发布时间：2023-09-19 18:27:43
序言：写作是分享个人见解和探索未知领域的桥梁，我们为您精选了8篇的电力传动技术样本，期待这些样本能够为您提供丰富的参考和启发，请尽情阅读。
关键词：LNG动力 规范
随着全国性的节能减排运动的展开，近几年LNG 动力船在全国各地得到了大规模的试点和推广，但从目前来看效果不太理想。究其原因一是由于油价的回落使得天然气的性价比下降，加上LNG加注码头或加注趸船严重缺乏，船东积极性下降。二是目前相关专业技术人员的缺乏和配套产品的落后等因素导致LNG动力船的各种技术指标很难完全达到规范要求，限制了LNG动力船的发展。要改变这一现象，需要各方积极配合，找出原因，研究对策。船长在20-50m间的小型船舶占我国船舶数量的绝大多数，产生的空气污染量占船舶排放量的绝大部分，同时LNG动力在小型船舶上的应用难度比大、中型船舶更大，推广的成果和意义也更大。本文就小型LNG动力船存在的主要技术难点问题在此作一分析。
一、发动机的选择和气体管路的问题。
LNG动力船分单一天然气和双燃料（天然气和燃油）两种，因条件限制，小型船舶一般采用双燃料动力机。发动机分新造及改造两种。改造机天然气采用总管进气单点喷射和支管进气多点喷射两种方式。其中总管进气单点喷射方式仅需增加一套燃气供应系统，可完全保留柴油机的燃油喷射系统，天然气喷射压力低，对燃气泵的要求较低，成本较低，改造方便。但有很多缺陷，如会引发爆燃、总管存在爆炸危险、有燃气扫出、排放性能差，空燃比不够精确、燃气模式下调速性能差等，安全性、经济性和排放都存在明显问题。所以这种改造方式应予以淘汰。另一种方式是目前绝大多数改造船舶使用的支管进气多点喷射方式。该方式空燃比比较精确，没有燃气扫出，排放性能较好，部分解决了总管进气方式的缺陷，但还有单缸爆燃问题，调速性能差，改造成本较高等缺陷。
二、机器处所类型的确认。
对小型船舶来说，采用本质安全型机器处所，能够避免很多由于空间间距小而带来的问题。但本质安全型机器处所要求供气管路采用双壁管，由于机器处所的供气管路的双壁管由船厂施工，发动机厂家一般不会考虑双壁管的要求，所以无论采用机械通风导管的双壁管还是采用填充惰性气体的双壁管对小型船舶来说不太现实。ESD防护式机器处所仅适用于多机舱船舶，且除免除双壁管要求外，其他对机舱的要求也很高，小型船舶并不适用。所以目前情况下，小型船舶的机器处所仅可能采用增强安全型机器处所。
目前许多改建或新建LNG动力船供气管路部分采用双壁管，气体阀件单元也做成气密（气密效果因工艺不同不尽相同），管路有独立的机械通风，另外机舱其他要求基本参照增强安全型机舱要求。这种方法满足规范要求，机舱安全性有保障，但成本增加很多。
三、小船气罐的布置问题。
小型船舶特别是一部分改建船舶，由于船长的限制，机舱距船尾较近，气罐的布置比较困难。为了留出船尾必要的防撞间距，气罐部分空间要放置在机舱上方，此种情况按规范要求必须设置宽度至少达到900mm的隔离舱。为解决这一问题，设计时在其下方机舱部位增加一块900mm高度的隔离区域。由于小船机舱高度有限，这一区域没有了利用空间，对机舱区域的布置带来了极大的困难。
四、气体管路及气罐透气口与其他区域的间距问题。
一般情况下，小型LNG动力船舶的舵机舱位于气罐后下方，其开口距气罐透气口、燃料阀、气体管路法兰等距离较近，但其内部设备不能完全达到防爆等级要求，采取过压措施也不太现实。考虑到LNG气体密度约为空气的55%，一般情况下很少会有LNG气体在舵机舱积聚，故对舵机舱的要求应予适当放宽，不把其划入危险区域之内。气罐的透气口位置和高度要求对小型LNG动力船来说是很大的考验。尽管规范对内河船舶考虑了其布置的困难，对内河船舶气罐的透气口的高度从6m降为3m，但对受航道桥梁限制的内河船舶，还是偏高。透气口距机器废气出口及机舱空气出口的距离规范要求为海船10m，内河船舶5m，对小型船舶来说，出口的布置是非常困难的。
五、可燃气体泄露报警和供气阀的切断。
可燃气体探测器探测精度缺乏检测手段，规范要求气体浓度在20%--40%LEL（爆炸下限）时发出报警或切断供气阀。但目前检验时没有有效的检测工具和手段来确定气体浓度和报警或切断的可靠性。常用的方法只是简单地在探测器下方释放可燃气体来确认是否报警或切断供气阀，气体浓度无法确定。
六、气体充装管路的保护。
部分船舶的气罐位于主甲板下方的舱室中，充气管路部分穿过主甲板，为防止船体发生冷脆现象及充装人员的安全，管路的保温是很重要的工作。但目前对管路的保温材料的选择、施工缺乏明确要求，配套的合格产品几乎没有。
七、船用产品证书的问题。
规范规定与气体燃料系统相关的重要产品如气罐、气体燃料发动机、热交换器、ECU、燃料管路上的阀件、软管、波纹管、泵和压缩机等需持有CCS证书，但现实条件下，产品检验没有跟上实际需求，很多部件没有证书。发动机厂家仅提供发动机及配套的电子控制系统（ECU）证书，但气体燃料控制系统及双壁管、阀件箱的通风系统和机器处所通风系统的控制箱作为LNG动力船舶的重要单元，因为船舶差异化，没有统一的控制系统，往往没有CCS证书。另外气罐及燃料管路绝大多数是由原来生产船用锅炉或压力容器的厂家生产，生产条件及技术条件良莠不齐，外购的阀件五花八门，如核心的防爆电磁阀，有进口的、国产的，类型很多质量得不到有效保证。气体燃料控制系统的生产厂家水平也是参差不齐。给船舶安全性和检验工作留下极大的隐患。
以上是小型LNG动力船实船建造、检验过程中存在的部分技术难点，产生的原因很多，有些是短时期还无法彻底解决的，如发动机综合性能的提高和成本的控制，其他还有诸如设备制造厂家和船厂的技术、工艺缺陷，小型船舶对规范的适应性还缺乏全面的研究等。为把LNG动力真正成功应用于小型船舶，建议：
1、适当降低规范的某些条文要求。规范对LNG燃料的危险性估计偏高，天然气的燃点为650℃，大于柴油的220℃及汽油的427℃，其爆炸浓度也大于柴油、汽油，密度也仅为空气的55%，一般情况下很难有区域能积聚达到其爆炸浓度的气体，所以其危险程度并不是很大。在采取一些必要的防护后，如保证必要的抽吸风系统，规定非防爆电气设备与阀件、气体管路等有气体泄漏危险的单元的最小间距等，在气体燃料控制系统和气体安保系统能正常工作的情况下，安全性是完全可以保障的。危险区域的划分及开口间距的适当降低可以使小型LNG动力船的设计、施工难度大大降低，相应的成本也会有所下降。对LNG动力船的推广很有好处。
关键词：长距离胶带机 可控起动传输 龙滩水电站 砂石料 输送系统 应用
1、工程概况
龙滩水电站是西部大开发战略和西电东送具有重大意义的标志性工程，是继三峡工程之后又一巨型水电站，是红水河梯级开发中的最大水电工程。该工程以发电为主，兼有防洪、航运等综合效益。地下厂房最终装机容量5400MW。蓄水位400m方案时最大坝高216.5m，大坝为碾压混凝土重力坝， 为目前世界上最高的碾压混凝土坝。坝体混凝土总量约740万m3。蓄水位375m方案时坝高192m，坝体及围堰混凝土总量约640万m3。混凝土所用砂石料为人工骨料，并由大法坪砂石加工系统供应。
大法坪砂石料加工系统到大坝混凝土生产系统（直线距离约4.5km）的成品砂石料主要由胶带机输送。运输线中部采用布置在隧洞内（含跨越龙滩沟、那边沟明段部分）的长距离胶带机，单机长度约4km，机头采用高压电机及可控起动传输（CST）装置驱动。
该长距离胶带机由沈阳矿山机械（集团）有限公司制作并安装，水电七局六分局负责运行，长峡龙滩工程建设监理部承担运行监理。 2、长距离胶带机应用简述
