第9章船舶甲板機械電力拖動及其電氣控制

1、船舶電氣設備與系統(tǒng) 課 件 2021-6-23 輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系 第九章第九章 船舶甲板機械電力拖動及其電氣控船舶甲板機械電力拖動及其電氣控 制制 本章概述本章概述 現(xiàn)代船舶一般都把錨機，絞纜機，起貨機和甲板起重現(xiàn)代船舶一般都把錨機，絞纜機，起貨機和甲板起重 設備統(tǒng)稱為甲板機械。設備統(tǒng)稱為甲板機械。 船舶的甲板機械大多采用電力拖動自動控制系統(tǒng)和電船舶的甲板機械大多采用電力拖動自動控制系統(tǒng)和電 動液壓控制系統(tǒng)。動液壓控制系統(tǒng)。 船舶航行于海上，它處于與陸地完全不同的工作環(huán)境。船舶航行于海上，它處于與陸地完全不同的工作環(huán)境。 機電設備運行的可靠性決定了船舶及海員的安全。因機電設

2、備運行的可靠性決定了船舶及海員的安全。因 此要求船舶機電設備必須適應海上各種惡劣情況，如此要求船舶機電設備必須適應海上各種惡劣情況，如 高溫、潮濕和海水的侵蝕、風浪引起的撞擊和搖擺。高溫、潮濕和海水的侵蝕、風浪引起的撞擊和搖擺。 另外，還要求機電設備操作靈活，維修方便。本篇還另外，還要求機電設備操作靈活，維修方便。本篇還 將介紹甲板機電設備的日常維護要點，引入典型實例將介紹甲板機電設備的日常維護要點，引入典型實例 來介紹一些常見故障處理方法。來介紹一些常見故障處理方法。 船舶電氣設備與系統(tǒng) 課 件 2021-6-23 輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系 第九章第九章 船舶甲板機械電力拖動及其

3、電氣控船舶甲板機械電力拖動及其電氣控 制制 本章主要講解內容本章主要講解內容 第一節(jié)第一節(jié) 船舶甲板機械的特點及驅動與控制方法船舶甲板機械的特點及驅動與控制方法 第二節(jié)第二節(jié) 起貨機的電力拖動與控制的基本要求起貨機的電力拖動與控制的基本要求 第三節(jié)第三節(jié) 起貨機的電力拖動控制線路分析起貨機的電力拖動控制線路分析 第四節(jié)第四節(jié) 錨機和系纜設備的電力拖動與控制錨機和系纜設備的電力拖動與控制 船舶電氣設備與系統(tǒng) 課 件 2021-6-23 輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系 第一節(jié)第一節(jié) 船舶甲板機械的特點及驅動與控制船舶甲板機械的特點及驅動與控制 方法方法 當今各類運輸船舶通常將錨機、絞纜機和起

4、貨機稱當今各類運輸船舶通常將錨機、絞纜機和起貨機稱 為船舶甲板機械。當然各類工程船舶上的移船絞車，為船舶甲板機械。當然各類工程船舶上的移船絞車， 捕魚船的拖網機，救撈船的尾拖纜機都屬于運輸船捕魚船的拖網機，救撈船的尾拖纜機都屬于運輸船 舶的絞車類和起貨機類。船舶甲板機械的驅動方式舶的絞車類和起貨機類。船舶甲板機械的驅動方式 有電動式和液壓式兩大類。其相應的控制回路為電有電動式和液壓式兩大類。其相應的控制回路為電 氣控制回路和液壓控制回路。氣控制回路和液壓控制回路。 在電氣控制回路中，當代船舶已經引入了可編程控在電氣控制回路中，當代船舶已經引入了可編程控 制器和單片機；在液壓控制回路中，大多采用

5、電子制器和單片機；在液壓控制回路中，大多采用電子 技術和液壓技術相結合的電液復合系統(tǒng)，進一步提技術和液壓技術相結合的電液復合系統(tǒng)，進一步提 高了系統(tǒng)的自動化程度。高了系統(tǒng)的自動化程度。 返回 船舶電氣設備與系統(tǒng) 課 件 2021-6-23 輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系 一、電動甲板機械一、電動甲板機械 1船舶甲板機械的工況特點船舶甲板機械的工況特點 2調速要求調速要求 3工作的可靠性要求高工作的可靠性要求高 4對電氣設備的要求對電氣設備的要求 船舶電氣設備與系統(tǒng) 課 件 2021-6-23 輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系 1船舶甲板機械的工況特點船舶甲板機械的工況特點 船舶甲板機

