船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng)第九章

1、船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 課 件 2021-7-5 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)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制船舶甲板機械電力拖動及其電氣控制 本章概述本章概述 o現(xiàn)代船舶一般都把錨機，絞纜機，起貨機和甲板起重設(shè)現(xiàn)代船舶一般都把錨機，絞纜機，起貨機和甲板起重設(shè) 備統(tǒng)稱為甲板機械。備統(tǒng)稱為甲板機械。 o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)。液壓控制系統(tǒng)。 o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(shè)備運行的可靠性決定了船舶及海員的安全。因此機

2、電設(shè)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(shè)備必須適應(yīng)海上各種惡劣情況，如高溫、要求船舶機電設(shè)備必須適應(yīng)海上各種惡劣情況，如高溫、 潮濕和海水的侵蝕、風(fēng)浪引起的撞擊和搖擺。另外，還潮濕和海水的侵蝕、風(fēng)浪引起的撞擊和搖擺。另外，還 要求機電設(shè)備操作靈活，維修方便。本篇還將介紹甲板要求機電設(shè)備操作靈活，維修方便。本篇還將介紹甲板 機電設(shè)備的日常維護(hù)要點，引入典型實例來介紹一些常機電設(shè)備的日常維護(hù)要點，引入典型實例來介紹一些常 見故障處理方法。見故障處理方法。 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 課 件 2021-7-5 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 第九章第九章 船舶甲板機械電力拖動及其

3、電氣控制船舶甲板機械電力拖動及其電氣控制 本章主要講解內(nèi)容本章主要講解內(nèi)容 第一節(jié)第一節(jié) 船舶甲板機械的特點及驅(qū)動與控制方法船舶甲板機械的特點及驅(qū)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(shè)備的電力拖動與控制錨機和系纜設(shè)備的電力拖動與控制 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 課 件 2021-7-5 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 第一節(jié)第一節(jié) 船舶甲板機械的特點及驅(qū)動與控制方法船舶甲板機械的特點及驅(qū)動與控制方法 當(dāng)今各類運輸船舶通常將錨機、絞纜機和起貨機稱

4、為船當(dāng)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(dāng)然各類工程船舶上的移船絞車，捕魚船舶甲板機械。當(dāng)然各類工程船舶上的移船絞車，捕魚船 的拖網(wǎng)機，救撈船的尾拖纜機都屬于運輸船舶的絞車類的拖網(wǎng)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(qū)動方式有電動式和液壓和起貨機類。船舶甲板機械的驅(qū)動方式有電動式和液壓 式兩大類。其相應(yīng)的控制回路為電氣控制回路和液壓控式兩大類。其相應(yīng)的控制回路為電氣控制回路和液壓控 制回路。制回路。 在電氣控制回路中，當(dāng)代船舶已經(jīng)引入了可編程控制器在電氣控制回路中，當(dāng)代船舶已經(jīng)引入了可編程控制器 和單片機；在液壓控制回路中，大多采用電

5、子技術(shù)和液和單片機；在液壓控制回路中，大多采用電子技術(shù)和液 壓技術(shù)相結(jié)合的電液復(fù)合系統(tǒng)，進(jìn)一步提高了系統(tǒng)的自壓技術(shù)相結(jié)合的電液復(fù)合系統(tǒng)，進(jìn)一步提高了系統(tǒng)的自 動化程度。動化程度。 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 課 件 2021-7-5 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)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(diào)速要求調(diào)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(shè)備的要求對電氣設(shè)備的要求 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 課 件 2021-7-5 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)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 船舶甲板機械與船舶電站緊密

