有限，這些問題是尾大不掉的老問題。

船舶電控柜負(fù)責(zé)交流異步電機的平滑啟動、運行保護(hù)、實時監(jiān)控、平穩(wěn)停機、自動控制、人機界面等基本功能。傳統(tǒng)電控柜采用分散式器件組裝，接觸器啟動，體積龐大成本高，可靠性低故障率高，布線繁多檢修困難，整體電氣材料成本居高不下。

不論游艇、輪船、貨船、旅游船、漁船、軍用船只均可以選用西普高效節(jié)能新產(chǎn)品，達(dá)到節(jié)能省電，替代傳統(tǒng)老舊開關(guān)柜，提高運行效率，提高續(xù)航力，

西普公司依據(jù)船舶電機現(xiàn)代化電氣自動控制技術(shù)創(chuàng)新開發(fā)出瘦斯達(dá)交流驅(qū)動器流體機械專用6P系列適合船舶電機專用綠色節(jié)能及智能控制，替代傳統(tǒng)電控柜，滿足“工業(yè)4.0”信息化智能自動化控制技術(shù)，符合現(xiàn)代化、智能化船舶電機驅(qū)動控制需要。

2. 傳統(tǒng)船舶行業(yè)機械電控柜主要缺失

瘦斯達(dá)交流驅(qū)動器替代傳統(tǒng)電控柜的效益：

降低20%電氣總投資費用，續(xù)航力提高20%，電控柜縮小80%體積。

3. 船舶行業(yè)機械行業(yè)待解決電氣問題

1. 降低電氣總投資成本，也就是降低電控柜、動力線等費用。

2. 提高續(xù)航力20%以上。

3. 船舶空間狹小，電控柜縮小體積。

4. 降低啟動容量，減少電源質(zhì)量問題。

5. 節(jié)能省電，提高續(xù)航力。

6. 提高電氣系統(tǒng)可靠性，接觸器不要故障。

7. 電機保護(hù)更齊全。

8. 現(xiàn)代化人機界面控制。

4. 各種啟動裝置啟動特性比較

傳統(tǒng)電氣工程師都是按照電機5-8倍啟動特性設(shè)計驅(qū)動控制；電機不能隨意啟停，越大功率限制越嚴(yán)格，因為會影響到電網(wǎng)質(zhì)量、電機壽命、輸配電線、開關(guān)設(shè)備、負(fù)載安全等連串問題。

西普瘦斯達(dá)變頻式電機軟啟動器將改變過去百年來交流電機啟動沖擊電流問題；瘦斯達(dá)驅(qū)動交流異步電機在滿載轉(zhuǎn)矩時的啟動電流只需要額定電流（參考圖一到圖三）。

瘦斯達(dá)節(jié)能型交流驅(qū)動器-A6是替代傳統(tǒng)電控柜的核心部件，采用變頻式交交變頻技術(shù)在滿載轉(zhuǎn)矩啟動時只需額定電流，大幅度降低電網(wǎng)容量需求。還有智能信息物聯(lián)網(wǎng)通訊，半導(dǎo)體器件全數(shù)字控制技術(shù)，帶有節(jié)能與全方位電機保護(hù)功能，是21世紀(jì)最先進(jìn)可靠的交流異步電機綠色節(jié)能智能控制產(chǎn)品。

由于沒有啟動沖擊電流發(fā)生，交流電機可以隨意啟?？刂?，不會增加電網(wǎng)容量、開關(guān)設(shè)備、輸配電線等負(fù)擔(dān)，也沒有電網(wǎng)諧波污染，電機壽命也不受影響，那么電機任意啟停沒有限制；這樣才能有效提高能源利用率，改變了傳統(tǒng)電機節(jié)能降耗的觀念。

圖四及圖五說明了環(huán)保型綠色變頻器的輸出特性，與傳統(tǒng)電壓型變頻器具有相同的輸出特性，輸出高轉(zhuǎn)矩，分為恒轉(zhuǎn)矩-G與平方遞減轉(zhuǎn)矩-P輸出特性。