6、械與船舶電站緊密聯(lián)系。甲板機械中船舶甲板機械與船舶電站緊密聯(lián)系。甲板機械中 某某 些電動機單機功率相對發(fā)電機的容量而言，占有些電動機單機功率相對發(fā)電機的容量而言，占有 了了 較大的權重，拖動電機的起動、制動、運行狀態(tài)較大的權重，拖動電機的起動、制動、運行狀態(tài) 都都 會直接影響到船舶電網參數(shù)的變化。船舶電站的會直接影響到船舶電網參數(shù)的變化。船舶電站的 容容 量基本上是根據船舶機電設備的總容量來確定的。量基本上是根據船舶機電設備的總容量來確定的。 船舶電氣設備與系統(tǒng) 課 件 2021-6-23 輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系 2調速要求調速要求 甲板機械要求調速的主要有起貨機、錨機和絞纜甲板

7、機械要求調速的主要有起貨機、錨機和絞纜 機機 等，但這幾種設備對于電力拖動的各項調速指標等，但這幾種設備對于電力拖動的各項調速指標 的的 要求并不高。一般要求調速范圍在要求并不高。一般要求調速范圍在1:8-1:10左左 右。至于特性的硬度、靜差率以及動態(tài)性能方面右。至于特性的硬度、靜差率以及動態(tài)性能方面 的的 指標都沒有特殊的要求。目前在船用交流調速系指標都沒有特殊的要求。目前在船用交流調速系 統(tǒng)統(tǒng) 中，起貨機、錨機大多采用變極調速系統(tǒng)。有的中，起貨機、錨機大多采用變極調速系統(tǒng)。有的 船船 舶起貨機把可編程控制器和單片機引入到控制系舶起貨機把可編程控制器和單片機引入到控制系 統(tǒng)統(tǒng) 中來，使其調

8、速系統(tǒng)更為可靠，性能更佳。中來，使其調速系統(tǒng)更為可靠，性能更佳。 船舶電氣設備與系統(tǒng) 課 件 2021-6-23 輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系 3工作的可靠性要求高工作的可靠性要求高 甲板機械及其機電設備的高可靠性運行，這是由船甲板機械及其機電設備的高可靠性運行，這是由船 舶舶 的特殊性所決定的。除了要求它們可靠運行外，還的特殊性所決定的。除了要求它們可靠運行外，還 要要 方便日常管理和維護，一旦發(fā)生意外故障，則要求方便日常管理和維護，一旦發(fā)生意外故障，則要求 鼓鼓 掌部分能迅速恢復和切除，盡最大可能保持供電和掌部分能迅速恢復和切除，盡最大可能保持供電和 繼繼 續(xù)運行。續(xù)運行。 船舶電

9、氣設備與系統(tǒng) 課 件 2021-6-23 輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系 4對電氣設備的要求對電氣設備的要求 對船舶的甲板機電設備有以下幾點要求：對船舶的甲板機電設備有以下幾點要求： （1）通用性，同一用途的設備應具有同一規(guī)格，以）通用性，同一用途的設備應具有同一規(guī)格，以 保保 證良好的互換性。證良好的互換性。 （2）抗干擾性，目前電力電子器件在船舶中大量運）抗干擾性，目前電力電子器件在船舶中大量運 用，必須抑制各種電磁干擾、提高電子設備和微用，必須抑制各種電磁干擾、提高電子設備和微 機系統(tǒng)的電磁兼容性以保證這些系統(tǒng)的正常工機系統(tǒng)的電磁兼容性以保證這些系統(tǒng)的正常工 作。作。 （3）環(huán)境條

10、件，要求機電設備能承受船舶在航行中）環(huán)境條件，要求機電設備能承受船舶在航行中 發(fā)發(fā) 生的振動和沖擊力，以及環(huán)境溫度的變化。生的振動和沖擊力，以及環(huán)境溫度的變化。 船舶電氣設備與系統(tǒng) 課 件 2021-6-23 輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系 二、液壓甲板機械二、液壓甲板機械 甲板起重機大多采用液壓傳動，錨機、系泊絞纜機和甲板起重機大多采用液壓傳動，錨機、系泊絞纜機和 起貨機也有不少是采用液壓傳動的。起貨機也有不少是采用液壓傳動的。 液壓起貨機、錨機和絞纜機操作方便，工作比較平液壓起貨機、錨機和絞纜機操作方便，工作比較平 穩(wěn)，可實現(xiàn)無級調速，而且能吸收沖擊性負荷和自動穩(wěn)，可實現(xiàn)無級調速，而

11、且能吸收沖擊性負荷和自動 防止過載，并具有良好的制動能力。它們對環(huán)境溫度防止過載，并具有良好的制動能力。它們對環(huán)境溫度 和濕度不太敏感。但它們存在加工精度要求較高，制和濕度不太敏感。但它們存在加工精度要求較高，制 造安裝比較復雜，維護管理工作量相對大。造安裝比較復雜，維護管理工作量相對大。 表表 9-1為甲板機械兩種驅動方式的性能及有關情況。為甲板機械兩種驅動方式的性能及有關情況。 船舶電氣設備與系統(tǒng) 課 件 2021-6-23 輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系 表表9-1 9-1 甲板機械兩種驅動方式的比較甲板機械兩種驅動方式的比較 適用范 圍 各類工 程船舶 的選用 對船舶電站容 量的