6、聯(lián)系。甲板機械中某船舶甲板機械與船舶電站緊密聯(lián)系。甲板機械中某 些電動機單機功率相對發(fā)電機的容量而言，占有了些電動機單機功率相對發(fā)電機的容量而言，占有了 較大的權(quán)重，拖動電機的起動、制動、運行狀態(tài)都較大的權(quán)重，拖動電機的起動、制動、運行狀態(tài)都 會直接影響到船舶電網(wǎng)參數(shù)的變化。船舶電站的容會直接影響到船舶電網(wǎng)參數(shù)的變化。船舶電站的容 量基本上是根據(jù)船舶機電設(shè)備的總?cè)萘縼泶_定的。量基本上是根據(jù)船舶機電設(shè)備的總?cè)萘縼泶_定的。 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 課 件 2021-7-5 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 2調(diào)速要求調(diào)速要求 甲板機械要求調(diào)速的主要有起貨機、錨機和絞纜機甲板機械要求調(diào)速的主要有起貨

7、機、錨機和絞纜機 等，但這幾種設(shè)備對于電力拖動的各項調(diào)速指標(biāo)的等，但這幾種設(shè)備對于電力拖動的各項調(diào)速指標(biāo)的 要求并不高。一般要求調(diào)速范圍在要求并不高。一般要求調(diào)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)性能方面的右。至于特性的硬度、靜差率以及動態(tài)性能方面的 指標(biāo)都沒有特殊的要求。目前在船用交流調(diào)速系統(tǒng)指標(biāo)都沒有特殊的要求。目前在船用交流調(diào)速系統(tǒng) 中，起貨機、錨機大多采用變極調(diào)速系統(tǒng)。有的船中，起貨機、錨機大多采用變極調(diào)速系統(tǒng)。有的船 舶起貨機把可編程控制器和單片機引入到控制系統(tǒng)舶起貨機把可編程控制器和單片機引入到控制系統(tǒng) 中來，使其調(diào)速系統(tǒng)更為可靠，性能更佳。中來，使其調(diào)

8、速系統(tǒng)更為可靠，性能更佳。 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 課 件 2021-7-5 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)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(shè)備的高可靠性運行，這是由船甲板機械及其機電設(shè)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(hù)，一旦發(fā)生意外故障，則要求方便日常管理和維護(hù)，一旦發(fā)生意外故障，則要求 鼓鼓 掌部分能迅速恢復(fù)和切除，盡最大可能保持供電和掌部分能迅速恢復(fù)和切除，盡最大可能保持供電和 繼繼 續(xù)運行。續(xù)運行。 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 課 件 2021-7-5

9、輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 4對電氣設(shè)備的要求對電氣設(shè)備的要求 對船舶的甲板機電設(shè)備有以下幾點要求：對船舶的甲板機電設(shè)備有以下幾點要求： （1）通用性，同一用途的設(shè)備應(yīng)具有同一規(guī)格，以保）通用性，同一用途的設(shè)備應(yīng)具有同一規(guī)格，以保 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(shè)備和微用，必須抑制各種電磁干擾、提高電子設(shè)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)境條件，要求機電設(shè)備能承受船舶在航行中發(fā)）環(huán)境條

10、件，要求機電設(shè)備能承受船舶在航行中發(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(shè)備與系統(tǒng) 課 件 2021-7-5 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)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(diào)速，而且能吸收沖擊性負(fù)荷和自動穩(wěn)，可實現(xiàn)無級調(diào)速，而且能吸收沖擊性負(fù)荷和自動 防止過載，并具有良好的

11、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(fù)雜，維護(hù)管理工作量相對大。造安裝比較復(fù)雜，維護(hù)管理工作量相對大。 表表 9-1為甲板機械兩種驅(qū)動方式的性能及有關(guān)情況。為甲板機械兩種驅(qū)動方式的性能及有關(guān)情況。 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 課 件 2021-7-5 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 表表9-1 9-1 甲板機械兩種驅(qū)動方式的比較甲板機械兩種驅(qū)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 量的要求 起動特 性 調(diào)速特 性 運行特 性 制造成

