甲板機械電力拖動控制原理分解內容簡介甲板機械主要指起貨機、錨機、絞纜機、艙蓋開關機、舷梯起落機和吊艇機等。本篇重點闡述電動錨機、電動絞纜機、電動起貨機及其控制系統(tǒng)。其次介紹電動液壓錨機、絞纜機和起貨機的基本工作原理。§9.1船舶甲板機械的特點及驅動與控制方法9.1.1甲板機械的特點、驅動及控制方式

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(jīng)引入了可編程控制器和單片機；在液壓控制方式中，目前大多采用電子技術和液壓技術相結合的電液復合系統(tǒng)，使它在船舶甲板機械得到推廣應用。1電動甲板機械船舶甲板機械的工況特點

調速要求

工作的可靠性要求

對電氣設備的要求

一般要求調速范圍在1∶8～1∶10左右甲板機械及其機電設備的高可靠性

通用性抗干擾性環(huán)境條件

船舶甲板機械與船舶電站緊密聯(lián)系

2液壓甲板機械液壓起貨機、錨機和絞纜機優(yōu)點是：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。其缺點是：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。9.1.2船舶電力拖動系統(tǒng)的分類工作電流制式有直流和交流兩大類。

若以電力拖動中有無電流變換裝置劃分，則有單機拖動和調速拖動兩大類型。

直流電力拖動系統(tǒng)有并勵直流電動機或復勵直流電動機單機拖動系統(tǒng)。交流電力拖動系統(tǒng)則多為單機拖動系統(tǒng)，其中鼠籠式異步電動機拖動有恒速運行系統(tǒng)，或采用變極、變頻、調壓、電磁轉差離合器等方法的變速運行系統(tǒng)；而繞線式異步電動機則以轉子串電阻、調壓、晶閘管串級等方法實現(xiàn)調速運行。§9.2起貨機的電力拖動與控制的基本要求9.2.1船舶起貨機的類型及特點船用起貨機從機械機構的型式主要分為吊桿式和回轉式起貨機兩大類。船用起貨機按拖動方式分為蒸汽起貨機、電動液壓起貨機和電動起貨機等幾種類型。吊桿式起貨機又分為單吊桿式和雙吊桿式。單吊桿電動起貨機是一種具有電動回轉和變幅的起貨機，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行工作的。1）吊桿式起貨機

單桿式電動起貨機結構圖

雙桿式電動起貨機結構圖2）回轉式電動起貨機

回轉式起貨機(克令吊)包括提升、變幅和回轉三個主要機構。它可采用電動機拖動，也可以用電動液壓裝置拖動。

通?？刹僮鲀蓚€機構同時運轉，也可以操作三個機構同時工作。

9.2.3起貨機對電力拖動控制的基本要求

提高生產(chǎn)率對調速范圍的要求

生產(chǎn)率是起貨機的重要指標，“重載低速、輕載高速”

一般直流起貨機調速范圍為10:1，調速性能良好；交流起貨機的調速范圍為7:1，基本上也能滿足起貨的調速要求。而液壓起貨機的調速由液壓控制實現(xiàn)，拖動電動機本身不需要調速。

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動機以適應甲板工作條件。直流起貨機，一般采用起動力矩大而機械特性軟的復勵電動機以承受沖擊負載，并且能適應輕載高速、重載低速的工況。對交流起貨機，宜選用起動力矩大、轉差率高而起動電流較小的深槽式(或雙籠式)的變極調速籠式異步電動機，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，宜選用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，要選用轉動慣量(或飛輪慣量GD2)小的專用電動機，使起動和制動過程中的能耗降低。對控制電路的要求

對液壓起貨機而言，控制電路對油泵電動機實施起／?？刂?，并對油泵電動機實施基本的保護。對電動起貨機，控制電路應設有自動起動和分級調速環(huán)節(jié)，并且根據(jù)拖動電機的類型和工作方式設置保護，如以恒功率的工作方式防止重載高速提升，或防止重載超速下降等保護環(huán)節(jié)，在系統(tǒng)發(fā)生故障或在危及安全的場合，能自動采取措施隔離電源，使系統(tǒng)停車。9.2.4電動起貨機的運行特點及電路控制要求

電動起貨機采用三檔調速控制，并能實現(xiàn)正反轉運行；2.對電動機設置短路、過載、繞組過熱、失壓欠壓、缺相保護環(huán)節(jié)等；3.采用主令控制器實現(xiàn)運行操作，以保證起貨機操作靈活，工作可靠；4.電動機要求有通風機進行強制冷卻，并設置風道的風門對風機和起貨電動機之間的聯(lián)鎖控制；5.設置從零檔至上升（或下降）高速檔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：電氣制動（再生制動）、電氣與機械聯(lián)合制動以及機械制動；7.對于恒功率調速的電動機，中、高速檔設置有重載不上高速的控制環(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；8.設置“逆轉矩”控制環(huán)節(jié)，即首先實現(xiàn)從高速擋到零檔的自動制動停車，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；9.設置有電磁制動器處于松閘的狀態(tài)下防止“貨物自由跌落”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、高速檔堵轉的保護?！?.3起貨機的電力拖動控制線路9.3.1交流恒功率變極調速起貨機的控制