12、要求 起動特 性 調速特 性 運行特 性 制造成 本及可 靠性 技術發(fā) 展趨向 維護 管理 電 氣 傳 動 油船、 化學品 船不宜 采用 較少 大功率裝置起 動時對電站及 電網有沖擊 加速時 間在 24S 內 大多采 用階梯 式 難于保 證平穩(wěn) 和抗沖 擊 投資小， 可靠 PLC控 制 維修 方便 液 壓 傳 動 適用于 各種類 型船舶 廣泛 基本不沖擊電 站 加速時 間小于 2S 無級調 速速比 范圍大 運動平 穩(wěn)，能 抗沖擊 投資大， 可靠 電液復 合機電 一體 維修 工作 量較 大 船舶電氣設備與系統(tǒng) 課 件 2021-6-23 輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系 第二節(jié)第二節(jié) 起貨機

13、的電力拖動與控制的基本要起貨機的電力拖動與控制的基本要 求求 一、船舶起貨機的類型及特點一、船舶起貨機的類型及特點 船舶起貨機的類型很多。依據拖動方式來分，有船舶起貨機的類型很多。依據拖動方式來分，有 電電 力拖動起貨機和電動液壓起貨機兩種。從機械結力拖動起貨機和電動液壓起貨機兩種。從機械結 構構 的形式來分，主要有吊桿式起貨機、回轉式起貨的形式來分，主要有吊桿式起貨機、回轉式起貨 機機 （克令吊）和行走（門吊）式起重機幾種類型。（克令吊）和行走（門吊）式起重機幾種類型。 1.電動起貨機的特點電動起貨機的特點 2.電動液壓起貨機的特點電動液壓起貨機的特點 返回 船舶電氣設備與系統(tǒng) 課 件 20

14、21-6-23 輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系 1. 電動起貨機的特點電動起貨機的特點 電動起貨機系統(tǒng)結構緊湊、振動、噪音較小，便于實電動起貨機系統(tǒng)結構緊湊、振動、噪音較小，便于實 現(xiàn)現(xiàn) 自動化和遙控；其缺點是電氣線路較為復雜，在管理自動化和遙控；其缺點是電氣線路較為復雜，在管理 和和 維護方面有一定的要求。通常采用多電動機拖動或選維護方面有一定的要求。通常采用多電動機拖動或選 用用 各種類型電動機的固有特性或人為特性來滿足起貨機各種類型電動機的固有特性或人為特性來滿足起貨機 對對 電力拖動提出的要求。電力拖動提出的要求。 船舶電氣設備與系統(tǒng) 課 件 2021-6-23 輪機工程學院船電

15、系輪機工程學院船電系 2. 電動液壓起貨機的特點電動液壓起貨機的特點 電動液壓起貨機能實現(xiàn)無級平滑調速，加速時間短，電動液壓起貨機能實現(xiàn)無級平滑調速，加速時間短， 具具 有良好的制動能力，不需要電磁制動器。它的調速和有良好的制動能力，不需要電磁制動器。它的調速和 換換 向是在液力機械中進行的，而電動機維持恒速不變，向是在液力機械中進行的，而電動機維持恒速不變， 因因 此可采用普通鼠籠式異步電動機。它的缺點是工作效此可采用普通鼠籠式異步電動機。它的缺點是工作效 率率 低，制造精度要求高，油路系統(tǒng)復雜，一旦管路破損、低，制造精度要求高，油路系統(tǒng)復雜，一旦管路破損、 漏油不易修復。漏油不易修復。 船

16、舶電氣設備與系統(tǒng) 課 件 2021-6-23 輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系 二、電動起貨機的結構和運行特性二、電動起貨機的結構和運行特性 起貨機與其他機電設備一樣，由原動機，傳動機構起貨機與其他機電設備一樣，由原動機，傳動機構 和和 執(zhí)行機構三部分構成。電動起貨機主要由以下三個執(zhí)行機構三部分構成。電動起貨機主要由以下三個 部部 分構成：電動機；減速箱和離合器組成的傳動機構分構成：電動機；減速箱和離合器組成的傳動機構 及及 卷筒；電磁卷筒；電磁/機械剎車裝置與吊桿等。機械剎車裝置與吊桿等。 船舶電氣設備與系統(tǒng) 課 件 2021-6-23 輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系 1吊桿式起貨

17、機吊桿式起貨機 吊桿式起貨機有單桿式和雙桿式兩種。單桿式電動吊桿式起貨機有單桿式和雙桿式兩種。單桿式電動 起起 貨機是一種具有電動回轉和變幅的起貨機，見貨機是一種具有電動回轉和變幅的起貨機，見圖圖9-1。 雙桿式電動起貨機是采用兩臺起貨機在起貨過程中雙桿式電動起貨機是采用兩臺起貨機在起貨過程中 相相 互配合進行工作的，見互配合進行工作的，見圖圖9-2。 雙桿吊貨的工作過程見雙桿吊貨的工作過程見圖圖9-3。 船舶電氣設備與系統(tǒng) 課 件 2021-6-23 輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系 圖圖9-1 9-1 單桿式電動起貨機結構圖單桿式電動起貨機結構圖 返回 船舶電氣設備與系統(tǒng) 課 件 20

