第0506章甲板機械的自動控制

第5章甲板機械的特點及驅(qū)動與控制方式§5-1船舶甲板機械的特點及驅(qū)動與控制方法§5-2船舶電力拖動系統(tǒng)的分類§5-3船舶起貨機的類型及特點§5-4電動起貨機的構造和運轉(zhuǎn)特性§5-1船舶甲板機械的特點及驅(qū)動與控制方法船舶普通都把錨機，絞纜機，起貨機和甲板起重設備統(tǒng)稱為甲板機械。目前，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)。重點論述電動錨機、電動絞纜機、電動起貨機及其控制系統(tǒng)。其次引見電動液壓錨機、絞纜機和起貨機的根本任務原理。船舶甲板機械的驅(qū)動方式有電動式和液壓式兩大類。其相應的控制回路為電氣控制回路和液壓控制回路。在電氣控制回路中，目前有些船舶曾經(jīng)把可編程邏輯控制器和單片機引入控制系統(tǒng)中來，使得控制系統(tǒng)更為可靠，操作也更方便。在液壓控制回路中，目前為了提高系統(tǒng)的自動化程度，大多采用電子技術和液壓技術相結合的電液復合系統(tǒng)，使得電動液壓控制系統(tǒng)在船舶甲板機械的驅(qū)動及控制方面有了進一步的開展。1．電動甲板機械電力拖動及控制的甲板機械的種類很多。它們的特點、根本性能及對電力拖動要求是:〔1〕對電站的要求甲板機械中有的電動機單機功率占發(fā)電機容量的比重較大，所以拖動電動機的起動、制動、運轉(zhuǎn)形狀都要思索到船舶電網(wǎng)參數(shù)的變化。電動甲板機械以任務制區(qū)分.對于錨機、絞纜機而言，它們屬于短時任務制。因系泊絞纜機和錨機存有較大的峰值載荷，尤其錨機“破土〞瞬間，其拉力峰值高達額定負荷的1.8倍，因此要求電動機有較大的起動力矩和堵轉(zhuǎn)力矩。船用起貨機和大型重吊，能在額定負荷情況下，延續(xù)運轉(zhuǎn)30min，且能在1.5倍超載情況下，穩(wěn)定運轉(zhuǎn)2min，起動轉(zhuǎn)矩可達額定力矩值的2.5倍。對起貨機來說，它為反復短時任務制。雖然載荷穩(wěn)定，但電動機也需求較大的起動轉(zhuǎn)矩，同時它為周期循環(huán)間歇作業(yè)，因此對電動機負載繼續(xù)率有明確要求。船用起貨機假設配備冷卻安裝，也可滿足長期運轉(zhuǎn)要求?！?〕調(diào)速要求甲板機械要求調(diào)速的主要有起貨機、錨機和絞纜機等，但這幾種設備對于電力拖動的各項調(diào)速目的的要求并不高。普通要求調(diào)速范圍在1:8-1:10左右。至于特性的硬度、靜差率以及動態(tài)性能方面的目的都沒有特殊的要求。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?！?〕任務的可靠性要求高甲板機械及其機電設備的高可靠性運轉(zhuǎn)，這是由船舶的特殊性所決議的。除了要求它們可靠運轉(zhuǎn)外，日常管理和維護還要方便，一旦發(fā)生不測缺點，那么要求受損傷部分能迅速恢復和切除，盡最大能夠堅持供電和繼續(xù)運轉(zhuǎn)?！?〕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：①通用性同一用途的設備具有同一規(guī)格，以保證良好的互換性。②抗干擾性目前為了提高船舶自動化程度，減輕勞動強度，改良安裝的性能，故采用了電子設備和電力半導體器件，可編程控制器和單片機等。因此必需求抑制各種干擾對電子設備的不良影響，保證系統(tǒng)正常任務。