 
                圖一：啟動電流特性                                        圖二：軟啟動特性                                     圖三：啟動轉(zhuǎn)矩特性

                    圖四 X7輸出轉(zhuǎn)速與輸出電壓曲線                                                       圖五 X7輸出轉(zhuǎn)速與輸出轉(zhuǎn)矩曲線

5. 流體機械、產(chǎn)業(yè)機械與機床行業(yè)應(yīng)用

傳統(tǒng)移相軟啟動器有局限性，就是無法帶載啟動，因為采用移相減壓原理將抑制啟動電流，而交流異步電機的特性是電壓與電機轉(zhuǎn)矩平方成比例，因此即使在流體機械的應(yīng)用里，如果有回風(fēng)、持壓或銹泵都是無法順利啟動的，也就是如果有負(fù)載時啟動電流還是非常大的，所以傳統(tǒng)移相式電機軟啟動器應(yīng)用的市場就局限于風(fēng)機、水泵、壓縮機等負(fù)載，無法帶載啟動。

瘦斯達(dá)采用交交變頻轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)（VVVF）作為啟動技術(shù)，驅(qū)動電機在額定負(fù)載情況下啟動電流也只有額定電流而已（請參考上圖）。簡易型家族具有遞減轉(zhuǎn)矩輸出（P）與恒轉(zhuǎn)矩輸出（G）兩種輸出特性可選，突破了傳統(tǒng)軟啟動器的局限性；P遞減轉(zhuǎn)矩輸出特性可應(yīng)用于流體機械應(yīng)用還可解決帶載啟動問題，G型恒轉(zhuǎn)矩輸出特性可應(yīng)用在產(chǎn)業(yè)機械與工具機械負(fù)載。

 

瘦司達(dá)交流驅(qū)動器原理

從原理圖上可以看出用戶最擔(dān)心的電網(wǎng)諧波污染及高頻污染問題不會發(fā)生，因為不使用整流濾波技術(shù)，也不使用高頻載波PWM逆變器。

瘦斯達(dá)節(jié)能型交流驅(qū)動器最適合應(yīng)用在船舶行業(yè)系統(tǒng)，特別是壓縮機節(jié)能驅(qū)動控制，采用變頻式原理啟動電流在額定電流范圍以內(nèi)，可以任意啟停控制。采用PFC控制技術(shù)，大幅度降低無功補償容量。電網(wǎng)容量最小，也沒有電網(wǎng)諧波污染問題，更沒有高頻PWM產(chǎn)生的污染及無線電干擾問題。

6. 推薦替代產(chǎn)品

請參考相關(guān)負(fù)載的文件介紹資料

1 中央空調(diào)現(xiàn)代化節(jié)能驅(qū)動與智能控制

2 泵浦機械現(xiàn)代化節(jié)能驅(qū)動與智能控制

2 鍋爐機械現(xiàn)代化節(jié)能驅(qū)動與智能控制

3 風(fēng)機機械現(xiàn)代化節(jié)能驅(qū)動與智能控制

4 冷凍壓縮機現(xiàn)代化節(jié)能驅(qū)動與智能控制

主推進(jìn)器驅(qū)動

船舶主推進(jìn)器的驅(qū)動可由三相交流異步電動機直接驅(qū)動，電動機直驅(qū)效率最高，采用普司達(dá)環(huán)保型綠色變頻器可以無極調(diào)速，運行效率達(dá)到99.5%以上；船舶續(xù)航力可提高20%以上。如果螺旋槳的動力由三相交流異步電機來帶動，配合普司達(dá)環(huán)保型綠色變頻器驅(qū)動控制，那么船舶的用電效率最高，可靠性也是最高。

壓縮機節(jié)能改造

冷凍壓縮機是船舶耗電最大電機之一，占有發(fā)電機容量的比例最大，可以節(jié)能的空間也最大，但是傳統(tǒng)船舶行業(yè)系統(tǒng)節(jié)電都沒有從壓縮機著手，只在風(fēng)機水泵負(fù)載微調(diào)控制，節(jié)能收效甚微。

