1）研究的目的及意义

绞吸式挖泥船广泛应用于港口、航道疏浚及吹填工程[1]，属于一种性能良好的工程机械。挖泥船上主要设备包括：绞刀、泥泵、绞车、桥架和定位桩等，其中绞刀是疏浚作业过程中最重要的施工设备。由于经常需要在硬质土层水域进行疏浚作业，因此在作业过程中需要大功率的驱动设备来驱动绞刀。传统的绞吸式挖泥船采用液压马达、柴油机电驱和柴油机直驱等驱动方式来驱动绞刀，相比之下占用船舱空间更小、效率更高的全电力驱动绞吸式挖泥船正成为绞吸式挖泥船设计与建造的主流方向[2]。

绞吸式挖泥船的发展历经了一百多年，1884 年世界上第一艘绞吸式挖泥船在美国加利福尼亚州的西部港口城市奥克兰投入使用，自此在欧美地区开始发展起来[3]。在绞吸式挖泥船的发展过程中，其主要施工设备绞刀的驱动方式也在不断变化。绞刀的驱动方式主要有液压驱动和电力驱动。其中，液压驱动是由柴油机驱动液压油泵控制液压马达从而实现对绞刀的驱动，此种驱动方式由柴油机传递到绞刀的过程中能量转化次数较多，因此不可避免的会造成驱动效率不高。而采用电力驱动的绞刀只经过一次能量转换，驱动效率明显高于液压驱动。

总的来说，相较于传统的驱动方式，绞刀采用电力驱动具有以下优点：

①变频电力驱动由船舶电站集中供电，避免了液压驱动、柴油机直驱和柴油发电机组独立电站等驱动方式所带来的过多空间占用；

②采用变频电力驱动由原动机到施工设备中间经过的能量传递次数较少，能量传递效率较高；

③变频电力驱动避免了传统驱动方式造成的噪音、震动及液压油管路泄漏所带来的危害。

然而，绞吸式挖泥船施工器械采用全电力驱动也带来了一系列的问题。

首先是电机对绞刀的驱动控制问题，由于绞吸式挖泥船经常需要在不同水域施工作业，因而其施工工况不是一定的，为了保障挖泥船在各种工况下都能有良好的疏浚效率，需要绞刀驱动系统具有较好的调速特性和转矩跟随性能。

其次是绞吸式挖泥船的施工作业环境往往比较恶劣，其绞刀的功率都比较大，往往占到电网容量的70%或以上[4]，因此在作业过程中由于负载的投入会对电网造成较大的扰动，如何降低大功率负载的启动对挖泥船电网稳定性的影响也是不可忽略的问题，这关系着采用电力驱动的绞吸式挖泥船能否正常的施工作业。