1. 项目背景介绍

  近几年来，清挖着水道与河川，它可以在不能通航的地方开挖航道和在已有航道中清除沉积的泥沙、垃圾杂物，保持航道应有的吃水深度，以便其他船舶顺利通过。

   目前，使用较多的是链斗式挖沙船。挖沙船的主要电气设备有用来拖动挖掘链条的两台主电动机，主电动机的功率由挖沙船的大小决定，例如2000吨的挖沙船的两台主电动机的功率均为600kW，辅助设备电动机（包括船上生活用电设备）的功率总共有300kW左右。挖掘链条有几十吨重，要求同时起动，不论是星三角起动还是自耦减压起动方式，起动电流都很大，一般起动电流是电动机额定电流的5倍左右，并且要求频繁起/停。众所周知挖沙船不可能用河岸上的电源供电，船上自带柴油发电机，柴油发电机的容量根据主动电机的功率，再考虑到主电动机起动电流和其他辅助设备电动机的容量等因素确定。

  2. 项目目标与原则

   柴油发电机容量的计算：

   按主电动机起动尖峰负荷计算发电机的容量，根据已知条件可选择下列公式分别进行计算。

  假定已知用电设备的额定容量、功率因数、效率和电动机的起动电流倍数则发电机的最小视在功率（kVA）：
  
     （1）

   式中：k_G --发电机综合过负荷系数，取1.5。考虑到因尖峰负荷造成电压、频率降低而导致电机功率下降和发电动机允许短时过载倍数的综合系数。

 --β_max单台最大容量电动机的起动电流倍数
 --ρ_max单台最大容量电动机的额定容量Kw
 --η_max单台最大容量电动机的效率
 --tgφ_max单台最大容量电动机功率因数角正切值

   如前所述，若不知每台用电设备的功率因数和效率时，则可用（2）式近似计算

    （2）

  式中： S_2g2--按每台用电设备是在功率算术求和并计入单台最大容量电动机的起动时在功率（不重复计算额定视在功率），计算发电机的最小额定（输出）式在功率，kVA。

 --S_max单台最大容量电动机的额定视在功率，kVA。
 --L_max单台最大容量电动机的额定电流

   同样，只知道每台电动机的额定功率时，可用（3）式简略地计算发电机的容量：

     （3）

   由上2000吨挖沙船主电动机和辅助设备数据，为简化计，采用（3）式计算：
  
               

    公式中电动机的起动时每次只起动一台，实际情况是同时起动两台，因此P_max=1200kw 。由此柴油机发电机的容量为6300kVA，即功率为5000kW柴油发电机。

   3. 项目实施与应用情况详细介绍（详细介绍推荐项目的规划、实施与应用的详细情况，突出项目创新性、重点与难点问题及解决思路等。）

   如用星三角起动或自耦减压起动方式，电动机的起动电流较大，导致所选用的柴油发电机的容量过大，实际上柴油发电机容量过大的原因完全为了满足船上主电动机的起动条件，正常运行后，主电动机的电流并不大，一般应在额定电流一下。因此，减小电动机的起动电流，就可选较小容量的柴油发电机，这样可节省大量的初始投资，而且正常运行中较小容量的柴油机比容量较大的柴油机少消耗柴油。

  减少电动机起动电流的方法由传统的星三角、自耦减压起动方式，这两种起动方式减小的电流不显著。现在使用较多的是控制晶闸管导通角的“软起动器”和控制频率和电压的“变频器”来实现电动机软起动，减小电动机起动电流。这两种方法中，软起动器起动电动机是用恒频变压起动，当晶闸管导通角角小时，软起动器输出的电压较低，电动机的转子仍处于静止状态，定子旋转磁场是50Hz，转差率最大，等于1。由于输出电压较低，起动电流比星三角、自耦减压起动方式略小，用限流起动方式最小也有2.5倍额定电流，而且起动转矩较低，不适用于这种重载起动。加大限流的倍数，起动转矩有所改善，但起动电流太大也是不可取的。

   变频器控制输出的电压和频率，改变转子速度和频率是一种改变旋转磁场同步速度的方法，转差率不变，一般可在电动机额定电流下起动，而且起动转矩在额定转矩以上。因此，用变频器起动挖砂船上的主电动机可大大地减少起动电流，船上柴油机的容量也可根据变频器起动主电机的起动电流来选取。如2000吨的挖沙船用传统的星三角、自耦减压起动方式，柴油发电机的功率为5000kW，该用变频器起动，柴油发电机的功率2000kW足够。

   4. 效益分析

   （1）小型斗轮式挖沙船的电气设备、两台主电机均为30kW用来拖动挖掘链条，链条就有几十吨重，要求同时起动，并且是频繁起动。电源为250kVA的柴油发电机，耗油45L/h，120kVA耗油23L/h。若用森兰变频器驱动，则柴油发电机用东风，型号90GF6BTA5.9-G2，功率90/99kW(80/88kW,18.5L/h)，23L/h。节省油料的数量很大，经济效益十分可观。 

   （2）大型斗轮式挖沙船已经用两台SB70G800kW驱动两台600kW电机来拖动挖掘链条，柴油发电机2000kW，油耗为180kg/h，若不用变频器，柴油发电机组要用到5000kW以上。采用森兰变频节能技术后，每小时的节油量超过200kg，（8.00元/L）。