18、21-6-23 輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系 圖圖9-2 雙桿式電動起貨機結構圖雙桿式電動起貨機結構圖 返回 船舶電氣設備與系統(tǒng) 課 件 2021-6-23 輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系 圖圖9-3雙桿吊貨時電動機負載圖雙桿吊貨時電動機負載圖 返回 船舶電氣設備與系統(tǒng) 課 件 2021-6-23 輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系 由圖由圖9-39-3可見，起貨電動機是重復短期工作，所以起可見，起貨電動機是重復短期工作，所以起 貨電動機一般采用專用的重復短期制。這種工作制用貨電動機一般采用專用的重復短期制。這種工作制用 百分數(shù)百分數(shù)JCJC值表示，稱為暫載率或通電持續(xù)率，它表

19、示值表示，稱為暫載率或通電持續(xù)率，它表示 在一個周期內，工作時間與一個周期時間在一個周期內，工作時間與一個周期時間T T之比。之比。 式中：式中：t tg g為一周期內工作時間，為一周期內工作時間， t t1 1為一周內的停止時為一周內的停止時 間。船舶起貨機采用的電動機的暫載率一般為間。船舶起貨機采用的電動機的暫載率一般為15%15%， 20%20%，25%25%，40%40%。一個周期的時間一般不超過。一個周期的時間一般不超過 1010分鐘。分鐘。 %100%100 T t tt t JC g tg g 船舶電氣設備與系統(tǒng) 課 件 2021-6-23 輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系

20、2回轉式電動起貨機回轉式電動起貨機 回轉式起貨機（克令吊）它包括提升、變幅和回轉三回轉式起貨機（克令吊）它包括提升、變幅和回轉三 個主要機構。其拖動方式可采用電動機拖動，也可以個主要機構。其拖動方式可采用電動機拖動，也可以 用電動液壓裝置拖動。用電動液壓裝置拖動。 如如圖圖9-4，是克令吊結構示意圖，圖中，是克令吊結構示意圖，圖中1是提升機構電是提升機構電 動機，動機，2是變幅機構電動機，是變幅機構電動機，3是旋轉機構電動機。通是旋轉機構電動機。通 ?？刹僮鲀蓚€機構同時運轉，也可以操作三個機構同?？刹僮鲀蓚€機構同時運轉，也可以操作三個機構同 時工作。時工作。 回轉式起貨機的吊貨過程可以用簡化的

21、負載圖來表回轉式起貨機的吊貨過程可以用簡化的負載圖來表 示，見示，見圖圖9-5。圖中縱坐標。圖中縱坐標 ， ， 分別為提升機分別為提升機 構，回轉機構和變幅機構的電動機軸上的負載力矩，構，回轉機構和變幅機構的電動機軸上的負載力矩， 橫坐標為時間橫坐標為時間t。 L T / L T / L T 船舶電氣設備與系統(tǒng) 課 件 2021-6-23 輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系 1 提升機構電動機 2 變幅機構電動機 3 旋轉機構電動機 圖圖9-4 9-4 克令吊結構示意圖克令吊結構示意圖 返回 船舶電氣設備與系統(tǒng) 課 件 2021-6-23 輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系 圖圖9-5 9

22、-5 各電動機軸上所受力矩的各電動機軸上所受力矩的 簡化負載圖簡化負載圖 t + 1 t2 t + 4 t5 t + 7 t8t + 10 t11 t + 8 t9 0 0 0 t1 t + 2 t3 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8t9t10 t11 t + 9 t10 t12 TL TL TL t t t 提 升 機 構 回 轉 機 構 變 幅 機 構 卸 貨 裝 貨 船舶電氣設備與系統(tǒng) 課 件 2021-6-23 輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系 回轉式電動起貨回轉式電動起貨機的工作過程為機的工作過程為： （1）t1時間為吊起貨物階段，同時伸距由最小到最大。時間為吊起貨物階段

23、，同時伸距由最小到最大。 （2）t2時間為繼續(xù)吊貨至需要高度，同時開始回轉。時間為繼續(xù)吊貨至需要高度，同時開始回轉。 （3）t3時間為回轉至需要位置，伸距同步由最小開始時間為回轉至需要位置，伸距同步由最小開始 變變 大。大。 （4）t4時間伸距繼續(xù)變化至最大，同時開始落貨。時間伸距繼續(xù)變化至最大，同時開始落貨。 （5）t5時間繼續(xù)落貨，直至時間繼續(xù)落貨，直至“到位到位”。 （6）t6時間卸貨，此時各電動機停止工作。時間卸貨，此時各電動機停止工作。 船舶電氣設備與系統(tǒng) 課 件 2021-6-23 輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系 （7）t7時間空鉤吊上，同時伸距由最大至最小。時間空鉤吊上，同

