船舶行业行业现代化节能驱动与智能驱动

1船舶行业行业特点

2传统船舶行业机械电控柜主要缺失

3 船舶行业行业待解决电气问题

4 各种启动装置启动特性比较

5 流体机械、产业机械、机床行业应用

6 推荐替代产品

7 替代的主要效益

8 节电模式

9 使用传统交直交变频器主要缺失

10 传统软启动与瘦斯达变频式软启差异分析

1. 船舶行业行业特点

船舶电机特点为采用发电机供电，电网容量有限，交流异步电机使用受限于启动冲击电流问题，船舶电机的节能驱动与智能控制是重要的课题。传统船舶电机使用接触器驱动控制，故障率高，体积大、效率低、启停控制有拉弧火花导致严重意外危险事故发生。

船舶的发电机容量有限，节能省电决定船舶的续航力，因此节能省电列为最重要课题。船舶发电机如果受到电机启动电流的影响会产生瞬间降压问题，导致电源供应不稳定现象，因此没有启动冲击电流的电机驱动控制最为关键。

由于航行在海上会产生盐害事故，腐蚀电气部件，特别是接触器的触点，及老鼠咬坏电线问题，电气部件越多故障率越高，检修成本更高，而且船舶空间非常有限，这些问题是尾大不掉的老问题。

船舶电控柜负责交流异步电机的平滑启动、运行保护、实时监控、平稳停机、自动控制、人机界面等基本功能。传统电控柜采用分散式器件组装，接触器启动，体积庞大成本高，可靠性低故障率高，布线繁多检修困难，整体电气材料成本居高不下。

不论游艇、轮船、货船、旅游船、渔船、军用船只均可以选用西普高效节能新产品，达到节能省电，替代传统老旧开关柜，提高运行效率，提高续航力，

西普公司依据船舶电机现代化电气自动控制技术创新开发出瘦斯达交流驱动器流体机械专用6P系列适合船舶电机专用绿色节能及智能控制，替代传统电控柜，满足“工业4.0”信息化智能自动化控制技术，符合现代化、智能化船舶电机驱动控制需要。

2. 传统船舶行业机械电控柜主要缺失

瘦斯达交流驱动器替代传统电控柜的效益：

降低20%电气总投资费用，续航力提高20%，电控柜缩小80%体积。

3. 船舶行业机械行业待解决电气问题

1. 降低电气总投资成本，也就是降低电控柜、动力线等费用。

2. 提高续航力20%以上。

3. 船舶空间狭小，电控柜缩小体积。

4. 降低启动容量，减少电源质量问题。

5. 节能省电，提高续航力。

6. 提高电气系统可靠性，接触器不要故障。

7. 电机保护更齐全。

8. 现代化人机界面控制。

4. 各种启动装置启动特性比较

传统电气工程师都是按照电机5-8倍启动特性设计驱动控制；电机不能随意启停，越大功率限制越严格，因为会影响到电网质量、电机寿命、输配电线、开关设备、负载安全等连串问题。

西普瘦斯达变频式电机软启动器将改变过去百年来交流电机启动冲击电流问题；瘦斯达驱动交流异步电机在满载转矩时的启动电流只需要额定电流（参考图一到图三）。

瘦斯达节能型交流驱动器-A6是替代传统电控柜的核心部件，采用变频式交交变频技术在满载转矩启动时只需额定电流，大幅度降低电网容量需求。还有智能信息物联网通讯，半导体器件全数字控制技术，带有节能与全方位电机保护功能，是21世纪最先进可靠的交流异步电机绿色节能智能控制产品。

由于没有启动冲击电流发生，交流电机可以随意启停控制，不会增加电网容量、开关设备、输配电线等负担，也没有电网谐波污染，电机寿命也不受影响，那么电机任意启停没有限制；这样才能有效提高能源利用率，改变了传统电机节能降耗的观念。

图四及图五说明了环保型绿色变频器的输出特性，与传统电压型变频器具有相同的输出特性，输出高转矩，分为恒转矩-G与平方递减转矩-P输出特性。

 
                图一：启动电流特性                                        图二：软启动特性                                     图三：启动转矩特性

                    图四 X7输出转速与输出电压曲线                                                       图五 X7输出转速与输出转矩曲线

5. 流体机械、产业机械与机床行业应用

传统移相软启动器有局限性，就是无法带载启动，因为采用移相减压原理将抑制启动电流，而交流异步电机的特性是电压与电机转矩平方成比例，因此即使在流体机械的应用里，如果有回风、持压或锈泵都是无法顺利启动的，也就是如果有负载时启动电流还是非常大的，所以传统移相式电机软启动器应用的市场就局限于风机、水泵、压缩机等负载，无法带载启动。

瘦斯达采用交交变频转矩控制技术（VVVF）作为启动技术，驱动电机在额定负载情况下启动电流也只有额定电流而已（请参考上图）。简易型家族具有递减转矩输出（P）与恒转矩输出（G）两种输出特性可选，突破了传统软启动器的局限性；P递减转矩输出特性可应用于流体机械应用还可解决带载启动问题，G型恒转矩输出特性可应用在产业机械与工具机械负载。