12、本及可 靠性 技術(shù)發(fā) 展趨向 維護(hù) 管理 電 氣 傳 動 油船、 化學(xué)品 船不宜 采用 較少 大功率裝置起 動時對電站及 電網(wǎng)有沖擊 加速時 間在 24S 內(nèi) 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(diào) 速速比 范圍大 運動平 穩(wěn)，能 抗沖擊 投資大， 可靠 電液復(fù) 合機電 一體 維修 工作 量較 大 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 課 件 2021-7-5 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 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

13、本要求 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(jù)拖動方式來分，有電船舶起貨機的類型很多。依據(jù)拖動方式來分，有電 力拖動起貨機和電動液壓起貨機兩種。從機械結(jié)構(gòu)力拖動起貨機和電動液壓起貨機兩種。從機械結(jié)構(gòu) 的形式來分，主要有吊桿式起貨機、回轉(zhuǎn)式起貨機的形式來分，主要有吊桿式起貨機、回轉(zhuǎn)式起貨機 （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 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 課 件 2021-7-5 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 1. 電動起貨

14、機的特點電動起貨機的特點 電動起貨機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊、振動、噪音較小，便于實現(xiàn)電動起貨機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊、振動、噪音較小，便于實現(xiàn) 自動化和遙控；其缺點是電氣線路較為復(fù)雜，在管理和自動化和遙控；其缺點是電氣線路較為復(fù)雜，在管理和 維護(hù)方面有一定的要求。通常采用多電動機拖動或選用維護(hù)方面有一定的要求。通常采用多電動機拖動或選用 各種類型電動機的固有特性或人為特性來滿足起貨機對各種類型電動機的固有特性或人為特性來滿足起貨機對 電力拖動提出的要求。電力拖動提出的要求。 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 課 件 2021-7-5 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)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

15、起貨機能實現(xiàn)無級平滑調(diào)速，加速時間短，具電動液壓起貨機能實現(xiàn)無級平滑調(diào)速，加速時間短，具 有良好的制動能力，不需要電磁制動器。它的調(diào)速和換有良好的制動能力，不需要電磁制動器。它的調(diào)速和換 向是在液力機械中進(jìn)行的，而電動機維持恒速不變，因向是在液力機械中進(jìn)行的，而電動機維持恒速不變，因 此可采用普通鼠籠式異步電動機。它的缺點是工作效率此可采用普通鼠籠式異步電動機。它的缺點是工作效率 低，制造精度要求高，油路系統(tǒng)復(fù)雜，一旦管路破損、低，制造精度要求高，油路系統(tǒng)復(fù)雜，一旦管路破損、 漏油不易修復(fù)。漏油不易修復(fù)。 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 課 件 2021-7-5 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 二、

16、電動起貨機的結(jié)構(gòu)和運行特性二、電動起貨機的結(jié)構(gòu)和運行特性 起貨機與其他機電設(shè)備一樣，由原動機，傳動機構(gòu)和起貨機與其他機電設(shè)備一樣，由原動機，傳動機構(gòu)和 執(zhí)行機構(gòu)三部分構(gòu)成。電動起貨機主要由以下三個部執(zhí)行機構(gòu)三部分構(gòu)成。電動起貨機主要由以下三個部 分構(gòu)成：電動機；減速箱和離合器組成的傳動機構(gòu)及分構(gòu)成：電動機；減速箱和離合器組成的傳動機構(gòu)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(shè)備與系統(tǒng) 課 件 2021-7-5 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 1吊桿式起貨機吊桿式起貨機 吊桿式起貨機有單桿式和雙桿式兩種。單桿式電動起吊桿式起貨機有單桿式和雙桿式兩種。