24、時伸距由最大至最小。 （8）t8時間繼續(xù)吊至需要高度，同時開始回轉。時間繼續(xù)吊至需要高度，同時開始回轉。 （9）t9時間繼續(xù)回轉至需要位置，同時伸距由最小開時間繼續(xù)回轉至需要位置，同時伸距由最小開 始始 變大。變大。 （10）t10時間伸距繼續(xù)變化至最大，同時開始落空鉤。時間伸距繼續(xù)變化至最大，同時開始落空鉤。 （11）t11時間繼續(xù)落空鉤，直至時間繼續(xù)落空鉤，直至“到位到位”。 （12）t12時間為裝貨，各電動機停止工作。時間為裝貨，各電動機停止工作。 t1 t12是一個工作周期，以后重復上述過程。是一個工作周期，以后重復上述過程。 船舶電氣設備與系統(tǒng) 課 件 2021-6-23 輪機工程學

25、院船電系輪機工程學院船電系 三、船舶起貨機電力拖動的基本要求三、船舶起貨機電力拖動的基本要求 1提高生產率提高生產率 2對調速范圍的要求對調速范圍的要求 3對電動機型式的要求對電動機型式的要求 4對控制電路的要求對控制電路的要求 船舶電氣設備與系統(tǒng) 課 件 2021-6-23 輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系 1提高生產率提高生產率 生產率是起貨機的重要指標，以每小時的起貨量生產率是起貨機的重要指標，以每小時的起貨量(t h) 表示，加快提升貨物的速度可提高起貨機生產率，表示，加快提升貨物的速度可提高起貨機生產率， 但但 從安全生產的角度來看，提升速度越高越不安全。從安全生產的角度來看，提

26、升速度越高越不安全。 為為 了提高生產率，必須合理確定額定起貨速度。了提高生產率，必須合理確定額定起貨速度。 提高空鉤速度可以縮短起貨周期、提高生產率。因提高空鉤速度可以縮短起貨周期、提高生產率。因 為為 空鉤高速時造成生產事故的可能性較小，一般起貨空鉤高速時造成生產事故的可能性較小，一般起貨 機機 空鉤運行速度比額定起貨的速度高出許多。對電動空鉤運行速度比額定起貨的速度高出許多。對電動 起起 貨機選用飛輪慣量（貨機選用飛輪慣量（GD2）小的電動機以縮短系統(tǒng)）小的電動機以縮短系統(tǒng) 的的 起動和制動時間也是提高生產率的一項有效措施。起動和制動時間也是提高生產率的一項有效措施。 船舶電氣設備與系統(tǒng)

27、 課 件 2021-6-23 輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系 2 對調速范圍的要求對調速范圍的要求 調速范圍是起貨機的另一重要指標。起貨電動機在調速范圍是起貨機的另一重要指標。起貨電動機在 運運 行過程中，既有空鉤高速，又有重載低速，要求較行過程中，既有空鉤高速，又有重載低速，要求較 廣廣 的調速范圍。一般直流起貨機調速范圍為的調速范圍。一般直流起貨機調速范圍為10:1，調，調 速性能良好；交流起貨機的調速范圍為速性能良好；交流起貨機的調速范圍為7:1，基本上，基本上 也能滿足起貨的調速要求。而液壓起貨機的調速由也能滿足起貨的調速要求。而液壓起貨機的調速由 液液 壓控制實現(xiàn)，拖動電動機本

28、身不需要調速。壓控制實現(xiàn)，拖動電動機本身不需要調速。 船舶電氣設備與系統(tǒng) 課 件 2021-6-23 輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系 3 對電動機型式的要求對電動機型式的要求 電動起貨機必須選用防水式、重復短期工作制的電電動起貨機必須選用防水式、重復短期工作制的電 動機動機 以適應甲板工作條件。直流起貨機，一般采用起動以適應甲板工作條件。直流起貨機，一般采用起動 力矩力矩 大而機械特性軟的復勵電動機以承受沖擊負載，并大而機械特性軟的復勵電動機以承受沖擊負載，并 且能且能 適應輕載高速、重載低速的工況。對交流起貨機，適應輕載高速、重載低速的工況。對交流起貨機， 宜選宜選 用起動力矩大、轉差

29、率高而起動電流較小的深槽式用起動力矩大、轉差率高而起動電流較小的深槽式 (或或 雙籠式雙籠式)的變極調速籠式異步電動機，也可選用繞線的變極調速籠式異步電動機，也可選用繞線 式式 異步電動機。對發(fā)電機異步電動機。對發(fā)電機-電動機（電動機（G-M）系統(tǒng)的起貨）系統(tǒng)的起貨 機，宜選用具有差復勵繞組的發(fā)電機，使電動機獲機，宜選用具有差復勵繞組的發(fā)電機，使電動機獲 得適得適 用于起貨機的下墜特性。此外，要選用轉動慣量小用于起貨機的下墜特性。此外，要選用轉動慣量小 的專的專 用電動機，使起動和制動過程中的能耗降低。用電動機，使起動和制動過程中的能耗降低。 船舶電氣設備與系統(tǒng) 課 件 2021-6-23 輪