龙滩水电站大法坪砂石加工系统距大坝混凝土生产系统（308m混凝土系统、360m混凝土系统）交通里程约7.5km，且路况较差，12# 公路路面宽度局部路段不足6m，弯多坡陡，且经过麻村采石料场山脚下。采用汽车运输十分不便，且不能满足车流量要求，还存在较大安全隐患 ，极易出现成品砂石料堆场排队等料或堵车现象。在运输道路和汽车转运难以满足砂石料运输强度情况下，应用长距离胶带机及可控起动传输（CST）装置输送砂石料，能有效地解决了汽车运输存在的问题。为胶带机输送系统远距离输送砂石料的推广应用进行了大胆的尝试。
该长距离胶带机穿越三条隧洞和龙滩沟、那边沟两明段，设计输送能力3000t/h。从机尾部起下运，下运高差50m（水平距离1743m），中部为水平运行(距离724m)，然后为上运，上运高差为30m(水平距离1478m)，所用胶带机是以钢丝绳芯输送带作为牵引和承载构件的连续运输机械。见图1： 3、长距离胶带机输送设计 3、1设计要求
根据砂石料输送特点，对胶带机输送系统进行设计。大法坪砂石加工系统成品砂石料堆场下设双线廊道胶带机输送，用单线胶带机（E1~E3胶带机或E2~E4胶带机）向长距离胶带机供料，在单线胶带机供料不足情况下，也可双线同时向长距离胶带机供料。然后经308m混凝土系统B1—B6胶带机至砂石料仓储备或经360m混凝土系统A0—A4胶带机至砂石料仓储备，经二次筛分后进入骨料调节料仓（一次风冷料仓），供搅拌楼进行混凝土生产。
长距离胶带机的运转方式以工艺输送系统流程在中央控制室通过PLC和计算机控制系统实现自动运转操作。控制系统具备主要故障的检测和保护功能，可实现机旁无人操作。为此，长距离胶带机系统中设计了跑偏、打滑、堵塞、防撕裂及急停（拉绳）开关、除水装置等附属装置。在机头部设有落料挡板，以防止物料坠落或卡入胶带与滚筒中损坏胶带。在机尾部设有两个受料点，前面导料槽为提升导料槽，后面导料槽为固定导料槽，当后面导料槽受料时，前面导料槽升起。胶带的运行是靠传动滚筒与胶带之间的摩擦力带动的。胶带绕过传动滚筒和多个改向滚筒形成一个无级的环形带，胶带的上下分支分别由各种上、下托辊组支承，并由拉紧装置给胶带以需要的拉紧力，传动滚筒的动力来自驱动装置（电动机与可控起动传输CST装置）。物料经过导料槽不断地加于胶带上并随之一起运行从而完成运输任务。 3、2设计情况
根据以上要求，在长距离胶带机设计时，考虑该胶带机所输送的物料为成品砂石料，琢磨性高，而且输送量大，输送距离长，需选用深槽高速胶带作为砂石料输送皮带，因此采用了耐磨、耐冲击的优质橡胶钢丝绳芯输送带。 技术参数：
计算参数： 输送物料：成品砂石料（石灰石）
物料重量： q=208kg/m 粒
径：0~5，5~20，20~40，40~80，80~150mm
胶带重量： qo=40.8kg/m 散积容重：γ=1500kg/m3
上托辊间距： L1=1.2m
输送能力：Q=3000t/h
下托辊间距： L2=3.0m 输送带宽：B=1200mm
驱动功率：3×（10KV+560KW）带
速：V=4m/s
起动时间：40~300s可调 倾
角：-1.64º~oº~1.16º
停止时间： 5-60s 可调 高
差：-50+0+30m
距
离：L=1743+724+1478=3945m
主要结构：
长距离胶带机是单向运行输送机械。主要有驱动装置、传动滚筒组、改向滚筒组、（上、下）托辊组、拉紧装置、输送胶带、提升导料槽、固定导料槽、清扫器、各种保护装置及机头架、机尾架、高架支腿和中间架等主要部件组成。
驱动装置主要由高压电动机、联轴器、可控起动传输CST装置、传动滚筒组等组成。其连接方式为电动机与CST、CST与传动滚筒联接，联轴器采用CL型齿式联轴器。该型齿式联轴器具有一定补偿两轴相对偏移的性能。见图2：
可控起动传输（CST）是由湿式离合器装置和液压控制系统组成的一个多级齿轮减速器，它是专门为以逐渐加速的加速度平滑起动运送大惯性载荷长距离皮带运输机而设计的。CST装置的输出轴扭矩是由液压控制系统控制的，它随着离合器上所加的液压压力而变化。本长距离胶带机驱动装置是由3台电动机及3台CST装置组成。驱动功率为（3×560kw）。
CST的工作特点：驱动电机在负载（皮带机）起动之前启动，此时CST输出轴保持不动。当驱动电机达到满转速时，控制系统逐渐增加到每台CST离合器上的液压压力，起动皮带机并逐渐加速到满速度。这使得皮带机在达到满速度之前有一个缓慢的预拉伸过程。加速阶段的持续时间可以在规定的时间范围内进行调整。由于系统启动时驱动电机可以按顺序空载启动，所以电机的冲击电流非常小。同时CST系统也可以象控制皮带机的起动那样控制皮带机的停车，适当延长停车时间可以最大限度地降低对胶带的动态冲击力。皮带机正常运行时，根据系统中负载的分配要求，每台CST装置的离合器或保持少量打滑状态或保持为最大压力（无打滑）以输出所要求的扭矩，但系统中任何负载的增加都将引起离合器打滑，这种情况被称为“软锁定”。当离合器被软锁定时，任何瞬间的过载或冲击载荷都将引起离合器的打滑，这样驱动系统的所有部件，包括联轴器、轴承和齿轮都将在冲击或过载时受到保护，从而延长其使用寿命。由于驱动电机可以根据运行负载进行选择而不必根据起动负载选择，所以CST驱动系统可以选用功率较小的电机。
CST所带来的另外一个特点是主电机可以在空载状态起动，从而减小了起动冲击电流并缩短了起动时间。同时允许操作人员更灵活的对胶带机起停操作，而无需反复起停主电机，也提高了CST的可操作性。
CST可控驱动装置控制箱，配置有触摸屏控制面板和PLC可编程控制器；速度和功率PID闭环调节模块；DH485或DH+通讯接口等。可实现与中央集控计算机系统联网进行远程数据传输。
胶带自动液压拉紧装置是由液压泵站、拉紧油缸、蓄能器、慢速绞车、电气控制箱及符件等六大部分组成。油缸通过动滑轮、钢丝绳与胶带输送机上的拉紧小车相连。电气控制箱为壁挂式结构。该装置具有以下特点：（1）起动拉紧力和正常运行拉紧力可根据胶带机张力的需要任意调节。系统一旦调定后，拉紧装置即按预定程序自动工作，保证胶带在理想状态下运行，从而减小胶带厚度。（2）响应快。胶带机起动时，胶带会突然松弛伸长，该装置中的油缸活塞杆能立刻缩回，及时补偿胶带的伸长，使其紧边的冲击减小，从而使起动平稳可靠，避免断带事故的发生。（3）具有断带时自动停止胶带机运转和打滑时自动增加拉紧力等保护性功能。（4）结构紧凑，安装空间小。（5）可参与集中控制装置，在集中控制台上，实现对该液压拉紧装置的远距离监控。
长距离胶带机机尾装有盘式制动器，安装在尾部改向滚筒处，通过PLC控制，并配备手动释放装置。在大法坪砂石加工系统成品砂石料堆场廊道下设双线胶带机（E3、E4胶带机）机头落料斗处装有导料槽。E3胶带机为提升导料槽，该导料槽有升降装置，工作时降下，不工作时升起。E4胶带机为固定导料槽。胶带机中部装有除水装置，安装在那边沟明段部分。当成槽胶带里有积水时，可先启动该除水装置，使该区域段的槽形胶带面变成平面，然后启动长胶带机，由除水装置将胶面上的积水排除。
为了使长距离胶带机系统安全生产运行，预防机械部分的损坏，保护操作人员的安全，便于集中控制和提高自动化水平，设置了电气控制及综合安全保护装置。电气控制及综合安全保护装置能对该长距离胶带机整个运行过程中进行控制、并能对出现的故障进行自动监测、报警。除具有一般的顺序启动、顺序停车，断路、矩路、过载、过流、欠电压、缺相、接地和拉紧、制动信号等保护以外，还配备以下安全保护装置：（1）防跑偏；跑偏开关安装在胶带机沿线两侧并成对安装，使开关的触辊与胶带接触部位位于触辊高度的1/3处。每隔100m左右装一组（沿线共39组），当胶带机发生跑偏时发出跑偏报警信号，实现胶带跑偏自动报警和停机功能，以防止胶带机因过量跑偏而发生事故。该开关具有两级动作功能，一级动作用于轻度跑偏量达5%带宽时发出信号报警，二级动作用于重度跑偏量达10%带宽时延时动作，报警并停机。（2）紧急事故开关（双向拉绳开关）；紧急停机用拉绳开关，安装在胶带机沿线机架的两侧并成对安装，每隔50m左右安装一组（沿线共76组），当胶带机出现故障时，操作人员可在胶带机的任何部位拉动拉绳开关，动作后，自锁并发出报警信号，使本胶带机及其上游的设备停机。此外，当发出开车信号后，如现场不允许开车时，也可以拉动开关，禁止胶带机启动，以避免发生设备和人身事故。（3）溜槽堵塞装置；用于检测胶带机头部和尾部的漏斗和溜槽内是否发生堵塞。当漏斗和溜槽内发生堵塞时，立即发出报警和停机信号，立即停机，以防事故发生。溜槽堵塞装置安装在溜槽相对的两个侧壁不受物料冲击的适当位置上，一般安装在距溜槽底部以上1/3溜槽高度为宜。（4）纵向撕裂开关；安装于胶带机尾部受料点承载胶带下面，能随时检测出胶带纵向撕裂故障，并及时发出停机信号，防止故障扩大，减少损失。这些装置都通过电气控制系统联接到控制室进行集中控制。