 

瘦司达交流驱动器原理

从原理图上可以看出用户最担心的电网谐波污染及高频污染问题不会发生，因为不使用整流滤波技术，也不使用高频载波PWM逆变器。

瘦斯达节能型交流驱动器最适合应用在船舶行业系统，特别是压缩机节能驱动控制，采用变频式原理启动电流在额定电流范围以内，可以任意启停控制。采用PFC控制技术，大幅度降低无功补偿容量。电网容量最小，也没有电网谐波污染问题，更没有高频PWM产生的污染及无线电干扰问题。

6. 推荐替代产品

请参考相关负载的文件介绍资料

1 中央空调现代化节能驱动与智能控制

2 泵浦机械现代化节能驱动与智能控制

2 锅炉机械现代化节能驱动与智能控制

3 风机机械现代化节能驱动与智能控制

4 冷冻压缩机现代化节能驱动与智能控制

主推进器驱动

船舶主推进器的驱动可由三相交流异步电动机直接驱动，电动机直驱效率最高，采用普司达环保型绿色变频器可以无极调速，运行效率达到99.5%以上；船舶续航力可提高20%以上。如果螺旋桨的动力由三相交流异步电机来带动，配合普司达环保型绿色变频器驱动控制，那么船舶的用电效率最高，可靠性也是最高。

压缩机节能改造

冷冻压缩机是船舶耗电最大电机之一，占有发电机容量的比例最大，可以节能的空间也最大，但是传统船舶行业系统节电都没有从压缩机着手，只在风机水泵负载微调控制，节能收效甚微。

节能最简单就是启停控制电机，利用物理量反馈控制电机启停做功来满足负载变动需要。过去压缩机不能频繁启停的原因在于压缩机容量较大，启动冲击电流5-8倍电网无法忍受，也没有合适的降压启动装置解决冲击电流问题，虽然有移相式电机软启动器替代传统星三角启动装置，但是启动电流还是在数倍额定电流，频繁启动时电网不允许，压缩机驱动电机也会发热烧毁。

船舶送风机的应用

船舶行业送风机采用瘦斯达节能型交流驱动器可以依据风机冷房温度来控制送风机的启停，达到恒温效果，也可选用普司达绿色变频器调速控制，没有PWM电磁噪音及继电器吸合噪音，也没有无线电干扰等问题。进一步资料请查看风机现代化节能驱动资料。

用户如需调速，可选用环保型绿色变频器（A7/M7）替代传统电压型变频器，这样没有谐波污染及电机PWM噪音无线电干扰等问题。

循环水泵的应用

船舶行业循环水泵采用瘦斯达节能型交流驱动器具有很好的绿色节能效果，替代传统电控柜能够降低成本，提高节能效果。当前水泵采用变频器节能驱动较多，但是实务上变频器大部分时间是全速运行，这样不但不节能反而因为变频驱动系统有15%基本损耗，造成更耗电。进一步资料请参考瘦斯达节能型交流驱动器（6）及在现代化泵浦节能驱动资料。

船舶上所有的交流异步电机驱动控制均可选用西普相对应产品。


风机、水泵各种控制装置性能比较

推荐节能驱动选型

替代传统高压变频器方案、替代传统高压电机软起动器、替代星三角降压等各种软启动装置

1. 选用瘦斯达节能型交流驱动器-A6/E6替代传统移相式电机软启动或星三角降压启动装置达到无启动冲击电流降低电网容量达到降低基本电费，运行时可通过PFC控制解决大马拉小车问题达到减免无功补偿设备，2X二段速度低速节能，可频繁启动提高能源利用率达到降低流动电费目的，利用负载物理量检测反馈来自动启停电机，调整电机做功满足变动负载特性需要。

2. 选用瘦斯达变频式交流驱动器-A5/E5替代传统移相式电机软启动或星三角降压启动装置，无启动冲击电流降低电网容量达到降低基本电费；可使用多次启动模式提高能源利用率达到降低流动电费目的，利用开关量反馈控制电机启停方式调整做功满足变动负载特性需要。

3. 选用普司达环保型绿色变频器-A7/E7直接替代传统交直交变频器或高压单元串联变频器，具有前面两种产品的功能特性还增加变频调速功能；虽然两者虽然都是变频器，性能却大不相同；普司达产品没有电网污染问题也没有高频干扰污染问题不必投资谐波抑制设备，而且提高25%以上的节能效果及旁路节能运行。

4. 直接选用普司达智能全数字电控柜-P，由本公司按照客户需要推荐各种现代化驱动控制装置全面解决传统船舶行业机械问题，降低电气总投资成本，降低电费及检修成本，智能制造控制。

5. 单相电机请选用单相变频式交流驱动器-M6或单相变频式电机软启-M5；需要调速请选用环保型绿色变频器-M7，以上均可直接驱动单相电机.