17、單桿式電動起 貨機是一種具有電動回轉(zhuǎn)和變幅的起貨機，見貨機是一種具有電動回轉(zhuǎn)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相雙桿式電動起貨機是采用兩臺起貨機在起貨過程中相 互配合進(jìn)行工作的，見互配合進(jìn)行工作的，見圖圖9-2。 雙桿吊貨的工作過程見圖雙桿吊貨的工作過程見圖9-3。 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 課 件 2021-7-5 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 圖圖9-1 9-1 單桿式電動起貨機結(jié)構(gòu)圖單桿式電動起貨機結(jié)構(gòu)圖 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 課 件 2021-7-5 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 圖圖9-2 雙桿式電動起貨機結(jié)構(gòu)圖雙桿式電動起貨機結(jié)構(gòu)圖

18、 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 課 件 2021-7-5 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 圖圖9-3雙桿吊貨時電動機負(fù)載圖雙桿吊貨時電動機負(fù)載圖 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 課 件 2021-7-5 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 由圖由圖9-39-3可見，起貨電動機是重復(fù)短期工作，所以起可見，起貨電動機是重復(fù)短期工作，所以起 貨電動機一般采用專用的重復(fù)短期制。這種工作制用貨電動機一般采用專用的重復(fù)短期制。這種工作制用 百分?jǐn)?shù)百分?jǐn)?shù)JCJC值表示，稱為暫載率或通電持續(xù)率，它表示值表示，稱為暫載率或通電持續(xù)率，它表示 在一個周期內(nèi)，工作時間與一個周期時間在一個周期內(nèi)，工作時間與一個周期時間T T之比。

19、之比。 式中：式中：t tg g為一周期內(nèi)工作時間，為一周期內(nèi)工作時間， t t1 1為一周內(nèi)的停止時為一周內(nèi)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(shè)備與系統(tǒng) 課 件 2021-7-5 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 2回轉(zhuǎn)式電動起貨機回轉(zhuǎn)式電動起貨機 回轉(zhuǎn)式起貨機（克令吊）它包括提升、變幅和回轉(zhuǎn)三回轉(zhuǎn)式起貨機（克令吊）它包括提升、變幅和回轉(zhuǎn)三

20、 個主要機構(gòu)。其拖動方式可采用電動機拖動，也可以個主要機構(gòu)。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(jié)構(gòu)示意圖，圖中，是克令吊結(jié)構(gòu)示意圖，圖中1是提升機構(gòu)電是提升機構(gòu)電 動機，動機，2是變幅機構(gòu)電動機，是變幅機構(gòu)電動機，3是旋轉(zhuǎn)機構(gòu)電動機。通是旋轉(zhuǎn)機構(gòu)電動機。通 常可操作兩個機構(gòu)同時運轉(zhuǎn)，也可以操作三個機構(gòu)同常可操作兩個機構(gòu)同時運轉(zhuǎn)，也可以操作三個機構(gòu)同 時工作。時工作。 回轉(zhuǎn)式起貨機的吊貨過程可以用簡化的負(fù)載圖來表回轉(zhuǎn)式起貨機的吊貨過程可以用簡化的負(fù)載圖來表 示，見圖示，見圖9-5。圖中縱坐標(biāo)。圖中縱坐標(biāo) ， ， 分別為提升機分別

21、為提升機 構(gòu)，回轉(zhuǎn)機構(gòu)和變幅機構(gòu)的電動機軸上的負(fù)載力矩，構(gòu)，回轉(zhuǎn)機構(gòu)和變幅機構(gòu)的電動機軸上的負(fù)載力矩， 橫坐標(biāo)為時間橫坐標(biāo)為時間t。 L T / L T / L T 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 課 件 2021-7-5 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 1 提升機構(gòu)電動機 2 變幅機構(gòu)電動機 3 旋轉(zhuǎn)機構(gòu)電動機 圖圖9-4 9-4 克令吊結(jié)構(gòu)示意圖克令吊結(jié)構(gòu)示意圖 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 課 件 2021-7-5 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 圖圖9-5 9-5 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(fù)載圖簡化負(fù)載圖 t + 1 t2 t + 4 t5 t + 7 t8t + 10