③環(huán)境條件要求機電設備能接受船舶在航行中發(fā)生的振動和沖擊力，環(huán)境溫度的變化也在思索之內(nèi)。5起貨機對電力拖動控制的根本要求消費率是起貨機的重要目的，“重載低速、輕載高速〞6對電動機型式的要求電動起貨機必需選用防水式、反復短期任務制的電動機以順應甲板任務條件。直流起貨機，普通采用起動力矩大而機械特性軟的復勵電動機以接受沖擊負載，并且能順應輕載高速、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(或雙籠式)的變極調(diào)速籠式異步電動機，也可選用繞線式異步電動機。對發(fā)電機—電動機〔G—M〕系統(tǒng)的起貨機，宜選器具有差復勵繞組的發(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(或飛輪慣量GD2)小的公用電動機，使起動和制動過程中的能耗降低?！?-2船舶電力拖動系統(tǒng)的分類電力拖動種類繁多，以任務電流制式劃分，可分為直流和交流兩大類;以電力拖動中有無電流變換安裝劃分，詳細劃分見表所示。船舶上的調(diào)速機械，如電動起貨機、錨機等，目前主要采用交流變極調(diào)速和直流調(diào)速拖動系統(tǒng)。前者的調(diào)速性能不如后者，但對船舶機械調(diào)速系統(tǒng)的要求，根本上是可以滿足。另外，鼠籠式變極電動機構造簡單，維護方便，所以船舶上運用較多。目前，大功率晶體管及可控硅在船舶上運用越來越多。采用可控整流器—電動機系統(tǒng)，可以省去直流發(fā)電機及其原動機，控制系統(tǒng)直接由船舶交流電網(wǎng)供電使整個系統(tǒng)變得簡單、可靠。因此，近年來也被不少船舶所采用。電力拖動甲板機械，不論采用哪一種方式，歸結起來只需兩種運轉(zhuǎn)形狀：一種是相對穩(wěn)定形狀，另一種是過渡形狀。分析研討船舶甲板機械電力拖動系統(tǒng)的任務過程，必需抓住電動機的機械特性和船舶甲板機械的機械特性?！?-3船舶起貨機的類型及特點船舶起貨機的類型很多。根據(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。從機械構造的方式來分，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。電動起貨機的優(yōu)點是便于實現(xiàn)自動化和遙控，并且本身振動、噪音較小?？刹捎枚嚯妱訖C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電力拖動提出的要求。因此可設計成緊湊的電力拖動系統(tǒng)。電動起貨機的缺陷是電氣線路較為復雜，在管理和維護方面有一定的要求。電動液壓起貨機的優(yōu)點是調(diào)速平滑，能實現(xiàn)無級調(diào)速，加速時間短，有良好的制動才干，不需求電磁制動器。由于它的調(diào)速和換向是在液力機械中進展的，電動機維持恒速不變，因此可采用普通鼠籠式異步電動機，使其控制線路簡化。它的缺陷是任務效率低，制造精度要求高，油路管道系統(tǒng)復雜，一旦管路破損和漏油不易修復?！?-4電動起貨機的構造和運轉(zhuǎn)特性起貨機由原動機，傳動機構和執(zhí)行機構三部分構成。電動起貨機主要由以下三個部分構成：電動機；減速箱和離合器組成的傳動機構；卷筒和電磁和機械剎車安裝與吊桿等組成的。1．