30、機工程學院船電系輪機工程學院船電系 4 對控制電路的要求對控制電路的要求 （1）電動起貨機采用三檔調速控制，并能實現(xiàn)正）電動起貨機采用三檔調速控制，并能實現(xiàn)正 反反 轉運行。轉運行。 （2）對電動機設置短路、過載、繞組過熱、失壓）對電動機設置短路、過載、繞組過熱、失壓 欠欠 壓、缺相保護環(huán)節(jié)等。壓、缺相保護環(huán)節(jié)等。 （3）采用主令控制器實現(xiàn)運行操作，以保證起貨）采用主令控制器實現(xiàn)運行操作，以保證起貨 機機 操作靈活，工作可靠。操作靈活，工作可靠。 （4）電動機要求有通風機進行強制冷卻，并設置）電動機要求有通風機進行強制冷卻，并設置 風風 道的風門對風機和起貨電動機之間的聯(lián)鎖控道的風門對風機和起

31、貨電動機之間的聯(lián)鎖控 制。制。 船舶電氣設備與系統(tǒng) 課 件 2021-6-23 輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系 （5）設置從零檔至上升（或下降）高速檔的自動延時）設置從零檔至上升（或下降）高速檔的自動延時 起起 動控制，以防止快速操作引起電動機過大的沖擊電動控制，以防止快速操作引起電動機過大的沖擊電 流以及起貨機過大的機械沖擊。流以及起貨機過大的機械沖擊。 （6）從高速檔回零檔停車時設置有三級自動制動控制：）從高速檔回零檔停車時設置有三級自動制動控制： 電氣制動（再生制動）、電氣與機械聯(lián)合制動以及電氣制動（再生制動）、電氣與機械聯(lián)合制動以及 機械制動。機械制動。 （7）對于恒功率調速的電

32、動機，中、高速檔設置有重）對于恒功率調速的電動機，中、高速檔設置有重 載載 不上高速的控制環(huán)節(jié)：當額定負載（重載）時，既不上高速的控制環(huán)節(jié)：當額定負載（重載）時，既 使主令手柄扳至上升高速檔，電動機也只能運行于使主令手柄扳至上升高速檔，電動機也只能運行于 中速檔；若電動機運行于高速檔時出現(xiàn)重載，則應中速檔；若電動機運行于高速檔時出現(xiàn)重載，則應 自動回到中速檔。自動回到中速檔。 船舶電氣設備與系統(tǒng) 課 件 2021-6-23 輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系 （8）設置）設置“逆轉矩逆轉矩”控制環(huán)節(jié)，即首先實現(xiàn)從高速擋控制環(huán)節(jié)，即首先實現(xiàn)從高速擋 到零到零 檔的自動制動停車，然后再實現(xiàn)從零檔

33、到反向高速檔的自動制動停車，然后再實現(xiàn)從零檔到反向高速 檔三級延時起動的自動過程。檔三級延時起動的自動過程。 （9）設置有電磁制動器處于松閘的狀態(tài)下防止）設置有電磁制動器處于松閘的狀態(tài)下防止“貨物貨物 自由自由 跌落跌落”的保護。的保護。 （10）設置有電磁制動器線圈處于剎車狀態(tài)下防止中、）設置有電磁制動器線圈處于剎車狀態(tài)下防止中、 高高 速檔堵轉的保護。速檔堵轉的保護。 船舶電氣設備與系統(tǒng) 課 件 2021-6-23 輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系 第三節(jié)第三節(jié) 起貨機的電力拖動控制線路分析起貨機的電力拖動控制線路分析 一、交流恒功率變極調速起貨機控制系統(tǒng)一、交流恒功率變極調速起貨機控

34、制系統(tǒng) 圖圖9-6是國產交流變極調速起貨機控制電路原理圖是國產交流變極調速起貨機控制電路原理圖 （注意圖中電氣符號的表示方法）。（注意圖中電氣符號的表示方法）。 1.起貨機控制電路的組成起貨機控制電路的組成 2.控制電路分析控制電路分析 返回 船舶電氣設備與系統(tǒng) 課 件 2021-6-23 輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系 風機起動 失壓,過熱保護 提升方向 落貨方向 上升一擋 剎車接觸器 剎車激磁變化 接觸器 上升二擋 過載 上升三擋 正常剎車時間 正常剎車時間 剎車制動線圈 返回 船舶電氣設備與系統(tǒng) 課 件 2021-6-23 輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系 1. 起貨機控制電路