節(jié)能最簡單就是啟停控制電機，利用物理量反饋控制電機啟停做功來滿足負(fù)載變動需要。過去壓縮機不能頻繁啟停的原因在于壓縮機容量較大，啟動沖擊電流5-8倍電網(wǎng)無法忍受，也沒有合適的降壓啟動裝置解決沖擊電流問題，雖然有移相式電機軟啟動器替代傳統(tǒng)星三角啟動裝置，但是啟動電流還是在數(shù)倍額定電流，頻繁啟動時電網(wǎng)不允許，壓縮機驅(qū)動電機也會發(fā)熱燒毀。

船舶送風(fēng)機的應(yīng)用

船舶行業(yè)送風(fēng)機采用瘦斯達(dá)節(jié)能型交流驅(qū)動器可以依據(jù)風(fēng)機冷房溫度來控制送風(fēng)機的啟停，達(dá)到恒溫效果，也可選用普司達(dá)綠色變頻器調(diào)速控制，沒有PWM電磁噪音及繼電器吸合噪音，也沒有無線電干擾等問題。進(jìn)一步資料請查看風(fēng)機現(xiàn)代化節(jié)能驅(qū)動資料。

用戶如需調(diào)速，可選用環(huán)保型綠色變頻器（A7/M7）替代傳統(tǒng)電壓型變頻器，這樣沒有諧波污染及電機PWM噪音無線電干擾等問題。

循環(huán)水泵的應(yīng)用

船舶行業(yè)循環(huán)水泵采用瘦斯達(dá)節(jié)能型交流驅(qū)動器具有很好的綠色節(jié)能效果，替代傳統(tǒng)電控柜能夠降低成本，提高節(jié)能效果。當(dāng)前水泵采用變頻器節(jié)能驅(qū)動較多，但是實務(wù)上變頻器大部分時間是全速運行，這樣不但不節(jié)能反而因為變頻驅(qū)動系統(tǒng)有15%基本損耗，造成更耗電。進(jìn)一步資料請參考瘦斯達(dá)節(jié)能型交流驅(qū)動器（6）及在現(xiàn)代化泵浦節(jié)能驅(qū)動資料。

船舶上所有的交流異步電機驅(qū)動控制均可選用西普相對應(yīng)產(chǎn)品。


風(fēng)機、水泵各種控制裝置性能比較

推薦節(jié)能驅(qū)動選型

替代傳統(tǒng)高壓變頻器方案、替代傳統(tǒng)高壓電機軟起動器、替代星三角降壓等各種軟啟動裝置

1. 選用瘦斯達(dá)節(jié)能型交流驅(qū)動器-A6/E6替代傳統(tǒng)移相式電機軟啟動或星三角降壓啟動裝置達(dá)到無啟動沖擊電流降低電網(wǎng)容量達(dá)到降低基本電費，運行時可通過PFC控制解決大馬拉小車問題達(dá)到減免無功補償設(shè)備，2X二段速度低速節(jié)能，可頻繁啟動提高能源利用率達(dá)到降低流動電費目的，利用負(fù)載物理量檢測反饋來自動啟停電機，調(diào)整電機做功滿足變動負(fù)載特性需要。

2. 選用瘦斯達(dá)變頻式交流驅(qū)動器-A5/E5替代傳統(tǒng)移相式電機軟啟動或星三角降壓啟動裝置，無啟動沖擊電流降低電網(wǎng)容量達(dá)到降低基本電費；可使用多次啟動模式提高能源利用率達(dá)到降低流動電費目的，利用開關(guān)量反饋控制電機啟停方式調(diào)整做功滿足變動負(fù)載特性需要。