22、 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(gòu) 回 轉(zhuǎn) 機 構(gòu) 變 幅 機 構(gòu) 卸 貨 裝 貨 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 課 件 2021-7-5 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 回轉(zhuǎn)式電動起貨機的工作過程為回轉(zhuǎn)式電動起貨機的工作過程為： （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，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(zhuǎn)。時間為繼續(xù)吊貨至需要高度，同時開始回轉(zhuǎn)。 （3）t3時間為回轉(zhuǎn)至

23、需要位置，伸距同步由最小開始變時間為回轉(zhuǎn)至需要位置，伸距同步由最小開始變 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?xí)r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(shè)備與系統(tǒng) 課 件 2021-7-5 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)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(zhuǎn)。時間繼續(xù)吊至需要高度，同時開始回轉(zhuǎn)。 （9）t9時間繼續(xù)回轉(zhuǎn)至需要位置，同時

24、伸距由最小開始時間繼續(xù)回轉(zhuǎn)至需要位置，同時伸距由最小開始 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?xí)r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(fù)上述過程。是一個工作周期，以后重復(fù)上述過程。 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 課 件 2021-7-5 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)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(chǎn)率提高生產(chǎn)率 2對調(diào)速范圍的要求對調(diào)速范圍的

25、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(shè)備與系統(tǒng) 課 件 2021-7-5 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 1提高生產(chǎn)率提高生產(chǎn)率 生產(chǎn)率是起貨機的重要指標(biāo)，以每小時的起貨量生產(chǎn)率是起貨機的重要指標(biāo)，以每小時的起貨量(th) 表示，加快提升貨物的速度可提高起貨機生產(chǎn)率，但表示，加快提升貨物的速度可提高起貨機生產(chǎn)率，但 從安全生產(chǎn)的角度來看，提升速度越高越不安全。為從安全生產(chǎn)的角度來看，提升速度越高越不安全。為 了提高生產(chǎn)率，必須合理確定額定起貨速度。了提高生產(chǎn)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(chǎn)率。因為

26、提高空鉤速度可以縮短起貨周期、提高生產(chǎn)率。因為 空鉤高速時造成生產(chǎn)事故的可能性較小，一般起貨機空鉤高速時造成生產(chǎn)事故的可能性較小，一般起貨機 空鉤運行速度比額定起貨的速度高出許多。對電動起空鉤運行速度比額定起貨的速度高出許多。對電動起 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)的）小的電動機以縮短系統(tǒng)的 起動和制動時間也是提高生產(chǎn)率的一項有效措施。起動和制動時間也是提高生產(chǎn)率的一項有效措施。 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 課 件 2021-7-5 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 2 對調(diào)速范圍的要求對調(diào)速范圍的要求 調(diào)速范圍是起貨機的另一重要指標(biāo)。起貨電動機在運調(diào)速范圍是起貨

27、機的另一重要指標(biāo)。起貨電動機在運 行過程中，既有空鉤高速，又有重載低速，要求較廣行過程中，既有空鉤高速，又有重載低速，要求較廣 的調(diào)速范圍。一般直流起貨機調(diào)速范圍為的調(diào)速范圍。一般直流起貨機調(diào)速范圍為10:1，調(diào)，調(diào) 速性能良好；交流起貨機的調(diào)速范圍為速性能良好；交流起貨機的調(diào)速范圍為7:1，基本上，基本上 也能滿足起貨的調(diào)速要求。而液壓起貨機的調(diào)速由液也能滿足起貨的調(diào)速要求。而液壓起貨機的調(diào)速由液 壓控制實現(xiàn)，拖動電動機本身不需要調(diào)速。壓控制實現(xiàn)，拖動電動機本身不需要調(diào)速。 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 課 件 2021-7-5 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 3 對電動機型式的要求對電動機型式