7. 替代的主要效益

1. 电气投资总成本下降20%左右。

2. 提高船舶续航力，可增加20%以上续航力。

3. 压缩机可以频繁启停控制，电网容量、电机都没有冲击电流问题。

4. 电控柜体积缩小80%，电气部件减少80%，故障率降低80%。

5. 电网容量下调20%以上-发电机电源质量没有闪烁问题。

6. 电气部件减少80%以上，可靠性提高，故障率降低。

7. 接触器采用半导体过零开关控制，没有火花拉弧现象，防止严重意外事故。

8. 利用多次启动方式（无启动冲击电流）节能控制。

9. 具有远程监控功能，局网、总线、RS-485，MODBUS-RTU，PROFIBUS-DP

10. 全方位电机保护功能，电机不再烧毁。

11. 智能全数字电控柜，显示屏或触摸屏现代化人机界面。

8. 节电模式

标准节能：流体负载间歇性做功提高能源利用率。

旁路节能：负载率较高时可以旁路运行（DOL），没有多余损耗。

闭环节能：通过开关量传感器反馈信号作为启停指令。

轻载节能：透过PFC功能达到轻载自动降压达到降低运行损耗提高功因功能。

低速节能：不均匀负载在等待期间可以降低转速2X运行达到节能效果（例如输送带）。

调速节能：流体机械的转速与功率成三次方关系，恒转矩输出则为正比例关系。

E5/A5节能模式

软启停控制是最通用的节能模式，利用手动或者负载信号检测反馈开关量来启停电机达到控制做功的目的，例如：空压机、风机、泵类、压缩机利用压力传感器的上下限开关量来启停驱动电机。A5本身采用变频式技术，瘦斯达可以无冲击电流平滑启停电机，即使在满载转矩下也只需要额定电流，电网没有谐波污染问题；瘦斯达驱动时交流异步电机没有启动冲击电流而且能够满载恒转矩启动的特性将颠覆交流电机驱动控制传统观念。

固定电费评估：由于没有启动冲击电流，电网变压器容量可以有效下降，至少节约25%的固定电费。

流动电费评估：依据负载做功需求情况来决定驱动电机的启停控制，提高能源利用率。节电效果可能30%（依据工况决定）。

主要节能降耗技巧可点击参考瘦斯达节能降耗技巧。

A6/E6节能模式

在A5节能模式的基础上增加轻载节能与低速节能的功能；

大马拉小车是目前最普遍的现象，也就是电机运行在额定负载以下，这样会提高线损、降低功因提高无功补偿设备费用。轻载节能就是解决大马拉小车的问题。

低速节能在输送带系统普遍应用，例如机场、商场、地铁等没有旅客时可以降低转速达到有效节能的目的，在电磁阀控制系统卸载时也能再次降低损耗50%左右。虽然传统变频器也能做到，但是必须支付额外15%的损耗、电网谐波污染、PWM噪音、无线电干扰等成本问题。

A7/E7节能模式

流体机械最重要的调速目的在于节能，因为速度与功率三次方的比例，节能效果明显。产业机械转速与功耗成正比关系，但是更多的目的在于生产工艺需要。

A7/E7就是绿色变频器，采用特殊VVVF控制技术，能够实现传统变频器的节能省电功能，而且还提高15%以上节电空间（高压可提高25%），没有电网污染、无线电干扰与PWM噪音问题。

还有比传统变频器更好的地方就是H7能够旁路运行，在接近工频速度就可以直接旁路，这是传统变频器做不到的。其他功能请参考A5及A6相同的节能模式介绍。

详细应用技术请参考瘦斯达节能降耗原理资料

9. 使用传统交直交变频器的缺失

传统电压型变频器采用交直交技术造成电网谐波电流污染严重，又是采用高频载波PWM技术，带来了极大的无线电干扰（EMI）与PWM污染问题，导致驱动电机损耗提高10%左右，电腐蚀现象严重，线圈承受3倍的突波电压，电机驱动线集肤效应严重。

低压电压型变频器驱动系统的损耗超过15%以上，高压多电平控制技术因为使用移相变压器导致效率再降低10%以上，因此传统高压变频器体积大、价格高、器件多、故障率高、运行效率低的特点。

传统电压型变频器的环境污染问题严重，治理需要投资高于变频器的价格，而且无法全部有效抑制，治理设备的损耗更大。因此完全失去了节能驱动的价值。

 

10. 传统软启动与瘦斯达变频式软启动差异分析

采用传统移相电机软启动器作为电机驱动控制产品的效果有限，除了降低少部分启动电流外没有其他效益产生，因为移相软启动器启动电流在2-6倍（直接启动5-8倍），不能带载启动（电压与转矩平方成比例），因此常有启动失败问题发生。采用移相电机软启动器还必须进行节能改造，无功补偿等设备投资。

瘦斯达节能型交流驱动器替代传统移相式电机软启动器具有许多效益，参考下列表格。