吊桿式起貨機吊桿式起貨機有單桿式和雙桿式兩種。單桿式電動起貨機是一種具有電動回轉(zhuǎn)和變幅的起貨機，見圖。圖中有三臺電動絞車：1是提升和下降貨物的升降絞車；2是吊桿升降的變幅絞車；3是吊桿回轉(zhuǎn)的回轉(zhuǎn)絞車。有兩個主令控制器：一個主令控制器用來提升和落貨；另一個主令控制器有特殊的構造，將變幅與回轉(zhuǎn)控制合在一個手柄上操作，可按要求同時控制吊桿的升降和回轉(zhuǎn)。這種起貨機操作靈敏平穩(wěn)，并且可減少吊桿千斤索的伸縮次數(shù)，從而減輕任務強度，提高任務效率。雙桿式電動起貨機是運用兩臺起貨機，在起貨過程中，相互配合進展任務的，見圖9-2。在運轉(zhuǎn)時，吊桿不轉(zhuǎn)動，貨物程度挪動，靠兩臺起貨絞車同時協(xié)調(diào)任務來完成。單桿式電動起貨機構造圖雙桿式電動起貨機構造圖2回轉(zhuǎn)式電動起貨機回轉(zhuǎn)式起貨機(克令吊)包括提升、變幅和回轉(zhuǎn)三個主要機構。它可采用電動機拖動，也可以用電動液壓安裝拖動。通?？刹僮鲀蓚€機構同時運轉(zhuǎn)，也可以操作三個機構同時任務。3電動起貨機的運轉(zhuǎn)特點及電路控制要求(1)電動起貨機采用三檔調(diào)速控制，并能實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)運轉(zhuǎn)；(2)對電動機設置短路、過載、繞組過熱、失壓欠壓、缺相維護環(huán)節(jié)等；(3)采用主令控制器實現(xiàn)運轉(zhuǎn)操作，以保證起貨機操作靈敏，任務可靠；(4)電動機要求有通風機進展強迫冷卻，并設置風道的風門對風機和起貨電動機之間的聯(lián)鎖控制；第6章船舶直流電動起貨機§6-1直流電動起貨機的類型及特點§6-2三輸出直流G-M系統(tǒng)起貨機§6-3直流電動起貨機電氣設備的常見缺點及排除§6-1直流電動起貨機的類型及特點由于直流電動機有較好的調(diào)速性能，完全能滿足起貨機的要求，所以目前有一些船舶上依然采用直流電動起貨機。1．直流電動起貨機的分類直流電動起貨機大致可分為以下幾種類型：①單輸出直流發(fā)電機電動機〔G-M〕系統(tǒng)起貨機。②雙輸出直流發(fā)電機電動機〔G-M〕系統(tǒng)起貨機。③三輸出直流發(fā)電機電動機〔G-M〕系統(tǒng)起貨機。④帶有磁放大器的直流發(fā)電機電動機〔G-M〕系統(tǒng)起貨機。⑤可控硅控制的電動起貨機。⑥西門子“LIEBHERR〞可控硅控制起貨機等?！?-1直流電動起貨機的類型及特點2．各種類型的直流電動機起貨機的特點單輸出G-M系統(tǒng)起貨機常采用差復激繞組的發(fā)電機。兩臺起貨機械的拖動電動機為直流復激電動機。三相鼠籠式異步電動機作為直流發(fā)電機的原動機，發(fā)電機和電動機的他激繞組由半導體整流器供電，屬于改動電動機電源電壓的調(diào)速系統(tǒng)。由于兩臺發(fā)電機兩端經(jīng)過聯(lián)軸節(jié)聯(lián)接，常稱挑擔式的變流機組.見圖。該系統(tǒng)控制較簡單.

