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間左線盾構機順利出洞，實現雙線貫通。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線盾構機出洞慶祝儀式（圖片引用自網絡）

剛剛貫通的隧道，很快就可以進入后續安裝施工（其實是邊掘進邊安裝），真正是一條龍的流水作業。如今人們發現，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（圖片引用自網絡）

這是因為現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。其中就有高技術含量的盾構機的廣泛運用。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。盾構機可以實現掘進、支撐作用，并掩護后續排土、加固、襯砌的施工，可將地鐵暗挖功效提高8到10倍。我國有企業通過消化吸收世界先進技術，已經開發和擁有完全自主知識產權的先進盾構機產品。

圖3濟南軌道交通施工盾構機（圖片引用自網絡）

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展中國家，還擁有大量老式的設備，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（圖片引用自網絡）

卷揚機（又叫絞車）是由人力或機械動力驅動卷筒、卷繞繩索來完成牽引工作的裝置。可以垂直提升、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。現在以電動卷揚機為主。

電動卷揚機由電動機、聯軸節、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、轉矩大，加速平滑，停車平穩、準確。

圖5具有老式電氣傳動裝置的卷揚機示例（圖片引用自網絡）

傳統的調速方式采用繞線轉子異步電動機，通過集電環和碳刷在轉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速。一般會配有凸輪開關和電阻箱用來切換速度檔位。正反轉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轉子串級調速主回路示意圖（圖片引用自網絡）

老式電氣傳動裝置的卷揚機，其缺點有：

1、為串級調速方式，即在繞線轉子中串入電阻，速度檔位是階躍式的，調速切換時對減速機齒輪、天輪、中輪、料車與斜橋導軌受到沖擊力作用，從而使整機設備易損壞，鋼絲繩加速疲勞。因此維修量大，檢修費用高。

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

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

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

5、串級調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場某工程公司的卷揚機電動傳動系統，三晶電氣精心準備技術改造方案，并通過現場改造驗證，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，整體系統方案圖如下所示，可見對于電氣設計方面，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，輸出不需要接觸器。為了防止料車下降過程出現過電壓，采用制動單元和制動電阻。此主回路接線相比于傳統正反轉+串級式調速大為簡化。

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

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

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

4、變頻調速系統屬于高效率調速系統，運行效率高，發熱損耗小，比老式串級調速系統更為節電。

5、相比于業內其他通用變頻器產品，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，大大優于常見品牌產品。

變頻器這種高科技產品的成熟應用，是對大量工程機械進行現代化改造的有效技術手段。三晶電氣8000B增強型變頻器以其優異的性能，大大的提高了傳統卷揚機運行穩定性和安全性，減少了設備的維護工作。廣州三晶電氣為中鐵十局卷揚機設備提供了全套電控解決方案，使老舊的卷揚機煥發新春。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濟效益。