转贴于 4、长距离胶带机实际运行情况
长距离胶带机于2003年10月20日—12月17日进行通电试运行和空载调试运行，并对胶带跑偏进行调整。因电气控制系统将跑偏及急停（拉绳）信号采集共用一组控制线，使PLC控制系统常出现错误报警且很难判断故障点和胶带跑偏造成停机。12月18日开始带负载运行调试并将沿线拉绳开关及跑偏开关全部断开，因上调心托辊组不能满足设计承载和连续运输要求，有些托辊从支架上掉下来，停机对该托辊支架进行加固。至2004年1月4日，为满足308m混凝土搅拌系统1# 、2# 搅拌楼重载调试，共运送砂石料约20000t（在此期间断断续续运行，且经常停机处理，托辊支架加固效果不明显，且未能从根本上解决问题）。2004年1月6日，由业主组织各参建单位就长距离胶带机带负载运行及存在问题进行讨论并要求整改。要求电气控制系统设计、安装单位对胶带机沿线的跑偏开关和紧急（拉绳）开关重新放线、进行改造；要求调心托辊组厂家更换新的托辊支架（加强型），由运行单位配合将沿线上调心托辊组全部更换。并对沿线严重跑偏位置和可能对胶带跑偏造成磨损部位增加挡偏滚筒，以减少胶带跑偏造成磨损和停机事故，于1月15日整改结束。1月16日进行重载运行试验，从运行情况看，整改效果明显，可满足连续运输要求。因长距离胶带机系统与大法坪砂石加工系统、308m混凝土系统、360m混凝土系统未能实行电气联锁控制，且长距离胶带机为可控驱动装置传输（设计值：起动时间为120S、紧急停机时间为40S），常因308m系统B1~B6胶带机或360m系统A0~A4胶带机其中某一条胶带机故障或紧急停机和长距离胶带机系统故障停机而造成长距离胶带机机头或机尾堵料。
自2004年1月16日~3月30日输送量达50多万 吨 。从输送情况看，用高速深槽式长距离胶带机输送成品砂石料，具有其它输送工具（汽车）不可比拟的特点： 4、1 输送效率高；因深槽式高速胶带机输送速度达4m/s， 且输送强度较大，一般可达2800~3000t/h。与汽车转运输送相比，其输送效率明显提高，且运行成本大大降低，可满足大坝高强度混凝土浇筑用料要求。 4、2 结构简单；用型钢、板材在制造厂组焊成图纸要求的组件和部件，如机头架、尾架、高架支腿、中间架、落矿挡板、溜槽 、张紧台架等。然后在使用现场用螺栓连接或焊接成所需要的整体。采用可控起动传输装置，胶带自动液压拉紧装置。简化了输送系统的结构，安拆迅速、方便。操作简易且布置灵活。 4、3 运行安全可靠；采用CST的主要目的是为在起动过程加速阶段降低张力作用对胶带机带来不利影响，通过控制起动上升曲线，可减小胶带机空载或满载起动时带来的瞬时尖峰张力，从而得到一个满意的动态结果。除了满足张力与速率控制要求之外，还能防止瞬间负载冲击带来的不利影响。任何情况下，从驱将跟随主驱自动调整状态，在不同的负荷下均能保持一致的输出功率。 由于可控驱动装置CST在高压腔管道上安装闭锁阀，在突然停电时，能保持高压腔压力，使离合片保持结合，以保证主电机的动力传递。提供可控停车，从而避免系统突然停电以满负荷运行胶带机的动力学破坏。 4、4 布置灵活：胶带机系统可用于砂石料输送，也可用于混凝土输送。特别适用于因交通不畅且输送强度较大的施工场面。其占用场地小，临建工程量小，投资成本优于其它投资成本。 5、问题与意见
长距离胶带机经过几个月的运行，证明该胶带机运行可靠，输送量可达到设计要求，因整个输送系统设计尚不尽人意，还有待进一步认识和改善。主要有以下几个问题急需解决。 （1）砂石料输送系统在设计阶段未能充分考虑各系统胶带机与长距离胶带机在电气控制部分的联接，胶带机启、停控制方式，长距离胶带机机头转载，系统通讯、监控等问题作较透彻了解。待各系统胶带机进行联动输送时，出现长距离胶带机遇故障或紧急停车时，大法坪砂石加工系统成品堆场下设廊道输送胶带机不能停机而导致长距离胶带机机尾堵料。或308m系统、360m系统某一条胶带机发生故障紧急停机时，导致长距离胶带机机头（308m系统B1胶带机机尾或360m系统A0胶带机机尾）堵料现象。因长距离胶带机为可控驱动装置，紧急停车时间一般为40s，而其它系统的胶带机为一般电机驱动，停车时间只有几秒钟。只要308m系统或是360m系统某一条胶带机发生故障紧急停机时，就会发生长距离胶带机因惯性（延时）停车而导致机头堵料（电气联锁控制也无法解决此延时停车问题）。建议在长距离胶带机机头卸料处增设一受料坑，亦可增设短皮带和调节料仓，料仓容量按正常停机时间80s计算，并结合考虑308m系统、360m系统的B1、A0胶带机出料改造。以解决机头堵料问题 。增设各系统胶带机之间的电气控制联锁并由计算机集中控制，以防止故障或紧急停机发生堵料造成对胶带机的损伤。 （2）长距离胶带机机头清扫器厂家配置安装的聚胺脂清扫器因刮板磨损较大，且对胶带损伤较大，更无法刮清胶带上沾附的泥砂浆。导致沾附在胶带上的泥砂浆随着皮带运行与下托辊组进行磨擦，使隧洞内充满灰尘。经业主和监理同意，要求厂家提供硬质合金清扫器，运行单位安装并配合水冲洗。改造后，隧洞内灰尘大大降低。又因水冲洗后使机头造成泥砂浆的污染，污水排放又成一难题。可增设沉砂池，以减少对环境造成污染，并考虑胶带在除水时，引至沉砂池排出。 （3）隧洞内的照明与通风问题，隧洞照明线路采用三相四线制供电系统。在胶带机沿线一侧约20m布置一组照明灯具，机头、机尾及明段处两侧设置固定检修照明灯具，洞内共设置10台小型轴流风机。电缆采用阻燃电缆。电源电压为~220V、~380V，存在较大安全隐患且照明亮度不足。现有部分照明灯具被防水棚遮盖（洞内渗漏水较为严重，已设置防水棚），使洞内照明亮度更加不足。由于设计原因，沿线未设检修电源，使胶带机沿线巡查和检修工作十分困难。建议按规范要求（特殊场合照明器应使用安全电压：隧道、人防工程，有高温、导电灰尘和灯具离地面高度低于2.4m等场所的照明，电源电压应不大于36V。在潮湿易触及带电体场所的照明电源电压不得大于24V。）在沿线另一侧增设一回36V或24V电压照明器具并增设检修电源。
关键词：电力传动；工业设备；实践教学；人才培养
随着我国制造业由劳动密集型向知识密集型的转变，胶东半岛制造业基地不断升级与扩建，社会对电力传动领域的应用型技术人才需求急剧增加。与此同时，对应聘者的综合素质要求也不断提高，不仅要求应聘者具备扎实的专业理论基础，更重要的是具有一定的工程实践操作能力和开拓创新意识。
山东工商学院作为一所省属院校，秉着服务社会主义市场经济、支持胶东半岛企业发展，培养具有创新能力的应用型人才的办学理念，大力支持电气工程及其自动化专业的发展，在大力提高师资队伍水平的同时，积极引进国内外先进的工业技术设备。为增强学生工程实践能力、创新意识与创新能力，为了提高我校毕业生在电力传动领域的竞争力，特创建了abb电力传动实验室。
一、实验室和专业课程的地位
“电力拖动自动控制系统”是电气工程及其自动化专业的一门核心专业课程，是“电机及拖动基础”、“电力电子技术”、“自动控制理论”和“可编程控制器”等几门专业基础课程综合运用的体现。[1，2]通过该课程的学习，学生对各类交、直流电机调速系统的调速原理有比较全面的了解。但是，现有的教材为了便于阐述清楚各种调速系统的构成及原理，通常采用传统的模拟检测装置与控制器，与现在工业上普遍采用的全数字控制系统有很大的区别。[3]
