挖沙船

一、行业情况
建筑行业的高速发展，建筑用沙量也在高速增长，海上挖沙船设备也在蓬勃发展。挖沙船在长江三角洲和珠江三角洲出海口分布比较多，出海口江水带着泥沙入海，淡水与海水相汇后，由于溶质不一样，产生细沙及其他溶质的沉淀，很多陆地河道冲击形成的细沙，沉降在三角洲出海口海底。挖沙船在江海口挖沙，首先可以生产很多的建筑用沙，其次可以疏通河海通道，避免了大型沙滩的形成，便于大型船只停泊港口建设。目前，挖沙船设备已经广泛的应用了变频调速系统，挖沙生产可控性提高，各工艺环节分别由系统控制调速，相互配合，使用无级调速，系统稳定可靠。
挖沙船包括很多系统工艺环节，包括：虹吸管上下提升、吸管水泵、侧推机械、容器斗提升、容器斗方位角度、送沙皮带等等，以上各环节配合完成了整个挖沙的过程。
挖沙船平时停泊在出海口外的大海上，海底沙不多了，就移动一些距离，寻找沙多的地方。当挖沙船侧面有装沙船停靠的时候，就开始进行挖沙生产，装沙船都是从岸边开过来的，船身可以装载很多沙。挖沙船送沙皮带伸展到装沙船仓上空，其船头的虹吸管三角架由变频调速往下探下去，虹吸管下探过程存在能量回馈，因此此部分变频需要加装制动电阻，使变频器母线电压不会很高。虹吸管到达海底碰沙的地方，吸管水泵也开始吸沙水了，根据吸上来的沙水来控制虹吸管的下探程度。虹吸管将沙水吸收上来到挖沙船仓底，是水沙混合物，侧推机械变频控制左右摆动进行水沙混合物搅匀，然后搅匀混合液进入容器斗里，无数个容器斗往上传动水沙混合物，传动过程由变频控制，提斗控制器控制容器斗的倾斜角度，控制装载水沙的容量。容器斗到达传动架的最上面时，沙沉降在容器斗底下，水在容器上面，传动架继续带动容器斗从最高点往下传动，容器斗口慢慢朝下，水也慢慢倒出，沙随后也倒到传动皮带上，传送皮带接着将沙送到装沙船上。这就是整个挖沙工艺过程。涉及到的电机功率都是几十几百KW， 十几台大功率变频器控制整个工艺过程。
二、现场技术要求
挖沙船上系统配置的大功率变频器一般都加装母线直流电抗器，增大功率因素，进行滤波处理。由于船上采用发电机发电供电方式，加装直流电抗器尤为关键。一般变频器控制虹吸管三角架时需要加装制动电阻，因为虹吸管三角架负载重，上下反复提升探沙，存在能量回馈导致母线电压升高，加制动电阻进行能耗制动，使母线电压保持在稳定状态，保证系统的稳定性。如果变频器功率超过75KW，还需要外置制动单元。现场观察采用的是IPC制动单元。
挖沙船上采用大功率普通三相异步电机，涉及电机参数有：额定功率75KW~280KW大功率电机，额定电压380V，额定转速1390~1460转不等，基本运行频率50HZ。根据电机功率等级，一一对应配置蓝海华腾变频器。
三、系统接线图
根据设备生产要求和系统方案得出如下的系统控制接线图：

图1

四、功能码的设置
挖沙船上应用变频器作调速，变频器涉及功能包括：端子启动和停止、电位器给定模拟量作调速；大功率变频器（一般大于55KW），由于船上采用发电机发电供电方式，那么必须在变频器直流母线+1、+2端接直流电抗器，增大变频器控制电机功率因素，减少谐波造成的控制不稳定性问题；虹吸管三角架在上下探沙过程中，负载比较重，存在能量回馈导致母线电压过高，为增加系统稳定性，变频器加制动单元和制动电阻，消耗掉回馈的能量，使母线电压保持稳定，增强系统稳定性。具体接线图见上图。
参数设置：端子控制启停及正反转P0.06=1、P5.00=2（正转）、P5.00=3（反转）、P3.09=0；电位器给定模拟量进行调速：P0.04=1；加减速设置P0.08=T1、P0.09=T2；制动单元及制动电阻使能：PA.09=1（能耗制动已使用）。
五、产品特点及优势
1、变频器输入电压适应范围广，满足船上发电机特殊电源供电；
2、变频器控制电机低频力矩大，响应快，满足了挖沙高负载快响应需求；
3、变频器软件独特的电流及电压控制能力，增强了系统控制的稳定性；
4、变频器保护功能强大，在海上特殊的空气环境下，提供全方位的保护，降低客户不必要的损失；
5、变频器内部器件加厚三防漆处理，提高系统在海上腐蚀性环境的应用寿命。
六、注意事项
1、变频器控制室严格防潮，避免盐份环境对设备腐蚀破坏；
2、定期进行系统保养。