§6-1直流電動起貨機的類型及特點2．各種類型的直流電動機起貨機的特點雙輸出直流發(fā)電機電動機〔G-M〕系統(tǒng)和三輸出直流發(fā)電機電動機〔G-M〕系統(tǒng)的起貨機在交流船上常被采用。雙輸出是指發(fā)電機有兩個輸出電路，供電給兩個電動機，每一輸出電路電壓的大小和方向可獨立控制，互不相關，見圖。而三輸出直流發(fā)電機電動機〔G-M〕系統(tǒng)中發(fā)電機分別向三臺直流電動機供電，組成三套G-M拖動系統(tǒng)，用于回轉(zhuǎn)式〔克令吊〕起貨機，分別完成回轉(zhuǎn)，變幅，起升功能，其控制線路圖見圖所示。而雙輸出被用于雙桿式起貨機中，兩者任務性質(zhì)一樣。特點:MGeG1同軸;Ge直流勵磁機;G1直流雙輸出發(fā)電機;輸出帶兩臺直流電動機§6-2三輸出直流G-M系統(tǒng)起貨機1系統(tǒng)的組成〔見圖6-3，6-4〕系統(tǒng)的主要設備有：一臺三相交流鼠籠式異步電動機M、一臺交流風扇電動機fM及其起動箱;一臺三輸出的直流發(fā)電機；三臺執(zhí)行直流電動機M1，M2，M3；一套整流電路，為其發(fā)電機和電動機提供勵磁〔也有采用勵磁機的〕;三臺電磁制動器;三個主令控制器.整個線路可分為以下幾個主要部分：由滑環(huán)和電阻組成的克令吊的供電線路，這是由于這種起貨機〔回轉(zhuǎn)式〕必需經(jīng)過滑動接觸供電。三相交流鼠籠式異步電動機M的主回路和控制回路；整流勵磁電路。由三輸出發(fā)電機與三臺直流電動機M1，M2，M3組成三套G-M系統(tǒng)主回路。由主令控制器1MK，2MK，3MK與電阻器一同組成的三套G-M系統(tǒng)的勵磁控制回路。另外設有釣鉤、繩索限位等維護電路?！?-2三輸出直流G-M系統(tǒng)起貨機2系統(tǒng)任務原理三輸出直流發(fā)電機G-M系統(tǒng)的任務原理與雙輸出G-M系統(tǒng)根本一樣。雙輸出G-M系統(tǒng)多用于雙桿起貨機中，而三輸出G-M系統(tǒng)被用在旋轉(zhuǎn)式〔克令吊〕起貨機中，來分別拖動三種不同運轉(zhuǎn)方式的機構，所以對三輸出G-M系統(tǒng)的輸出功率，調(diào)速性能等方面有一定的要求?！?〕提升機構的G-M系統(tǒng)由三輸出發(fā)電機A1，A2兩端輸出〔見圖6-3右〕，與執(zhí)行電動機M1組成提升機構的G-M系統(tǒng)，經(jīng)過主令控制器1MK，控制發(fā)電機磁場電阻和電動機M1的磁場電阻來得到五種運轉(zhuǎn)速度。合上三相電源主開關K1〔見圖6-3左〕，按下起動按鈕1Q，使主接觸XC控制線圈得電，主觸頭閉合，三相異步電動機起動運轉(zhuǎn)，同時冷卻風機接觸器fC有電，觸頭閉和，風機運轉(zhuǎn)。按下主令控制器面板上的起動按鈕2Q〔見圖6-4上〕，使失壓繼電器LYJ得電，一對觸點自鎖，另一對觸點閉和后，使控制線路得電。即失壓后控制電路失電?！?-2三輸出直流G-M系統(tǒng)起貨機2系統(tǒng)任務原理當主令控制器手柄扳到上升一檔時〔即1MK〕，使得1ZC線圈有電吸合，勵磁回路接通，同時1C1線圈得電吸合，把勵磁回路的全部電阻都串入，此時勵磁電流最小，所以發(fā)電機輸出的電壓低。由于電壓低，使得電動機M1在低速運轉(zhuǎn)。同時1MK7使1ZDC線圈得電，松開電磁制動器。逐檔扳動主令控制器1MK手柄至二、三、四檔，就使得1C2，1C3，1C4分別得電，來短接不同的勵磁回路電阻，使發(fā)電機電壓升高，電動機轉(zhuǎn)速也升高?！?-2三輸出直流G-M系統(tǒng)起貨機當扳到上升第五檔時〔即1MK6〕，發(fā)電機的磁場無變化，但1MK6使1FLC失電，使常開觸點斷開，串入電動機的勵磁回路，使電動機弱磁〔電動機反電勢降低〕升速，即第五檔是由改動電動機勵磁電流來到達高速的。