abb电力传动实验室采用的是工业现场设备，是一种全数字控制电力传动系统，通过对该传动系统的学习，不但可以加深学生对交、直流调速系统的理解，还能将枯燥的理论学习与工业现场设备的实际操作相结合，极大地调动了学生学习的积极性，变被动学习为主动学习。更重要的是通过对现场设备的认识和了解，熟悉工业现场的传动系统的构成与操作，能帮助即将步入工作岗位的毕业生尽快掌握工业现场电力传动系统的操作与控制，并具有一定的系统设计能力，大大减少用人单位的岗前培训时间。
因此，“电力拖动自动控制系统”的理论教学与实验室的调速系统的实践操作是促使学生全面掌握调速系统的不可或缺的两个方面，理论学习指导实践操作，实践操作反过来加深对理论的认识。通过对工业设备的现场操作大大提高学生的实践动手能力，对工业调速系统有一个系统的、具体的认识，为今后的工作打下了坚实的基础。
二、实验室建设
实验室建设包括两个部分，一部分是基于天煌教仪的电力电子与电机控制实验室，另一部分是abb电力传动实验室。由于课堂教学主要偏重于调速系统结构和运行理论，为实验和实践提供理论指导。电力电子与电机控制实验室主要是用于开设一些验证性实验，加深对交、直流调速系统运行原理的理解。abb电力传动实验室主要是让学生熟悉各种工业现场设备及传动系统的构成，培训学生对工业现场常用的交、直流调速系统的操作，在此基础上实现一些较简单控制系统设计，培养学生的创新能力。
1.电力电子与电机控制实验室建设
电力电子与电机控制实验室拥有10台天煌教仪的djdk-1型实验装置。该实验装置采用挂件结构，可根据不同实验内容进行自由组合，故结构紧凑、使用方便；其次，实验连接线采用强、弱电分开的手枪式插头，两者不能互插，避免强电接入弱电设备，造成该设备损坏；另外，该装置的控制屏供电采用三相隔离变压器隔离，设有电压型漏电保护装置和电流型漏电保护装置，切实有效保护操作者的人身安全，为开放性的实验室创造了前提条件。通过该实验室，可以比较轻松地实现交、直流电机的各种控制策略。当前该实验室所开的实验有：单闭环不可逆直流调速系统、逻辑无环流直流调速系统、双闭环三相异步电机调压调速系统和spwm变频变频调速实验等。这些实验对于加深学生对各类调速系统原理的理解具有十分重要的意义，但对于提高学生的实践动手能力和培养创新意识没有太大的帮助，因此有必要组建另外一个培养工程实践能力的实验室。
2.abb电力传动实验室的建设
abb电力传动实验室采用的是瑞典abb公司为工业传动而生产的成熟产品。由于该实验室采用与工业应用完全一致的产品线和设计结构，确保教学实验与实际工业应用的无缝连接，有助于解决电气传动的课堂教学与实践相脱节的问题。考虑到当前工业电力传动控制，既有高性能的交流传动控制，也有传统的直流传动控制，因此我们采购的控制系统有交流传动的acs800标准低压dtc变频调速系统、acs800 iv象限dtc变频调速系统、acs550风机/水泵专用变频调速系统，直流传动的dcs800 12脉直流调速系统。abb电力传动实验室所开出的实验涵盖了一些常见的工业应用领域，学生通过对该系统的实际操作，能够了解和掌握目前工业领域，尤其矿山领域中绝大多数变频调速系统的工艺和操作，很好地解决了当前毕业生普遍缺乏工程实践动手能力的问题。
三、教学内容和体系的完善
由于专业课的授课课时和实验课时均很有限，而各种新的控制思想和控制方法不断出现，并且社会对人才培养提出了更高的要求，在这种情况下，如何提高课程的教学质量和有效利用实验课时已成为“电力拖动控制系统课程”教学任务中不容回避的重要问题。[4]
1.修改教学大纲，增加现代调速内容
随着电力电子技术的发展，全数字的pwm交流控制系统已成为当前工业控制主流，而教科书中的直流调速、基于晶闸管的交流控制仍然占据很大的篇幅，因此有必要修改教学大纲。修订后的教学大纲减少直流调速的内容，保留原有的交流电机变频调速的基本原理、感应电动机变频调速的机械特性以及感应电动机变频调速系统，重点分析基于转子磁场定向的矢量控制（vc）和基于定子磁场定向的直接转矩控制（dtc），最后介绍自控变频同步电动机控制系统、无刷直流电动机和永磁同步电动机的自控变频控制系统。
2.强化实验环节，深化对调速系统的理解
实验是学好电力传动不可缺少的一个环节，根据实际情况将实验课分为两个部分，一部分实验课是随着课程教学进度而开设的验证性实验，该实验在电力电子与电机拖动控制实验室进行。此类实验的目的是加深学生对各类调速系统的调速原理的理解。另外一部分实验课时是安排在学期末为期一周的课程设计。课程设计的目的是在学生对电力拖动自动控制系统已经有了比较全面了解的基础上，对矢量控制系统和直接转矩控制系统进行仿真。由于电机拖动实验室的实验平台不能满足这类实验的要求，因此将此课程设计安排在装有matlab软件的计算机房。matlab是工业控制领域常用的仿真软件，其中simulink\simpowersystems工具箱为搭建电力拖动控制系统提供丰富的模型。[5]利用软件提供的电机模型、逆变器模型等，按照矢量控制策略和直接转矩控制策略分别搭建控制系统模型，并进行仿真。[5]利用软件仿真还有一个优点就是可以很方便地修改参数和查看仿真结果。例如在矢量控制器设计过程中，需要反复修改pi控制器参数，直到系统满足各项指标。
这个课程设计的目的有两个：一是让学生学会运用matlab搭建电力拖动控制系统模型；二是要了解交流调速系统的矢量控制和直接转矩控制的结构和原理，为下一阶段的交流调速系统的操作打下坚实的基础。
3.加强实践环节，培养实际操作能力和创新能力
具有创新能力的应用型人才培养，不仅要使学生具有较扎实的调速理论知识，同时还要有系统思维、工程实践能力和创新意识。而电力电子与电机拖动实验室的现有的教学仪器和matlab软件显然不能完全满足我们的人才培养要求，因此abb电力传动实验室的建设就显得很有必要。工程实践能力和创新意识的培养主要安排在大四第二学期，此时学生的理论学习已基本完成。接下来将电气工程及其自动化专业的学生分为两个方向：一个是电力传动及其自动化方向，一个是电力系统及其自动化方向。电力传动及其自动化方向的学生必须要参加abb电力传动实验室的培训。这一阶段的培训按调速系统的构成分为三个模块：dcs800直流调速系统；acs550变频调速系统；acs800变频调速系统。在进行操作之前要对各调速系统的硬件、软件作一个详细的介绍。这里以dcs800直流调速系统为例，其硬件包括dcs800 12脉串联直流传动系统、12脉移相变压器、abb ac800m plc系统和abb panel pp836四个部分。软件包括dcs800直流传动系统固件、ac800m plc编程软件cbm和pp836编程软件panel builder 800。在对系统的各部分有了充分了解的基础上，就可以开始进行现场操作培训。操作控制包括用操作面板操作变流器、用drivewindow操作变流器、用柜门按钮操作变流器、用plc和pp836操作变流器，在掌握好这四种现场操作的基础上接下来再进行通信方式切换操作、12脉传动系统和6脉传动系统的切换操作、再生制动现场操作等。通过这种循序渐进的培训，学生基本上掌握了工业现场直流调速系统的构成和操作，其实践动手能力有了显著提高。由于有了这一阶段的培训，大大节省了用人单位的岗前培训时间，提高了毕业生实践动手能力。