3. 選用普司達(dá)環(huán)保型綠色變頻器-A7/E7直接替代傳統(tǒng)交直交變頻器或高壓單元串聯(lián)變頻器，具有前面兩種產(chǎn)品的功能特性還增加變頻調(diào)速功能；雖然兩者雖然都是變頻器，性能卻大不相同；普司達(dá)產(chǎn)品沒有電網(wǎng)污染問題也沒有高頻干擾污染問題不必投資諧波抑制設(shè)備，而且提高25%以上的節(jié)能效果及旁路節(jié)能運行。

4. 直接選用普司達(dá)智能全數(shù)字電控柜-P，由本公司按照客戶需要推薦各種現(xiàn)代化驅(qū)動控制裝置全面解決傳統(tǒng)船舶行業(yè)機械問題，降低電氣總投資成本，降低電費及檢修成本，智能制造控制。

5. 單相電機請選用單相變頻式交流驅(qū)動器-M6或單相變頻式電機軟啟-M5；需要調(diào)速請選用環(huán)保型綠色變頻器-M7，以上均可直接驅(qū)動單相電機.

7. 替代的主要效益

1. 電氣投資總成本下降20%左右。

2. 提高船舶續(xù)航力，可增加20%以上續(xù)航力。

3. 壓縮機可以頻繁啟?？刂?，電網(wǎng)容量、電機都沒有沖擊電流問題。

4. 電控柜體積縮小80%，電氣部件減少80%，故障率降低80%。

5. 電網(wǎng)容量下調(diào)20%以上-發(fā)電機電源質(zhì)量沒有閃爍問題。

6. 電氣部件減少80%以上，可靠性提高，故障率降低。

7. 接觸器采用半導(dǎo)體過零開關(guān)控制，沒有火花拉弧現(xiàn)象，防止嚴(yán)重意外事故。

8. 利用多次啟動方式（無啟動沖擊電流）節(jié)能控制。

9. 具有遠(yuǎn)程監(jiān)控功能，局網(wǎng)、總線、RS-485，MODBUS-RTU，PROFIBUS-DP

10. 全方位電機保護(hù)功能，電機不再燒毀。

11. 智能全數(shù)字電控柜，顯示屏或觸摸屏現(xiàn)代化人機界面。

8. 節(jié)電模式

標(biāo)準(zhǔn)節(jié)能：流體負(fù)載間歇性做功提高能源利用率。

旁路節(jié)能：負(fù)載率較高時可以旁路運行（DOL），沒有多余損耗。

閉環(huán)節(jié)能：通過開關(guān)量傳感器反饋信號作為啟停指令。

輕載節(jié)能：透過PFC功能達(dá)到輕載自動降壓達(dá)到降低運行損耗提高功因功能。

低速節(jié)能：不均勻負(fù)載在等待期間可以降低轉(zhuǎn)速2X運行達(dá)到節(jié)能效果（例如輸送帶）。

調(diào)速節(jié)能：流體機械的轉(zhuǎn)速與功率成三次方關(guān)系，恒轉(zhuǎn)矩輸出則為正比例關(guān)系。

E5/A5節(jié)能模式

軟啟?？刂剖亲钔ㄓ玫墓?jié)能模式，利用手動或者負(fù)載信號檢測反饋開關(guān)量來啟停電機達(dá)到控制做功的目的，例如：空壓機、風(fēng)機、泵類、壓縮機利用壓力傳感器的上下限開關(guān)量來啟停驅(qū)動電機。A5本身采用變頻式技術(shù)，瘦斯達(dá)可以無沖擊電流平滑啟停電機，即使在滿載轉(zhuǎn)矩下也只需要額定電流，電網(wǎng)沒有諧波污染問題；瘦斯達(dá)驅(qū)動時交流異步電機沒有啟動沖擊電流而且能夠滿載恒轉(zhuǎn)矩啟動的特性將顛覆交流電機驅(qū)動控制傳統(tǒng)觀念。