當發(fā)生負載大于30%的額定負載情況時，1QLJ1負載繼電器動作，使得1FLC得電，常開觸點閉合，短接，使系統(tǒng)回到第四檔運轉(zhuǎn)。同理，下降第五檔是使2FLC失電，進展弱磁升速，當負載大于額定負載的25%時，1QLJ2負載繼電器動作，使1FC2得電短接，使系統(tǒng)回到第四檔運轉(zhuǎn)?！?-2三輸出直流G-M系統(tǒng)起貨機當把手柄從第五檔快速回到零位時，由于電動機及其機械負荷具有一定的慣性，不能立刻停車，此時電動機就成了發(fā)電機，當電動機的兩端電壓為175伏時，電氣制動控制繼電器ZDJ動作，其常開觸點閉和，構成了制動器線圈的放電回路，延遲剎車動作，使電動機繼續(xù)處在能耗制動形狀，同時，也防止制動器在高速形狀下制動，延伸制動器摩擦片的運用時間。當發(fā)生過載時，1GLJ動作，使1ZC失電，使上升操作功能失效，防止發(fā)電機和電動機遭到損傷。本系統(tǒng)設有機構終點維護安裝。當?shù)蹉^下降時，假設吊鉤落地，繩索放松時，限位開關XXK動作，使1FC失電，那么發(fā)電機的磁場和制動器1ZDQ失電，系統(tǒng)停頓運轉(zhuǎn)，起到維護作用。另外，還設有吊鉤最高限位開關XWK?！?-2三輸出直流G-M系統(tǒng)起貨機回轉(zhuǎn)機構的G-M系統(tǒng)由三輸出發(fā)電機的A3、A4兩端輸出，與執(zhí)行電動機M2組成回轉(zhuǎn)機構的G-M系統(tǒng)，經(jīng)過主令控制器2MK，控制發(fā)電機的磁場電阻實現(xiàn)調(diào)壓調(diào)速，可得到左、右旋轉(zhuǎn)的各三種不同速度。另外，左、右回轉(zhuǎn)各有一個極限位置的維護，由限位開關ZXK和YXK來完成。變幅機構的G-M系統(tǒng)由三輸出發(fā)電機的A5、A6兩端輸出，與執(zhí)行電動機M3組成變幅機構的G-M系統(tǒng)。經(jīng)過主令控制器3MK，來控制發(fā)電機的磁場電阻，完成縮幅和伸幅的功能。要留意縮幅和伸幅不同，伸幅時電動機運轉(zhuǎn)在再生制動形狀?！?-2三輸出直流G-M系統(tǒng)起貨機3．常見缺點及處置方法〔1〕上升、下降環(huán)節(jié)的常見缺點上升和下降各檔都不任務。首先應檢查零壓繼電器LYJ能否動作。假設變幅和回轉(zhuǎn)操作都有呼應的話，闡明LYJ，勵磁電源，控制電源都是正常的。假設LYJ動作了，而且各調(diào)速繼電器都動作，系統(tǒng)還不能起動，就闡明勵磁回路中電源部分有缺點，需求檢查熔斷器6FU∽11FU，變壓到勵磁繞組1TQG之間能夠有斷路。當LYJ正常動作，勵磁電源也正常，還不能起動的話，就應檢查M1兩端能否有電壓，有電壓那么發(fā)電機部分無問題，缺點出在電動機，假設無電壓，應檢查發(fā)電機部分，假設發(fā)電機有電壓輸出，這時應檢查主回路能否有斷路的地方。§6-2三輸出直流G-M系統(tǒng)起貨機3．常見缺點及處置方法〔2〕出現(xiàn)有高速無低速或有低速無高速缺點的檢查和處置。這種缺點普通是由調(diào)速電阻斷路引起的，假設調(diào)速電阻都是好的，那么應思索調(diào)速繼電器控制回路，繼電器的觸點開閉不到位，也會出現(xiàn)有的檔不來?！?〕運轉(zhuǎn)中電動機忽然停轉(zhuǎn)。當出現(xiàn)這種缺點時，首先應改動操作方式，判別能否限位開關動作。假設限位開關任務形狀正常，就應檢查主回路，其次檢查改動極性方向的接觸器能否任務正常?！?