28、的要求 電動起貨機必須選用防水式、重復(fù)短期工作制的電動機電動起貨機必須選用防水式、重復(fù)短期工作制的電動機 以適應(yīng)甲板工作條件。直流起貨機，一般采用起動力矩以適應(yīng)甲板工作條件。直流起貨機，一般采用起動力矩 大而機械特性軟的復(fù)勵電動機以承受沖擊負(fù)載，并且能大而機械特性軟的復(fù)勵電動機以承受沖擊負(fù)載，并且能 適應(yīng)輕載高速、重載低速的工況。對交流起貨機，宜選適應(yīng)輕載高速、重載低速的工況。對交流起貨機，宜選 用起動力矩大、轉(zhuǎn)差率高而起動電流較小的深槽式用起動力矩大、轉(zhuǎn)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(diào)速籠式異步電動機，也可選用繞線式的變極調(diào)速籠式異步電動機，也可選用繞線式 異步電動

29、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(fù)勵繞組的發(fā)電機，使電動機獲得適機，宜選用具有差復(fù)勵繞組的發(fā)電機，使電動機獲得適 用于起貨機的下墜特性。此外，要選用轉(zhuǎn)動慣量小的專用于起貨機的下墜特性。此外，要選用轉(zhuǎn)動慣量小的專 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(shè)備與系統(tǒng) 課 件 2021-7-5 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)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(diào)速控制，并能實現(xiàn)正反）電動起貨機采用三檔調(diào)速控制，并能實現(xiàn)正反 轉(zhuǎn)運行。轉(zhuǎn)運行。 （2）對電

30、動機設(shè)置短路、過載、繞組過熱、失壓欠）對電動機設(shè)置短路、過載、繞組過熱、失壓欠 壓、缺相保護(hù)環(huán)節(jié)等。壓、缺相保護(hù)環(huán)節(jié)等。 （3）采用主令控制器實現(xiàn)運行操作，以保證起貨機）采用主令控制器實現(xiàn)運行操作，以保證起貨機 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(fēng)機進(jìn)行強制冷卻，并設(shè)置風(fēng)）電動機要求有通風(fēng)機進(jìn)行強制冷卻，并設(shè)置風(fēng) 道的風(fēng)門對風(fēng)機和起貨電動機之間的聯(lián)鎖控道的風(fēng)門對風(fēng)機和起貨電動機之間的聯(lián)鎖控 制。制。 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 課 件 2021-7-5 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 （5）設(shè)置從零檔至上升（或下降）高速檔的自動延時起）設(shè)置從零檔至上升（或下降）高速檔

31、的自動延時起 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(shè)置有三級自動制動控制：）從高速檔回零檔停車時設(shè)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(diào)速的電動機，中、高速檔設(shè)置有重載）對于恒功率調(diào)速的電動機，中、高速檔設(shè)置有重載 不上高速的控制環(huán)節(jié)：當(dāng)額定負(fù)載（重載）時，既不上高速的控制環(huán)節(jié)：當(dāng)額定負(fù)載（重載）時，既 使主令手柄扳至上升高速檔，電動機也只能運

32、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(yīng)中速檔；若電動機運行于高速檔時出現(xiàn)重載，則應(yīng) 自動回到中速檔。自動回到中速檔。 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 課 件 2021-7-5 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 （8）設(shè)置）設(shè)置“逆轉(zhuǎn)矩逆轉(zhuǎn)矩”控制環(huán)節(jié)，即首先實現(xiàn)從高速擋到控制環(huán)節(jié)，即首先實現(xiàn)從高速擋到 零零 檔的自動制動停車，然后再實現(xiàn)從零檔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(shè)置有電磁制動器處于松閘的狀態(tài)下防止）設(shè)置有電磁制動器處于松閘的狀態(tài)下防止“貨物自貨物自 由

33、由 跌落跌落”的保護(hù)。的保護(hù)。 （10）設(shè)置有電磁制動器線圈處于剎車狀態(tài)下防止中、高）設(shè)置有電磁制動器線圈處于剎車狀態(tài)下防止中、高 速檔堵轉(zhuǎn)的保護(hù)。速檔堵轉(zhuǎn)的保護(hù)。 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 課 件 2021-7-5 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)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(diào)速起貨機控制系統(tǒng)一、交流恒功率變極調(diào)速起貨機控制系統(tǒng) 圖圖9-6是國產(chǎn)交流變極調(diào)速起貨機控制電路原理圖是國產(chǎn)交流變極調(diào)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.