35、的組成起貨機控制電路的組成 （1）利用主令控制器發(fā)出控制信號，使起貨機按指）利用主令控制器發(fā)出控制信號，使起貨機按指 令令 的要求工作。的要求工作。 （2）電機的起動和調速環(huán)節(jié)。）電機的起動和調速環(huán)節(jié)。 （3）制動環(huán)節(jié)。）制動環(huán)節(jié)。 （4）保護環(huán)節(jié)。）保護環(huán)節(jié)。 船舶電氣設備與系統(tǒng) 課 件 2021-6-23 輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系 2. 控制電路分析控制電路分析 （1）準備（主令控制器置零位）準備（主令控制器置零位） （2）提升第一檔）提升第一檔 （3）提升第二檔）提升第二檔 （4）提升第三檔）提升第三檔 （5）主令控制器手柄從零位直接扳到第三檔）主令控制器手柄從零位直接扳到第

36、三檔 （6）主令控制器手柄直接從二檔或三檔扳回零位）主令控制器手柄直接從二檔或三檔扳回零位 （7）落貨）落貨 （8）主令控制器手柄從下降第三檔直接扳到上升第）主令控制器手柄從下降第三檔直接扳到上升第 三三 檔或反之檔或反之 （9）保護環(huán)節(jié)及其功能）保護環(huán)節(jié)及其功能 船舶電氣設備與系統(tǒng) 課 件 2021-6-23 輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系 二、恒轉矩交流三速起貨機的線路分析二、恒轉矩交流三速起貨機的線路分析 恒轉矩交流三速電動起貨機的特點是，中高速之間恒轉矩交流三速電動起貨機的特點是，中高速之間 為為 恒轉矩調速，并且高速也可以提升額定負載。防止恒轉矩調速，并且高速也可以提升額定負載

37、。防止 重重 載高速運行的保護裝置可以省去，這樣使得控制線載高速運行的保護裝置可以省去，這樣使得控制線 路路 變得更加簡單，同時又提高了可靠性。變得更加簡單，同時又提高了可靠性。 目前，國外生產廠家及船東采用恒轉矩型式交流三目前，國外生產廠家及船東采用恒轉矩型式交流三 速速 起貨機也比較多，如起貨機也比較多，如圖圖9-7，為西門子公司生產的恒，為西門子公司生產的恒 轉矩交流三速起貨機的控制電路原理圖。轉矩交流三速起貨機的控制電路原理圖。 船舶電氣設備與系統(tǒng) 課 件 2021-6-23 輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系 返回 船舶電氣設備與系統(tǒng) 課 件 2021-6-23 輪機工程學院船電系

38、輪機工程學院船電系 1 1基本結構及參數(shù)基本結構及參數(shù) 額定電壓：額定電壓：440V440V，60Hz60Hz 極數(shù)：極數(shù)：4/8/284/8/28極極 額定轉數(shù)：額定轉數(shù)：1760/870/200r/min1760/870/200r/min； 額定功率：額定功率：38/19/4.4KW38/19/4.4KW； 負載持續(xù)率：負載持續(xù)率：25/25/25%25/25/25%； 額定電流：額定電流：69/55/38A69/55/38A； 起重速度：改變減速齒輪箱傳動比可提升起重速度：改變減速齒輪箱傳動比可提升2.5/52.5/5噸噸 重重 物，提升物，提升5 5噸貨物時其速度為噸貨物時其速度為37

39、.5/18.5/3.137.5/18.5/3.1 r/min r/min，提升，提升2.52.5噸貨物時其速度為噸貨物時其速度為73/36/6.173/36/6.1 r/min r/min。 船舶電氣設備與系統(tǒng) 課 件 2021-6-23 輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系 2控制電路分析控制電路分析 （1）手柄置零位（準備）手柄置零位（準備） （2）提升第一檔）提升第一檔 （3）提升第二檔）提升第二檔 （4）提升第三檔）提升第三檔 （5）自動逐級延時起動過程）自動逐級延時起動過程 （6）停車過程）停車過程 （7）逆轉矩控制）逆轉矩控制 船舶電氣設備與系統(tǒng) 課 件 2021-6-23 輪機工

40、程學院船電系輪機工程學院船電系 3控制線路中的保護環(huán)節(jié)控制線路中的保護環(huán)節(jié) （1）短路保護）短路保護 （2）失壓保護）失壓保護 （3）起貨電動機的過載保護）起貨電動機的過載保護 （4）風機過載保護：）風機過載保護： （5）應急停車）應急停車 （6）吊桿電動機過載保護）吊桿電動機過載保護 （7）聯(lián)鎖保護）聯(lián)鎖保護 船舶電氣設備與系統(tǒng) 課 件 2021-6-23 輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系 第四節(jié)第四節(jié) 錨機和系纜設備的電力拖動與控制錨機和系纜設備的電力拖動與控制 一、錨機、絞纜機的類型及運行特點一、錨機、絞纜機的類型及運行特點 錨機系纜機械是船舶必需配備的重要甲板機械，它們錨機系纜機械