创新能力的培养主要通过学生的毕业设计来实现。首先，为了让学生更好地了解工业现场情况和一些常见的控制系统要求，abb电力传动实验室提供了一些视频资料供学生们学习，并给出了部分控制工程的解决案例。这些资料对于今后从事电力传动的学生具有十分重要的参考意义。电力传动控制毕业设计的被控对象一般为实验室的30kw的电机，根据控制要求设计一套合适的控制程序，在实验室完成对这个被控对象的控制。例如：要求学生按照控制要求要求编写一套plc控制程序，包括起、制动时间的限制，按要求加减速等。毕业答辩时需要把该程序下载到ac800m plc，检验该控制系统能否达到预先给定的要求。
通过对电力传动系统为期一年的学习，学生们基本上掌握了交、直流传动的运行原理及其特性、调速系统的构成以及工业调速系统的操作和开发，大大增强了学生的实践动手能力和创新意识，为今后的工作打下了坚实的基础。
四、结束语
以“abb电力传动实验室”为依托，以“电力拖动自动控制系统”为理论指导，以培养具有创新意识的应用型人才为目标。这种基于工业现场设备的人才培养模式，不但可以极大地提高学生的学习积极性，同时也能更有针对性地促进教学改革，将各专业基础课有效地结合起来，形成一个有机的整体。这种新的人才培养模式对于缓解半岛制造企业和矿山企业所需的大批电力传动专业技术人才紧缺，提高当前毕业生解决实际工程问题的动手能力都具有十分重要的意义，同时也为学校赢得了较好的声誉。
参考文献：
[1]阮毅,陈伯时.电力拖动自动控制系统运动控制系统(第4版)[m].北京:机械工业出版社,2010.
[2]王成元,夏加宽,杨俊友,等.电机现代控制技术[m].北京:机械工业出版社,2008.
[3]曾岳南,邓则名,章云,等.电力电子与电力传动实验教学[j].实验室研究与探索,2005,(24):141-142.
纵观机械产品的发展史，可以区分为四个明显的过程。最早的机械是以机器的机构、结构为主体，加上执行机构和能源组成。能源主要是人力、畜力、水力、风力等。这是原始的机械时代。后来发展到了用蒸汽作能源，以热力机械作为执行机构，这是人类发展史上的一大进步，机械产品的生产效率也跃上一个新台阶。建筑在热力学基础上的这一代机械产品可以称之为热力机械。当发明了发电机和电动机之后，电取代了蒸汽成了主要的能源，而执行机构则是以电动机为主体的电气传动机构，电气传动这门技术开始与机械结上了不解之缘。这又是一个划时代的技术革命。这个时代的机械主要以电工技术为支掙，包括复杂机械的控制、操作也大都是以基于黾磁学原理的各种电器来实现的，成为电气机械的时代?这个时代的机械，已经实现了机、电的结合,不过这种结合,主要是从外部以独立分体的方式进行，机与电之间的界限比较分明。第三次世界技术革命的浪潮把以电子技术为核心的电力电子器件、电子计算机、传感器、控制器、微电子芯片等导入机械系统，构成了以电子计算机等微电子软、硬件产品为神经中枢、传感器为耳目、电动机为手足、机械本体为躯干、电力电子换能器等为生命源泉的新一代智能化的机械产品。这类机械在原来机、电结合的*础上，融入了各类电子产品。电子技术、特别是电子计算机技术、以其强大的渗透力融入机械的各个要素中，形成紧密的、有机的结合，强弱电、硬软件、机与电混然成一体，所以大家都习惯称这类产品为机电一体化产品。
关于机电一体化这个词，国内专家学者已经从不同的侧面作过许多注释，但至今尚没有一个统一的定义。而且相当一部分人认为，机电一体化这个词并未能很贴切地表达tb这一代机械的主要特征，有时还会使人产生某些误解，因为电气机械时代.也已经是机与电的结合了。这一代产品的主要特征是微电子技术的融入与滲透，应该突出的是其电子为主导的内涵。因此，把这最新一代的机械产品称之为电子机械，可能更合适些。日本人分别用机械学（mechanics)和电子学（elec?tronics)两个英文字的前半部与后半部结合创造了一个“mechatronics”的新词来描述这一代机械的特征，是很有新意的。把这个词翻译成为“电子机械学”也比较符合造字者的原意，因为mechanics和electronics两个字的最特征部分都在字首，而mechatronics保留了机械学一词的字首而用了电子学一词的字 尾，其含意也应是重点落在“机械”上。按中国语法，“电子机械学”恰好是把重点落在“机械”一词上，比较贴切。如果把它翻译成“机电一体化”，就把“电子”这一最根本的含意弄得反而含混不清了。
机械产品经历了原始机械时代、热力机械时代、电气机械时代'发展到今天已经进入了电子机械的新时代了。
二、电子机械与电气传动
一个电子机械产品，可以用图1中所示的五个要素及其相互作用来表达。
能源主要是电力及其变流、变压、变频等电力电子装置，部分为液压、气压源。执行机构主要是电气传动设备，少量是液动、气动设备。传感器主要是各种电、热、压、流、位、声、光等参量的检测装置。机械本体则是实现某种功能的机_、结构。处理器居于核心地位,它是以微处理机或电子计算机为基础的电子电控系统与设备，它与其它四个要素都有直接的信息沟通.起着判断、块调、指挥作用。五个要素不是独立组件的简单集结，而是你中有我、我中有你、相互渗透、融为一体,从而构造成一代崭新的机械产品。
电气传动自动控制系统是现代化电子机械五要素的集成化体现，其复盖面如图2所示。电气传动自动控制系统的基础部分是作为执行机构用的电动机3其电源，若是变压、变频、变流或是变频变压的，主要是由各种电力电子变换装置控制r若是恒压的，则由以电磁接触器或电子接触器为基础的电机控制中控制中心等是电气传动自动控制系统的主体部分，它把能源要素的绝大部分及其与执行机构之间的传递环节都复盖在内了。在新型的电子机械中，作为机械本体的机构、结构部分，因机电之间的有机融合，某些过去需由各种机械传动链联成一体的机构,有可能设计成若干个机电融合的独立部件，通过电控系统而集成为一体。因此电气传动自动控制系统也就侵入到了机械本体的相当一部分。整个电气传动自动控制系统控制策略的体现，大多是以微处理器、单片微型计算机等为核心的控制单元，专用集成电路芯片:可编程序控制器和作为总体监控的电子计算机及各种控制专用软件包等构成。它履行“处理器”这一核心要素的全部功能，是现代电子机械的灵魂。传感器要素中，有些变送器是纯属仪表行业的范畴，但有些参数的测量，比如电机转速、钢卷直径、各种电.量等，以及某些传感元件检出信号的加工4理，有时是要靠电气传动系统来进行的。所以电气传动与传感器要素之间的界限也是模糊的。由此可见，电气传动自动控制系统是电子机械中的一个十分重要而且是不可分割的组成部分。就是靠了它，才把电子机械的五要素连结成为一个有机的整体。它在一个大型复杂的电子机械中所占的投资比重，已经比电气机械时代大为提高了。因此在电子机械的总体设计中，必须对电气传动自动控制系统给予通盘的考虑，足够的重视，才能真正创造出一代崭新的、机械与电子高度融合的好产品来。
三、电子机械时代的电气传动发展方向
电气传动自动控制系统为了适应电子机械时代的新要求，并结合其自身发展的规律，目前正朝着以下几个主要的方向发展。
1.加速传动电机交流化的进程
在电子机械中，传动电机?机械部件在空间上的结合将愈来愈紧密，对性能好、体积小、少维护的电机有强烈的要求，而交流电机正好符合这一要求，从电气传动自身发展进程看，调速电气传劲领域中长期由直流调速传动占^主导地位的形势在80年代后期出现了重要的_机》交流电机调速传动的技术日趋完善，主要性能指标，如调速精度、响应截止频率、调速范围等均开始超过直流调速传动,而转矩/电流的脉动率和价格则降到与直流调速传动的同等水平，这是交流调速传动时代来临的先兆。到了90年代初，交流调速电气传动系统在发达国家中的销售量也开始超过直流调速传动系统，标志着交流调速传动时代的真正到来。在各种调速电气传动领域中加快采用交流调速传动系统的进程.是国际发展的新潮流。在这个潮流中，感应式电机、同步电机当然占着主导地位，但一种比鼠笼式感应电机结构更简单、可靠，控制更方便的开关磁阻式电机，有可能在中小功率范围内与鼠笼电机争雄，会占有一部分市场，这个动向在欧洲表鱔得更明显些，值得引起注意。.