34、控制電路分析控制電路分析 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 課 件 2021-7-5 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 風(fēng)機起動 失壓,過熱保護(hù) 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 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 課 件 2021-7-5 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 1. 起貨機控制電路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，使起貨機按指令）利用主令控制器發(fā)出控制信號，使起貨機按指令 的要求工作。的要求工作。 （2）電機的起動和調(diào)速環(huán)節(jié)。）電機的起動和調(diào)速環(huán)節(jié)。 （3）制動環(huán)節(jié)。）制動環(huán)節(jié)

35、。 （4）保護(hù)環(huán)節(jié)。）保護(hù)環(huán)節(jié)。 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 課 件 2021-7-5 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 2. 控制電路分析控制電路分析 （1）準(zhǔn)備（主令控制器置零位）準(zhǔn)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三）主令控制器手柄從下降第三檔直接扳到上升第三 檔或反之檔或反之 （9）保護(hù)

36、環(huán)節(jié)及其功能）保護(hù)環(huán)節(jié)及其功能 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 課 件 2021-7-5 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 二、恒轉(zhuǎn)矩交流三速起貨機的線路分析二、恒轉(zhuǎn)矩交流三速起貨機的線路分析 恒轉(zhuǎn)矩交流三速電動起貨機的特點是，中高速之間為恒轉(zhuǎn)矩交流三速電動起貨機的特點是，中高速之間為 恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，并且高速也可以提升額定負(fù)載。防止重恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，并且高速也可以提升額定負(fù)載。防止重 載高速運行的保護(hù)裝置可以省去，這樣使得控制線路載高速運行的保護(hù)裝置可以省去，這樣使得控制線路 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(chǎn)廠家及船東采用恒轉(zhuǎn)矩型式交流三速目前，國外生產(chǎn)廠

37、家及船東采用恒轉(zhuǎn)矩型式交流三速 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(chǎn)的恒，為西門子公司生產(chǎn)的恒 轉(zhuǎn)矩交流三速起貨機的控制電路原理圖。轉(zhuǎn)矩交流三速起貨機的控制電路原理圖。 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 課 件 2021-7-5 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 課 件 2021-7-5 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 1 1基本結(jié)構(gòu)及參數(shù)基本結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)數(shù)：額定轉(zhuǎn)數(shù)：1760/870/200r/min1760/870/200r/min； 額定功率

38、：額定功率：38/19/4.4KW38/19/4.4KW； 負(fù)載持續(xù)率：負(fù)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噸重噸重 物，提升物，提升5 5噸貨物時其速度為噸貨物時其速度為37.5/18.5/3.137.5/18.5/3.1 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(shè)備與系統(tǒng) 課 件 2021-7-5 輪機工程學(xué)院船電系

39、輪機工程學(xué)院船電系 2控制電路分析控制電路分析 （1）手柄置零位（準(zhǔn)備）手柄置零位（準(zhǔn)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(zhuǎn)矩控制）逆轉(zhuǎn)矩控制 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 課 件 2021-7-5 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 3控制線路中的保護(hù)環(huán)節(jié)控制線路中的保護(hù)環(huán)節(jié) （1）短路保護(hù)）短路保護(hù) （2）失壓保護(hù)）失壓保護(hù) （3）起貨電動機的過載保護(hù)）起貨電動機的過載保護(hù) （4）風(fēng)機過載保護(hù)：）風(fēng)機過載保護(hù)： （5）應(yīng)急停車）應(yīng)急停車 （6）吊桿電動機過