41、是船舶必需配備的重要甲板機械，它們 主要用來使船舶安全地停泊于錨地或系泊于碼頭。錨主要用來使船舶安全地停泊于錨地或系泊于碼頭。錨 機與絞纜機的型式根據船舶類型及布置有多種多樣，機與絞纜機的型式根據船舶類型及布置有多種多樣， 如臥式錨機（帶系纜滾筒）、立式錨機、立式系纜絞如臥式錨機（帶系纜滾筒）、立式錨機、立式系纜絞 機和臥式絞纜機等。機和臥式絞纜機等。 全部起錨過程見全部起錨過程見圖圖9-8。 起錨過程中電動機的典型負載圖見起錨過程中電動機的典型負載圖見圖圖9-9。 返回 船舶電氣設備與系統(tǒng) 課 件 2021-6-23 輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系 在在圖圖9-9中：中： 第第I階段：

42、階段： 收起躺在水底的余鏈階段，錨鏈的拉力是不收起躺在水底的余鏈階段，錨鏈的拉力是不 變的；變的； 第第階段：隨著懸鏈形狀的改變，拉力變大，直到錨破階段：隨著懸鏈形狀的改變，拉力變大，直到錨破 土；土； 第第階段：錨破土；階段：錨破土； 第第階段：收錨出水，隨著錨鏈長度減小，拉力成正比減階段：收錨出水，隨著錨鏈長度減小，拉力成正比減 ?。恍?； 第第V階段：階段： 收錨入孔，是將錨拉入并緊固于錨鏈孔中。收錨入孔，是將錨拉入并緊固于錨鏈孔中。 船舶電氣設備與系統(tǒng) 課 件 2021-6-23 輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系 返回 圖圖9-8 起錨過程示意圖及作用力分析起錨過程示意圖及作用力分析

43、 船舶電氣設備與系統(tǒng) 課 件 2021-6-23 輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系 返回 圖圖9-9 典型的起錨阻力距曲線典型的起錨阻力距曲線 船舶電氣設備與系統(tǒng) 課 件 2021-6-23 輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系 二、錨機、絞纜機械對電力拖動系統(tǒng)的基本要求二、錨機、絞纜機械對電力拖動系統(tǒng)的基本要求 1在錨機和絞纜機的控制系統(tǒng)中應設置自動逐級延時起在錨機和絞纜機的控制系統(tǒng)中應設置自動逐級延時起 動電路和應急保護電路。動電路和應急保護電路。 2電動機應具有足夠大的過載能力，應能滿足任何一種電動機應具有足夠大的過載能力，應能滿足任何一種 起錨狀態(tài)所需要的最大轉矩，并且能在最大負載

44、力矩起錨狀態(tài)所需要的最大轉矩，并且能在最大負載力矩 下起動（在下起動（在30min內允許起動內允許起動25次）。次）。 3電動機在堵轉情況下能承受堵轉電流時間為電動機在堵轉情況下能承受堵轉電流時間為1min （堵轉力矩為額定力矩的兩倍），在堵轉時，對直流而（堵轉力矩為額定力矩的兩倍），在堵轉時，對直流而 言，應能使電動機自動轉到人為機械特性上運行，對言，應能使電動機自動轉到人為機械特性上運行，對 交流而言，應能自動轉換到低速運行。交流而言，應能自動轉換到低速運行。 船舶電氣設備與系統(tǒng) 課 件 2021-6-23 輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系 4 4為滿足必須的起錨速度和拉錨入孔時的低速

45、，要求為滿足必須的起錨速度和拉錨入孔時的低速，要求 電電 動機有一定的調速范圍，一般要求在動機有一定的調速范圍，一般要求在5 5：1 13 3：1 1。 5 5在電動拋錨時，由于是位能性負載，所以要求控制在電動拋錨時，由于是位能性負載，所以要求控制 系系 統(tǒng)必須具有穩(wěn)定的制動拋錨功能，勻速拋錨。統(tǒng)必須具有穩(wěn)定的制動拋錨功能，勻速拋錨。 6 6電動機起動次數(shù)不宜過于頻繁，應能連續(xù)工作電動機起動次數(shù)不宜過于頻繁，應能連續(xù)工作 30min30min，且要滿足，且要滿足30min30min內起動內起動2525次的要求。次的要求。 船舶電氣設備與系統(tǒng) 課 件 2021-6-23 輪機工程學院船電系輪機工程學院船電系 7 7采用電氣和機械聯(lián)合制動，以便滿足快速停車及系纜采用電氣和機械聯(lián)合制動，以便滿足快速停車及系纜 時具有輕載高速性能。時具有輕載高速性能。 8 8電力拖動裝置應能滿足在給定航區(qū)內，單錨破土后，電力拖動裝置應能滿足在給定航區(qū)內，單錨破土后， 能收起雙錨。能收起雙錨。 9 9電動液壓錨機來應具有獨立的電動機驅動，其液壓管路電動液壓錨機來應具有獨立的電動機驅動，其液壓管路 應不受其它甲板機械的管路影響。鏈輪與驅