当前交流调速传动的分野大体如下。
鼠笼式感应电机:500kW以下，用电压型变流器+IGBT逆变器供电；2000kW以下，用电压型变流番+GTO逆变器供电;4000kW以下，用电流型变流器+GTO逆变器供电;7500kW以卞，用循环变流器供电。
滑环式感应电机(双馈）:3000kW以下.用循环变流器供电UOOOOkW以下，用电流型变流器+晶闸管逆变器供电。
永磁式同步电机ilOkW以下，用电压型4-变流器+IGBT逆变器供电；lOOOkW以下，用电压变流器+GTO逆变器供电。
励磁^同步电机：10000kW以下，用循环变流器&电>20000kW，以下，用电流型变流器+晶闸管逆变器供电。
开关磁阻式电机:100kW以下，甩电压型变流器+GTO逆变器供电。
2.研制无公畲的“绿色”电力电子传动系统
电力电子传动系统的广泛应甩，对电网造成了无功冲击、谐波污染、通讯受扰等公害。目前采用事后补救的办法，如用无功功率补偿装置、滤波器等，能收到?定的效果，但这毕竟是一种被动的治标措施。我们应该更积极主动地利用电力电子器件研究的最新成果，以及各种新型的电路理论，采取治本的措施，大力研制对外界无公畲的“绿色”电力电子传动系统，向着功率因数为一，电流波形为正弦，电压电流过零时切换，无电磁辐射等方向努力。比如对大功率传动系统，在常规开关频率下，可以研制具有容性的晶闸管变流器与具有感性的晶_管变流器互补供电的方式来实现功率因數为一；或应用三电平的GTO-PWM技术，同时对整流和逆变进行控制，以取得大型感应电机无电流与转矩脉动的控制效果等。对中小功率的传动系统，则可考虑用提髙PWM开关频率的方法，既在直流侧、也在交流侧进行PWM控制，使网侧、负荷侧均能得到较好的正弦波;或采用谐振原理，在电流或电压过零时切换的软开关技术与PWM技术复合，以求消除高频通断切换时的干扰与损耗等。
3.应用新型控制策略，提离系统智能化水平
电子机械的重要特点之一是其智能化程度高，对环境、负荷等变化的自适应能力强。最近一些崭露头角的新型控制策略,对提高系统的智能化水平有重要作用，受到电气传动界的普遍关注。比如：应用神经元网络原理，在感'应电机非直接矢量控制系统中，对在各种转速和负荷下电机参数的变化进行实时的自学习，并据此对电机的转速进行精确的自适应控制，使电机的磁化电流和转差频率实现最优化;应甩状态变量观测器技术，在具有强机械扭振的传动系统中进行扭振源的在线观测，并据此来设计强鲁棒性的速度调节器，以实现抗扭振的控制；应用模糊控制技术，绕过需要确定被控对象的精确数学模型这一难关，对非线性、强耦合、多变量的复杂系统进行智能化控制;应用故障自诊断技术，对大型、复杂的系统进行故障隐患预报、故障源快速定位、故障前数据的自动记录，以提高系统的可靠性等。其它一些新型的控制策略，如滑模变结构控制、参数自整定控制、交流调速传动中的转矩直接控制、无速度传感器的矢量控制等的实际应用都将会对电气传动自动控制系统和智能化起到重要的推动作用。
4.控制系统硬件的集成化
利用不断发展、日趋成熟的大规模集成电路工艺，把电气传动自动控制系统中的某些控制电路,凡是相对固定的部分，集成化为若干个专用1C芯片(ASIC)使整个系统的构成快速、灵活、可靠、小型、轻量。目前国际市场上已有几十种这类ASIC芯片面市，如VECOM,VectorDSP,TRANSputer等；包括矢量控制、功率因数的有源修正、零电流与零电压谐振逆变开关、软开关等控制均已有专用ASIC可供。一种标准电力电子控制单71：.尺寸为16.0X100mm2，装有一块88mm2的AS1C,含有12000个门和运放、比较器等线性电路，全部控制功能都集成在该电路中，该单元可直接驱动容量达400kVA的IGBT装置，实现矢量控制等多种用途。
集成化的另一个含义是，把控制、保护电力电子器件的相关电路，以及电气传动自动控制的某些电路，同时集成在一个电力电子器件的芯片上，构成强弱电一体，主电流变换与控制合一的新型电力电子器件，比如已商品化的SmartPower器件，即是一知。另一种称为智能化功率模块(IPM)的产品，则是混合式功率集成电路的一个代表。它把功率器件和各种集成电路芯片，以及难以集成到硅片上去的变压器、电感、大电容等，用厚膜技术、钵膜技术等封装成紧凑的模块，用以构成一个PWM三相全桥逆女轉，其被控电机的功率可达2kW。一种可同时驱动及保护由6个MOSFET或IGBT器件组成的PWM三相逆变全桥电路的多功能功率集成块，也己有商品面市，为交流变频调速装置的小型化、可靠性提供了新的成果。控制系统硬件集成化的结果，最终将有可能把被控电机与其控制系统集成在一个电机机壳内，构成所谓的智能化电机。日本、欧洲在小功率范围内已做出产品。
5.控制系统的软件化
电子机械是一个高度智能化、柔性化的系统,它除了依靠先进的控制策略与现代化的电子技术产品来实现以外，还有一个突出的手段就是使控制系统软件化。在以计算机为基础的相同硬件配置下，通过软件的不同配合，可以实现多种不同的控制功能。比如对直流电机、感应电机、同步电机等的控制，可以用同样的一个硬件配置、不同的软件配合来实现，简化了硬件结构，提高了柔性。现在市面上已经可以买到具有不同功能的各种通用软件包。控制系统的软件化对CPU芯片提出了更高的要求，微电子技术的不断进步，将为控制系统软件化提供更有利的条件.通过控制系统的软件化与通过专用ASIC进行固化的相互配合，可以使传统的电气传动自动控制系统面貌为之一新。
6.向高频化进军
充分利用新一代高频电力电子器件.如VDMOS管、MOSFET管、静电感应晶体管(SIT)、绝缘栅双极晶体管(IGBT)、静电感应晶闸管（SITH)，以及功率器件(MCT)等提供的可能性，研究探索发展一代高频的（比如20kHz)电机、电器、电控装置，以求大大地缩小电气传动自动化控制设备的体积、重量'。电气设备的体积和重量是与其供电频率的平方根成反比的，按20kIiZ设计的,龟气设备.其体积重量只有50HZ的1/20。这就为机械与电子实现真正意义的融合提供新的物理基础。一?个多电机传动的复杂的电子机械系统可以设计为若干个机电完全融合、电机与电控系统集成化的自主单元系统的总成。这种自治式分布系统是机械电子融合的，种最新的发展趋向。
四、结论
(1)机械产品已经发展到了机械与电子高度融合的时代_把这个时代的产品称之为机电一体化产品似乎不够确切，称之为电子机械更合适些。
变极减速电力传动的具体实现过程如下：首先并车减速器将涡轮轴发动机20 000多转/分的转速降到2 000多转/分，然后驱动仅有一对磁极转子的电力转换装置产生三相交流电，由其定子直接引出的大直径三相动力电缆交互排列于环形定子中，即转变成了多对磁极线圈。与交流电动机的变极减速原理完全相同，增加定子线圈的磁极对数就可降低旋转磁场的转速，且磁极对数决定着减速比，一般为10对左右，所以，三相交流电在环形定子上又产生一个200多转/分的圆形低速旋转磁场。由依次嵌入环形铁芯的大直径金属导，条首尾并联所构成的格栅式转子，在旋转磁场中感应出电磁转矩，并经由固定铁芯的钛制轮架拖动刚性旋翼低速旋转，从而达到电力传动减速的目的。这时旋翼的转速很低，但力矩却非常大。