40、載保護(hù)）吊桿電動機過載保護(hù) （7）聯(lián)鎖保護(hù)）聯(lián)鎖保護(hù) 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 課 件 2021-7-5 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 第四節(jié)第四節(jié) 錨機和系纜設(shè)備的電力拖動與控制錨機和系纜設(shè)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(jù)船舶類型及布置有多種多樣，機與絞纜機的型式根據(jù)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

41、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。 全部起錨過程見圖全部起錨過程見圖9-8。 起錨過程中電動機的典型負(fù)載圖見圖起錨過程中電動機的典型負(fù)載圖見圖9-9。 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 課 件 2021-7-5 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 在圖在圖9-9中：中： 第第I階段：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

42、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 小；小； 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(shè)備與系統(tǒng) 課 件 2021-7-5 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 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 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 課 件 2021-7-5 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)院船電系 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(shè)備與系統(tǒng) 課 件 2021-7-5 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)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

43、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(yīng)設(shè)置自動逐級延時起在錨機和絞纜機的控制系統(tǒng)中應(yīng)設(shè)置自動逐級延時起 動電路和應(yīng)急保護(hù)電路。動電路和應(yīng)急保護(hù)電路。 2電動機應(yīng)具有足夠大的過載能力，應(yīng)能滿足任何一種電動機應(yīng)具有足夠大的過載能力，應(yīng)能滿足任何一種 起錨狀態(tài)所需要的最大轉(zhuǎn)矩，并且能在最大負(fù)載力矩起錨狀態(tài)所需要的最大轉(zhuǎn)矩，并且能在最大負(fù)載力矩 下起動（在下起動（在30min內(nèi)允許起動內(nèi)允許起動25次）。次）。 3電動機在堵轉(zhuǎn)情況下能承受堵轉(zhuǎn)電流時間為電動機在堵轉(zhuǎn)情況下能承受堵轉(zhuǎn)電流時間為1min （堵轉(zhuǎn)力矩為額定力矩的兩倍），在堵轉(zhuǎn)時，對直流而（堵轉(zhuǎn)力矩為額定力矩的兩倍），在

44、堵轉(zhuǎn)時，對直流而 言，應(yīng)能使電動機自動轉(zhuǎn)到人為機械特性上運行，對言，應(yīng)能使電動機自動轉(zhuǎn)到人為機械特性上運行，對 交流而言，應(yīng)能自動轉(zhuǎn)換到低速運行。交流而言，應(yīng)能自動轉(zhuǎn)換到低速運行。 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 課 件 2021-7-5 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)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，要求電為滿足必須的起錨速度和拉錨入孔時的低速，要求電 動機有一定的調(diào)速范圍，一般要求在動機有一定的調(diào)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(fù)載，所以要求控制系在電動拋錨時，由于是位能性負(fù)載，所以要求控制系 統(tǒng)必須具有穩(wěn)定的制動拋錨功能，勻速拋錨

45、。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(yīng)能連續(xù)工作電動機起動次數(shù)不宜過于頻繁，應(yīng)能連續(xù)工作 30min30min，且要滿足，且要滿足30min30min內(nèi)起動內(nèi)起動2525次的要求。次的要求。 船舶電氣設(shè)備與系統(tǒng) 課 件 2021-7-5 輪機工程學(xué)院船電系輪機工程學(xué)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(yīng)能滿足在給定航區(qū)內(nèi)，單錨破土后，電力拖動裝置應(yīng)能滿足在給定航區(qū)內(nèi)，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(yīng)具有獨立的電動機驅(qū)動，其液壓管路電動液壓錨機來應(yīng)具有獨立的電動機驅(qū)動，其液壓管路 應(yīng)不受其它甲板機械的管路影響。鏈輪與驅(qū)動軸之間應(yīng)應(yīng)不受