固定電費評估：由于沒有啟動沖擊電流，電網(wǎng)變壓器容量可以有效下降，至少節(jié)約25%的固定電費。

流動電費評估：依據(jù)負(fù)載做功需求情況來決定驅(qū)動電機的啟停控制，提高能源利用率。節(jié)電效果可能30%（依據(jù)工況決定）。

主要節(jié)能降耗技巧可點擊參考瘦斯達(dá)節(jié)能降耗技巧。

A6/E6節(jié)能模式

在A5節(jié)能模式的基礎(chǔ)上增加輕載節(jié)能與低速節(jié)能的功能；

大馬拉小車是目前最普遍的現(xiàn)象，也就是電機運行在額定負(fù)載以下，這樣會提高線損、降低功因提高無功補償設(shè)備費用。輕載節(jié)能就是解決大馬拉小車的問題。

低速節(jié)能在輸送帶系統(tǒng)普遍應(yīng)用，例如機場、商場、地鐵等沒有旅客時可以降低轉(zhuǎn)速達(dá)到有效節(jié)能的目的，在電磁閥控制系統(tǒng)卸載時也能再次降低損耗50%左右。雖然傳統(tǒng)變頻器也能做到，但是必須支付額外15%的損耗、電網(wǎng)諧波污染、PWM噪音、無線電干擾等成本問題。

A7/E7節(jié)能模式

流體機械最重要的調(diào)速目的在于節(jié)能，因為速度與功率三次方的比例，節(jié)能效果明顯。產(chǎn)業(yè)機械轉(zhuǎn)速與功耗成正比關(guān)系，但是更多的目的在于生產(chǎn)工藝需要。

A7/E7就是綠色變頻器，采用特殊VVVF控制技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)傳統(tǒng)變頻器的節(jié)能省電功能，而且還提高15%以上節(jié)電空間（高壓可提高25%），沒有電網(wǎng)污染、無線電干擾與PWM噪音問題。

還有比傳統(tǒng)變頻器更好的地方就是H7能夠旁路運行，在接近工頻速度就可以直接旁路，這是傳統(tǒng)變頻器做不到的。其他功能請參考A5及A6相同的節(jié)能模式介紹。

詳細(xì)應(yīng)用技術(shù)請參考瘦斯達(dá)節(jié)能降耗原理資料

9. 使用傳統(tǒng)交直交變頻器的缺失

傳統(tǒng)電壓型變頻器采用交直交技術(shù)造成電網(wǎng)諧波電流污染嚴(yán)重，又是采用高頻載波PWM技術(shù)，帶來了極大的無線電干擾（EMI）與PWM污染問題，導(dǎo)致驅(qū)動電機損耗提高10%左右，電腐蝕現(xiàn)象嚴(yán)重，線圈承受3倍的突波電壓，電機驅(qū)動線集膚效應(yīng)嚴(yán)重。

低壓電壓型變頻器驅(qū)動系統(tǒng)的損耗超過15%以上，高壓多電平控制技術(shù)因為使用移相變壓器導(dǎo)致效率再降低10%以上，因此傳統(tǒng)高壓變頻器體積大、價格高、器件多、故障率高、運行效率低的特點。

傳統(tǒng)電壓型變頻器的環(huán)境污染問題嚴(yán)重，治理需要投資高于變頻器的價格，而且無法全部有效抑制，治理設(shè)備的損耗更大。因此完全失去了節(jié)能驅(qū)動的價值。

 

10. 傳統(tǒng)軟啟動與瘦斯達(dá)變頻式軟啟動差異分析

采用傳統(tǒng)移相電機軟啟動器作為電機驅(qū)動控制產(chǎn)品的效果有限，除了降低少部分啟動電流外沒有其他效益產(chǎn)生，因為移相軟啟動器啟動電流在2-6倍（直接啟動5-8倍），不能帶載啟動（電壓與轉(zhuǎn)矩平方成比例），因此常有啟動失敗問題發(fā)生。采用移相電機軟啟動器還必須進(jìn)行節(jié)能改造，無功補償?shù)仍O(shè)備投資。

瘦斯達(dá)節(jié)能型交流驅(qū)動器替代傳統(tǒng)移相式電機軟啟動器具有許多效益，參考下列表格。