驱动刚性共轴反转双旋翼，可将三相交流电的任意两相调换，同步输入到上面另一组多对磁极线圈定子，该定子即产生反向的低速旋转磁场，感应驱动另一套转子/轮架，拖动下刚性旋翼反向等速旋转。
用于高速平飞的变距推进螺旋桨之传动原理与旋翼完全相同，但不需要那么大减速比，因此其定子线圈的磁极对数就很少（2～3对），相应直径尺寸也很小。
相比传统的齿轮式机械减速器，变极减速电力传动具有结构简单、重量轻、无表面接触摩擦、机械应力分散、传动可靠、操纵灵活、响应快、功率调配方便、传动效率高、无振动、无噪声、维护简便等等极其优异的特性。
一方面，在电传动内燃机车设计中添加行车优化装置。该装置可以了解列车整体编组情况，通过对行车路线的分析，掌握气候和环境的情况，以及电传动内燃机车的性能，计算得出电传动内燃机车高效运行的方式，通过不断的优化，在实现电传动内燃机车平稳运行的同时，降低电传动内燃机车的能耗。另一方面，在电传动内燃机车中添加动力分散控制系统。将电传动内燃机车的动力输出做到分散控制，提高电传动内燃机车动力的牵引效果，在准确启动和制动的基础上，实现能源消耗的显著下降，达到节能和环保的效果。此外，在电传动内燃机车设计中添加重联管理器。这一系统可以实现电传动内燃机车之间功率的重新分配，达到各电传动内燃机车在系统的监控下实现联动的效果，节省电传动内燃机车的油耗，减少电传动内燃机车运行时有害物的排放。
2做好电传动内燃机车辅助动力系统的设计
内燃机车辅助动力系统可以在内燃机不工作的状态下维持各种系统的功能，为蓄电池供电，确保电传动内燃温度，提供照明和供暖服务，这会比电传动内燃机车停车时内燃机空转更能降低燃油的消耗，并且可以控制有害气体的产生，同时又会给电传动内燃机车重启创造必要的环境，降低了电传动内燃机车重启时的机械损耗和能源消耗，有效缓解了电传动内燃机车停车和重启时对环境的破坏作用。
3选用双动力的机车动力形式
当前双动力的机车动力形式存在于电传动内燃机车的设计工作中，特别是我国铁路网络复杂，各地情况不尽相同，灵活的动力形式将会提高电传动内燃机车的运行效率，同时也能做到在低性能输出情况下控制电传动内燃机车的能耗，减少不完全燃耗产生的废气与污染物，从整体上提升电传动内燃机车的节能环保水平。当前双动力电传动内燃机车主要以电力———内燃双动力型电传动内燃机车为主，这种机车既装备有电力机车牵引用的集电器和电力牵引装置，也装备有内燃机车以柴油发电机组为动力源的牵引装置。当为电力牵引工况时，通过受电弓接收电网电流，经牵引变压器和整流器整流，传递给牵引电动机驱动车轮。当为内燃牵引工况时，柴油发电机组产生的电流同样通过整流器等一套电力传动系统驱动车轮。电力———内燃双动力源机车在节能减排方面的优势主要表现在:在非电气化线路上以内燃牵引运行的长途旅客列车当行驶在人口密集的城镇或大城市市郊和市内时，可以转移到城轨电气化线路上继续运行，这样既减少了柴油机的有害气体排放，又方便了旅客旅行。双动力型的电传动内燃机车设计在我国处于初级阶段，要抱有引导和支持的态度对这一设计理念和方法加以支持。
4加速永磁电机在电传动内燃机车的应用
永磁电机具有功率大、效率高、体积小、重量轻等一系列优点，比传统电机更具有应用性和节能环保的优点。永磁电机应用在电传动内燃机车中可以提高机车运转时的效能，进而大幅度地降低电传动内燃机车的燃油消耗，做到对有害物质排放的严格控制。当前永磁电机在设计上主要与车轮和牵引向结合，目前有直接导向电传动内燃机车车轮的设计形式，值得设计工作者对此给予高度关注。
5结语
【关键词】高速动车组；牵引系统；设计研究
1、引言
机车牵引系统经历了蒸汽牵引系统、内燃牵引系统、电力牵引系统三个发展阶段，高速动车组使用电力牵引系统，目前主要采用交流传动系统。相较于交直流牵引传动和直流牵引传动，交流牵引系统具有良好的牵引性能，牵引功率大、体积小、重量轻、抗干扰能力强，其较强的机械特性也能很好的防空转，避免了换向器和火花问题，能实现大范围平滑调速，具有极高的经济效益和应用价值。高速动车组牵引系统的设计，涉及电力电子、脉宽调制、电机电器、控制技术、微电子技术等多个领域，具有跨学科的特点，在设计中还有很多问题需要深入研究改进和提高。下面，本文就高速动车组牵引系统设计进行浅要的探讨，供设计实践参考。
2、主要技术要求
高速动车组牵引系统的主要技术要求，包括以下几个方面：
最高试验速度：550km/h；最高运营速度：450km/h；持续运营速度：400Km/h；400km/h剩余加速度：0.05m/s2；0-300平均加速度：0.5m/s2；动车组质量：约900t
3、基本参数计算
3.1牵引功率计算
高速动车组牵引系统的速度指标，主要通过牵引系统的牵引力和功率来计算。牵引力的计算公式为：
其中，F为动车组车重，r为动车受到的阻力，为惯性质量系数，为剩余加速度。根据这一公式，确定相应的参数后进行计算，即可确定牵引系统所需的牵引力。如果车重越小，则所需的牵引力则越小。按照16辆编组的动车组，整车重量约为900t，根据动车组齿轮传动设计经验齿轮传动效率为0.95，利用公式可计算出牵引总功率和牵引力参数如表1。
3.2动拖比确定
在确定动拖比时，考虑高速动车组牵引系统运行时的工况变化和编组运行时的阻力变化，为牵引系统牵引功率增加一定的余裕量，确定为25000kW的牵引功率，以满足实时运行在安全性和稳定性上的需要。在不同牵引动力单元下，对牵引变压器、牵引电机、主变流器输入输出功率需求不同。在本文设计中，根据牵引力和牵引功率计算所确定的25000kw牵引总功率，进行动力单元配置核算，核算结果见表2。
从计算结果可以看出，如果采用7个以下的动力牵引单元，各功能部件的功率要示将会极高，对牵引变压器、牵引电机、主变流器输入输出功率都会带来巨大的负荷，同时增加设备安装空间和轴重。为此，宜采用8个动力单元，每台牵引电机功率在390kw以上。将车组分为8个基本动力单元，每个基本动力单元由1台牵引变压器、2台主变流器、8台牵引电机构成。
3.3启动牵引力及传动比确定
根据本车组0-300平均加速度0.5m/s2的性能要求和单台电机牵引功率390kw的条件，考虑到充分利用牵引系统的启动能力，运用恒力矩启动方式进行整车牵引特性计算，在启动阶段采用0～50Km/h恒力矩，50-200km/h力矩线性下降，200km/h后进入恒功区，通过牵引特引曲线计算，动车组可以满足0-300km/h平均加速度为0.5m/S2的加速性能需要。
由于当速度提升后，牵引电机轴承面将会承受高转速的影响，为了避免超过牵引电机轴承的最高允许转速限制，需要通过齿轮传动比的调节来降低牵引电机轴承承受的最大使用转速，从而降低牵引电机的使用工作转速。根据牵引电机的工作转速，保证动车组试验速度在550km/h的情况下，对齿轮传动比进行核算，动车组齿轮传动比应小于2.385，最终确定动车组齿轮传动比为2.370。
3.4牵引部件主要参数确定
牵引电机转速和车组速度存在对应关系，其公式为：
