2017年3月9日，濟南市軌道交通R1線濟南西站至演馬莊西站區(qū)間左線盾構(gòu)機順利出洞，實現(xiàn)雙線貫通。這標志著泉城新的交通新線路施工完成一個重大控制點。

圖1 濟南軌道交通R1線盾構(gòu)機出洞慶祝儀式（圖片引用自網(wǎng)絡(luò)）

剛剛貫通的隧道，很快就可以進入后續(xù)安裝施工（其實是邊掘進邊安裝），真正是一條龍的流水作業(yè)。如今人們發(fā)現(xiàn)，修建地鐵的速度是越來越快了。人們不禁要問，為何過去建造一條地鐵動輒要10多年，如今卻變得這樣神速呢？

圖2濟南軌道交通R1線隧道（圖片引用自網(wǎng)絡(luò)）

這是因為現(xiàn)代科技在隧道工程方面有長足進展，提供了各種先進的施工利器，而且運用得越來越成熟可靠。其中就有高技術(shù)含量的盾構(gòu)機的廣泛運用。這使得過去高危險、高難度、低效率的隧道開鑿施工變得較為安全和相對簡便。盾構(gòu)機可以實現(xiàn)掘進、支撐作用，并掩護后續(xù)排土、加固、襯砌的施工，可將地鐵暗挖功效提高8到10倍。我國有企業(yè)通過消化吸收世界先進技術(shù)，已經(jīng)開發(fā)和擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的先進盾構(gòu)機產(chǎn)品。

圖3濟南軌道交通施工盾構(gòu)機（圖片引用自網(wǎng)絡(luò)）

然而，在擁有如此先進的工程利器的同時，我們這樣一個最大的發(fā)展中國家，還擁有大量老式的設(shè)備，它們并不會立即被時代淘汰。比如以下具有老式電氣傳動裝置的卷揚機，也同樣運用于濟南軌道交通工地。

圖4濟南軌道交通R1線工地卷揚機（圖片引用自網(wǎng)絡(luò)）

卷揚機（又叫絞車）是由人力或機械動力驅(qū)動卷筒、卷繞繩索來完成牽引工作的裝置?？梢源怪碧嵘?、水平或傾斜拽引重物。卷揚機分為手動卷揚機和電動卷揚機兩種。現(xiàn)在以電動卷揚機為主。

電動卷揚機由電動機、聯(lián)軸節(jié)、制動器、齒輪箱和卷筒組成，共同安裝在機架上。對安裝就位或敏感的物料，能用較小速度。對一般卷揚機的工作要求是：啟動速度慢、轉(zhuǎn)矩大，加速平滑，停車平穩(wěn)、準確。

圖5具有老式電氣傳動裝置的卷揚機示例（圖片引用自網(wǎng)絡(luò)）

傳統(tǒng)的調(diào)速方式采用繞線轉(zhuǎn)子異步電動機，通過集電環(huán)和碳刷在轉(zhuǎn)子回路中串入若干段電阻，由接觸器控制接入電阻的多少來控制轉(zhuǎn)速。一般會配有凸輪開關(guān)和電阻箱用來切換速度檔位。正反轉(zhuǎn)控制多采用接觸器換相和直接啟動，有5-7倍于電機額定電流的沖擊。

圖6轉(zhuǎn)子串級調(diào)速主回路示意圖（圖片引用自網(wǎng)絡(luò)）

老式電氣傳動裝置的卷揚機，其缺點有：

1、為串級調(diào)速方式，即在繞線轉(zhuǎn)子中串入電阻，速度檔位是階躍式的，調(diào)速切換時對減速機齒輪、天輪、中輪、料車與斜橋?qū)к壥艿經(jīng)_擊力作用，從而使整機設(shè)備易損壞，鋼絲繩加速疲勞。因此維修量大，檢修費用高。

2、串級調(diào)速有范圍小的缺點，減速后停車時仍有較高轉(zhuǎn)速，對制動器和限位開關(guān)的調(diào)整精度要求高，且容易發(fā)生越位及掉道事故而影響生產(chǎn)。

3、串級調(diào)速，低速機械特性軟，使得起動及減速時，尤其當電網(wǎng)電壓下降時，力矩下降更厲害，轉(zhuǎn)差率增大，嚴重時，料車無法啟動。

4、能耗高，因為轉(zhuǎn)速的降低是通過增加的轉(zhuǎn)子電阻消耗能量來實現(xiàn)的，并且轉(zhuǎn)速越低，機械特性越軟，消耗在電阻中能量比例越大，在當今講究節(jié)能降耗的大前提下，高能耗就成了這種調(diào)速方式顯著的弱點。

5、串級調(diào)速的控制電路相當復雜，器件很多，導致制造安裝復雜，故障率高，維護成本高。

針對濟南軌道交通現(xiàn)場某工程公司的卷揚機電動傳動系統(tǒng)，三晶電氣精心準備技術(shù)改造方案，并通過現(xiàn)場改造驗證，取得了良好的改造效果。改造項目采用三晶電氣8000B增強型變頻器。

采用變頻器后，整體系統(tǒng)方案圖如下所示，可見對于電氣設(shè)計方面，大大精減了所需要的器件和接線，并且機械制動控制變得更為可靠。

變頻器的主回路接線方面，僅需要電源開關(guān)，輸出不需要接觸器。為了防止料車下降過程出現(xiàn)過電壓，采用制動單元和制動電阻。此主回路接線相比于傳統(tǒng)正反轉(zhuǎn)+串級式調(diào)速大為簡化。

1、變頻器對電機控制時啟動力矩更大，并可實現(xiàn)快速平穩(wěn)啟動，且無明顯沖擊電流。

2、采用變頻器，實現(xiàn)了卷揚機電氣主回路簡化，省掉了凸輪開關(guān)等大量觸點器件，硬件配置簡單，調(diào)試方便且維護量小。

3、 變頻器具有更完善的保護、監(jiān)測以及自診斷功能，提高了卷揚機運行的安全可靠性和控制技術(shù)水平，降低了設(shè)備故障率，提高了生產(chǎn)效率，減輕了操作人員的勞動強度。

4、變頻調(diào)速系統(tǒng)屬于高效率調(diào)速系統(tǒng)，運行效率高，發(fā)熱損耗小，比老式串級調(diào)速系統(tǒng)更為節(jié)電。

5、相比于業(yè)內(nèi)其他通用變頻器產(chǎn)品，三晶電氣8000B變頻器具有更好的力矩輸出控制特性，無須過多放大功率等級，即可滿足卷揚機所有工況需求，包括90度垂直牽引，大大優(yōu)于常見品牌產(chǎn)品。

變頻器這種高科技產(chǎn)品的成熟應(yīng)用，是對大量工程機械進行現(xiàn)代化改造的有效技術(shù)手段。三晶電氣8000B增強型變頻器以其優(yōu)異的性能，大大的提高了傳統(tǒng)卷揚機運行穩(wěn)定性和安全性，減少了設(shè)備的維護工作。廣州三晶電氣為中鐵十局卷揚機設(shè)備提供了全套電控解決方案，使老舊的卷揚機煥發(fā)新春。獲得了用戶的一致好評，也解決了其電控落后的問題，取得了良好的社會效益和經(jīng)濟效益。