HJD型交流變極調速起貨機控制原理電路圖。該起貨機的主要性能如下：起貨重量為1.5噸、3.0噸和5.0噸三種。對應的起升速度為35米／分、40米／分和24米／分。1.5噸起貨機采用JZF-H5型15/15/3千瓦三速交流異步電動機；3噸和5噸起貨機采用JZF-H6型26/26/5.5千瓦三速交流異步電動機。M1交流三速異步電動機M2風機電動機QS隔離開關KMF上升接觸器KMB下降接觸器，KM1低速接觸器KM2中速接觸器KM3高速接觸器KM4風機接觸器KM5制動器線圈限流控制接觸器KA1零壓繼電器KA2中間繼電器KA3負載繼電器ST溫度繼電器S1控制電源開關S2風門開關SB應急強制運行按鈕，SA1-9主令開關的觸點TA電流互感器KT1、KT4、KT5交流時間繼電器KT2、KT3直流時間繼電器YB直流電磁制動器線圈KB制動接觸器9.3.2交流恒轉矩變極調速起貨機的控制

恒轉矩變極調速三相交流異步電動起貨機和前節(jié)所述的恒功率變極調速三相交流異步電動起貨機有所不同，恒轉矩變極調速三相交流異步電動起貨機起動力矩大，但起動電流也大，約為額定電流的5～6倍(恒功率調速電動起貨機約為額定電流的2倍)；恒轉矩電動起貨機高速時的轉矩比恒功率調速電動起貨機大；恒轉矩電動起貨機高速時可提升額定負載而恒功率調速電動起貨機高速時只能提升半載；恒轉矩電動起貨機無需超載保護環(huán)節(jié)，控制電路簡單，維修方便。

b1：應急停止開關b12：風門開關C11：正轉接觸器C12：反轉接觸器C13：低速接觸器C14：中速接觸器C15：高速接觸器C16：風機接觸器C17：制動接觸器S11：電磁制動器d1：低速繞組過載繼電器d2：中、高速繞組過載繼電器d11：失壓繼電器d12：上升繼電器d13：下降繼電器d14：中、高速跳閘繼電器d15：時間繼電器d16：時間繼電器d17：時間繼電器§9.4錨機和系纜設備的電力拖動與控制基本要求

9.4.1錨機運行特點收起沉躺在水底的錨鏈收緊錨鏈拔錨出土收起懸于水中的錨及錨鏈拉錨入錨鏈孔中

3.要求電動機有軟的或下墜的機械特性，其堵轉力矩應為額定力矩的兩倍，以滿足拔錨出土和系纜開始時需要很大的拉力，以克服船舶慣性的要求。1.根據(jù)我國《鋼質海船建造規(guī)范》規(guī)定，錨機電力拖動裝置在規(guī)定的海區(qū)內，應能滿足單錨破土后起雙錨的要求。2.電動機能在最大負荷力矩下起動。要求錨機、絞纜機工作定額應不小于30min，且應滿足30min內起動25次的要求。9.4.2錨機對電力拖動控制的要求

6.為適應甲板上的工作條件和短期工作狀態(tài)，應選用防水式和短期（一般為30min）工作制電機。4.電動機能在堵轉情況下工作1min左右。5.電動機應有一定的調速范圍，要求破土后的起錨速度：單錨不小于12m/min；雙錨不小于8m/min；拉錨入孔時的速度為3～4m/min。9.4.2錨機和系纜設備的電力拖動控制線路

圖所示的是國產(chǎn)交流三速電動起錨機控制線路，用主令控制器控制錨機電動機的起動、制動、調速及反轉。錨機電動機是三速籠式電動機，有兩套繞組：一套為4極高速繞組；另一套是變極繞組，16極低速是D形接法。8極中速是YY形接法，從D形改接成YY形屬于恒功率調速。中、低速級采用直接起動的方法，中速至高速級按時間原則自動延時起動?？刂葡渚哂邢铝斜Ｗo：失壓保護，低速與中速級過載保護，高速級過載保護，接觸器KMF與KMB間及KM1與KM2間有互鎖作為防止電源短路的保護，控制回路用熔斷器作短路保護。高速：獨立的一套4極高速繞組采用星形接法，4U、4V、4W分別接電源，另一套繞組開路。16/8/4極三速二繞組鼠籠式異步電動機有兩套獨立的繞組。一套為4極高速繞組，另一套繞組為中速和低速合用。高速繞組中速：采用雙星形接法為8極，8U、8V、8W分別接電源，16U1、16U2、16V、16W合并短接，4U、4V、4W開路。中速繞組低速：采用三角形接法為16極，16U1、1