其中，V为车组速度，D为车轮直径，n为电机转速。通过本公式，可以计算出电机定子最高工作频率为218Hz，即主变流器最大输出频率为218Hz。逆变器最大输出电压为U=Udc0.78。
其中，根据牵引电机功率390Kw，可以计算出在牵引工况下逆变器输出：Pt=4x390/0.95≈1642kw，整流器输出：PC=1642/0.985≈1667kw，脉冲整流器输入：PTR=1667/0.975≈1710kW。变流器中间直流环电压取值3100V。最终确定逆变器最大输出电压为2400V，计算出每台牵引电机额定工作电流为：290KW1000/0.95/1.732/2400V/0.87≈84.4A。
4、试验结论
依据16编组，整车质量900t，传动比2.370，电机功率390kW，对牵引系统的牵引能力进行仿真计算，计算结果显示当运营速度在400Km/h的剩余加速度为0.072m/s2，0-300km/h的平均加速度为0.514m/S2，仿真计算结果完全满足本动车组的总体技术指标要求。在实际应用中，还需要根据实际线路对里程、限速、坡道、弯道、网压等方面的实际情况，按照实时运行工况进行仿真计算，方能完全确定本系统是否符合运营要求。通过研究显示，在高速动车组牵引系统设计时，充分考虑系统的参数匹配和相关部件性能，能有效提升系统安全性和可靠性，同时进行仿真计算，能有效的验证设计的合理性，具有一定可行性价值。
参考文献
[1]徐广伟.高速试验动车组牵引系统设计研究[J].机车电传动，2012（05）.
关键词：大型风电 液力机械传动装置 应用措施
中图分类号：TH137.332 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）07（a）-0049-02
在大型L电系统实际运行期间，相关部门需要重视液力机械传动装置的建设与应用，提升自身工作质量，满足现代化装置设计要求，并创新相关工作方式，增强液力机械传动装置的应用效果。
1 我国能源出路分析
随着国家的改革开放，我国经济效益逐渐提升，对于各类能源的消耗越来越多，导致出现资源浪费与环境污染的现象，抑制了国家环境的发展与进步。我国的能源消耗量较大，甚至是全球的第二位，在能源危机的情况下，相关部门必须要转变传统煤炭与石油能源的应用方式，提升新型能源的使用效率，及时发现其中存在的问题，并采取有效措施解决能源短缺问题，提升自身工作质量。对于新能源而言，主要分为几种形式：其一就是直接行使；其二为间接形式，例如：太阳能、风能、地热能等，提升自身工作质量，满足现代化工作要求。同时，相关部门需要科学开发核聚变能源等，保证可以提升现代化能源开发工作可靠性，优化其发展体系，达到预期的能源管理工作要求。另外，相关部门需要根据新能源的开发要求，解决污染问题与资源浪费问题，逐渐提升其工作质量，达到预期的管理目的[1]。
2 液力变矩器在新能源中的重要地位
在新能源体系中，液力变矩器占有较为重要的位置，其属于液力传动装置，可以对能源进行转换与传递，具备柔性优势，可以发挥先进的工作功能，提升其工作质量。
液力变矩器的应用，是新能源开发中较为重要的液体介质传递设备，具备自动化生产优势，适应能力较强，并且可以对其进行无级变速处理，提升其运行稳定性，增强低速性能，并减少震动现象，发挥自身隔振作用，同时，机械设备的耐磨性能较为良好，相关管理人员与技术人员必须要制定完善的技术应用方案，提升变矩器传动装置的应用效果，达到预期的管理目的[2]。
3 大型风电系统概述
在应用液力传动装置之前，相关部门需要全面了解大型风电系统的实际情况，并对其进行有效的开发处理，以便于应用先进的调整技术。
第一，风电定义。对于风电而言，主要就是将风中的动力能源转换成为电能工程技术，或是将风力能源作为动力，对电机进行带动处理，以便于将风能转换成为电力能源，提升其工作质量[3]。
第二，风能特征分析。对于风能而言，主要就是在太阳辐射下流动形成，与其他能源相比较，存在较为良好的优势，主要因为其含量较多，比水能多十倍左右，并且分布较为广泛，属于可再生能源。当前，我国相关部门会将风能应用在发电系统中，可以提升其工作质量。在实际发展中，风能属于随机变化的现代能源，与风速、风向等产生直接联系，因此，电力企业可以将其应用在常规的发电中[4]。
第三，风力发电原理分析。对于风力发展而言，主要就是将风动能转换成为机械设备动能，然后将其转换成为电力能源，作为风力发电的主要渠道。对于风力发电工作而言，主要就是在实际发电的过程中，利用风力对风车的叶片进行带动，使其可以更好地旋转，以此提升增速机械设备的旋转速度，发挥现代化发电机的应用作用。对于风力发电而言，主要及时风力发电机组，相关工作人员需要对风轮、发电机与铁塔等进行处理，提升其运行质量，减少其中存在的运行问题。风轮部分，主要就是将风动能转换为机械动能，属于重要的部件，相关工作人员需要对螺旋桨等叶轮进行处理，提升发电机组的运行质量。由于风轮的转速较低，在实际运行中，会出现频繁的变化情况，导致出现转动不稳定的现象，因此，相关部门需要对其进行全面的处理，提升其工作质量。
4 液力变矩器在大型风电中的应用措施
在大型风电系统中，相关部门需要科学应用液力变矩器，提升大型风电系统的运行质量，优化其发展体系，增强液力传动装置的应用效果，达到预期的建设目的。具体措施包括以下几点。
第一，变速恒频设备。在应用变速恒频风力发电装置的时候，相关技术人员与管理人员必须要根据基础恒定数据信息等，获取与捕捉风能，科学调节电网的功率，并对其进行全面处理，除了可以提升电力系统动静性能之外，还能增强其运行稳定性，优化变速恒频设备的应用体系，达到预期的管理目的。技术人员必须要对变桨距进行全面的调整，提升其工作可靠性，科学开展功率调整工作。
第二，新型传动系统。相关工作人员在应用新型传动系统的时候，必须要及时发现变速恒频系统中存在的问题，并根据风轮转速的变化等，对其进行全面的处理，保证可以快速获取风能，保证可以提升叶尖速的调整效率，增强风机叶轮与发电机输入轴之间的配合效果，除了要保证转速恒定之外，还要对其输出频率进行全面的控制，保证与电网的频率相互一致，以此优化其运行体系。在应用此类系统的时候，相关技术人员需要全面分析闭环控制系统，保证液力传动的效率符合相关规定，提升大型风电系统的运行质量。在此期间值得注意的是：工作人员与技术人员需要对液力变矩器的转速进行调节，保证输出转速符合相关要求，逐渐提升机械传动的可靠性，通过完善的设计方式对其进行处理，增强大型风电系统的建设效果。
5 结语
在大型风电液力机械传动装置实际设计与应用的时候，相关工作人员需要制定完善的管理方案，科学分析其应用需求，创新工作方式，发挥现代化机械设备的应用作用，提升技术创新可靠性。
参考文献
[1] 何芳.大型风电液力机械传动装置的分析与研究[J].液压气动与密封，2012，32（1）：66-71.
[2] 刘春宝，马文星，杜魏魏，等.基于液力调速的风力发电传动系统计算与分析[J].同济大学学报：自然科学版，2013，41（10）：1584-1588.