〕電磁制動器缺點檢修起貨機在運轉(zhuǎn)過程中，起動、停頓相當頻繁，所以電磁制動器出現(xiàn)缺點的頻率也較高，例如，電磁制動器控制器控制回路發(fā)生斷路和短路，時間繼電器任務形狀的變化，都將會呵斥電動機堵轉(zhuǎn)的景象。又如在摩擦片碎裂或彈簧斷裂和錯位，會呵斥制動器釋放不到位，使之制動效果變差，嚴重者呵斥電動機堵轉(zhuǎn)等景象?！?-3直流電動起貨機電氣設備的常見缺點及排除起貨機是船舶的重要甲板機電設備。這些設備年年暴露在外，假設保養(yǎng)和維修跟不上，難于保證正常運用。因此按照船舶機電設備管理規(guī)范，必需定期進展保養(yǎng)和維修，盡量減少缺點發(fā)生率，延伸其運用壽命。1.對直流電動起貨機的電氣設備進展檢查和保養(yǎng)的幾個主要方面：〔1〕要定期查測電機及控制電路的絕緣電阻，使絕緣電阻到達所要求的最低限制〔2MΩ〕。一旦發(fā)現(xiàn)絕緣電阻太低，要立刻進展烘潮。要留意檢查電氣設備的水密情況，發(fā)現(xiàn)水密不良應立刻采取封堵措施?！?〕做好電機、電器的清潔保養(yǎng)任務，確保繼電接觸器的觸頭接觸良好，及電機整流子的清潔?！?〕堅持電磁制動器處于良好的運用形狀，調(diào)整好電磁制動器的間隙，而且保證間隙要均勻?！?-3直流電動起貨機電氣設備的常見缺點及排除2.直流電動起貨機的常見缺點及處置方法如下：〔1〕主令控制器電源開關合上，但電動機不能起動或起動后達不到額定轉(zhuǎn)速。查找缺點的緣由及方法可按以下步驟進展：①電源沒送上或者熔斷器斷路，需檢查電源及其回路，查測熔斷器。②電刷與整流子接觸不良或根本就沒有接觸上，需調(diào)理彈簧或改換碳刷，并進展清潔。③電刷不在中性線上，檢查確認后，重新調(diào)正電刷位置。④電樞電壓低于額定值，提高〔發(fā)電機或整流電源〕電壓。⑤電動機軸上負載過大，或傳動安裝機械卡死，需檢查傳動安裝或減小電動機的負載。⑥電磁剎車沒松閘或剎車片間隙太小和變形，查測剎車間隙，檢查剎車線圈，排除線圈的開路和短路缺點。⑦電樞線圈各聯(lián)接線中有無短路或接地景象，需查測排除之。⑧磁場線圈短路或接地時，也會出現(xiàn)電動機不能起動或轉(zhuǎn)速低?！?-3直流電動起貨機電氣設備的常見缺點及排除2.直流電動起貨機的常見缺點及處置方法如下：〔2〕電動機運轉(zhuǎn)過程中，轉(zhuǎn)速超越正常轉(zhuǎn)速。查找缺點的緣由及處置可按以下步驟進展：①電樞電壓超越額定值，查測確認后，需降低電樞電壓到額定值〔調(diào)發(fā)電機勵磁或可整流安裝的可控硅的觸發(fā)角〕。②電動機勵磁電流減少過多或勵磁電路有短路景象，需查測勵磁電路。③電刷不在中性線上，確認后調(diào)正。④電動機冷卻不好，并勵線圈溫度過高也會使電動機轉(zhuǎn)速升高。⑤檢修后，并勵線圈與串勵線圈接反也會使電動機轉(zhuǎn)速升高。§6-3直流電動起貨機電氣設備的常見缺點及排除2.直流電動起貨機的常見缺點及處置方法如下：〔3〕電動機在運轉(zhuǎn)時溫升過高。查找缺點的緣由及處置可按以下步驟進展：①電動機任務電壓過高，查測確認后，降低電壓至額定值。②電動機超載運轉(zhuǎn)時間過長，應減少負載。③電動機繞組有短路及接地景象，需查測繞組及絕緣電阻。④電動機的通風散熱情況不良，檢查風機和風道。⑤電刷壓力太大，確認后調(diào)理彈簧。⑥整流子短路，檢查、清潔及修繕?！?-3直流電動起貨機電氣設備的