第05-06章甲板机械的自动控制

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1、第第5章章 甲板机械的特点及驱动与控制方式甲板机械的特点及驱动与控制方式 5 -1 船舶甲板机械的特点及驱动与控制方法船舶甲板机械的特点及驱动与控制方法 5 -2 船舶电力拖动系统的分类船舶电力拖动系统的分类 5 -3 船舶起货机的类型及特点船舶起货机的类型及特点 5 -4 电动起货机的结构和运行特性电动起货机的结构和运行特性 5 -1 船舶甲板机械的特点及驱动与控制方法船舶甲板机械的特点及驱动与控制方法 船舶一般都把锚机，绞缆机，起货机和甲板起重设船舶一般都把锚机，绞缆机，起货机和甲板起重设备统称为甲板机械。备统称为甲板机械。 目前，船舶的甲板机械大多采用电力拖动自动控制系目前，船舶的甲板机

2、械大多采用电力拖动自动控制系统和电动液压控制系统。重点阐述电动锚机、电动绞缆统和电动液压控制系统。重点阐述电动锚机、电动绞缆机、电动起货机及其控制系统。其次介绍电动液压锚机、机、电动起货机及其控制系统。其次介绍电动液压锚机、绞缆机和起货机的基本工作原理。绞缆机和起货机的基本工作原理。 船舶甲板机械的驱动方式有电动式和液压式两大类。船舶甲板机械的驱动方式有电动式和液压式两大类。其相应的控制回路为电气控制回路和液压控制回路。在其相应的控制回路为电气控制回路和液压控制回路。在电气控制回路中，目前有些船舶已经把可编程逻辑控制电气控制回路中，目前有些船舶已经把可编程逻辑控制器和单片机引入控制系统中来，使

3、得控制系统更为可靠，器和单片机引入控制系统中来，使得控制系统更为可靠，操作也更方便。在液压控制回路中，目前为了提高系统操作也更方便。在液压控制回路中，目前为了提高系统的自动化程度，大多采用电子技术和液压技术相结合的的自动化程度，大多采用电子技术和液压技术相结合的电液复合系统，使得电动液压控制系统在船舶甲板机械电液复合系统，使得电动液压控制系统在船舶甲板机械的驱动及控制方面有了进一步的发展。的驱动及控制方面有了进一步的发展。1电动甲板机械电动甲板机械 电力拖动及控制的甲板机械的种类很多。它们的特点、基本电力拖动及控制的甲板机械的种类很多。它们的特点、基本性能及对电力拖动要求是性能及对电力拖动要求

4、是:（1）对电站的要求对电站的要求 甲板机械中有的电动机甲板机械中有的电动机单机功率单机功率占发电机容量的比重较占发电机容量的比重较大大，所以拖动电动机的所以拖动电动机的起动、制动、运行状态起动、制动、运行状态都要考虑到都要考虑到船舶电网船舶电网参数的变化。电动甲板机械以参数的变化。电动甲板机械以工作制区分工作制区分. 对于对于锚机、绞缆机锚机、绞缆机而言，它们而言，它们属于短时工作制属于短时工作制。因系泊绞缆。因系泊绞缆机和锚机存有较大的峰值载荷，尤其锚机机和锚机存有较大的峰值载荷，尤其锚机“破土破土”瞬间，其拉瞬间，其拉力峰值高达额定负荷的力峰值高达额定负荷的1.8倍，因而要求电动机有较大

5、的起动力倍，因而要求电动机有较大的起动力矩和堵转力矩。矩和堵转力矩。 船用船用起货机和大型重吊起货机和大型重吊，能在，能在额定负荷额定负荷情况下，情况下，连续运行连续运行30min，且能在且能在1.5倍超载倍超载情况下，情况下，稳定运行稳定运行2min，起动转矩起动转矩可可达达额定力矩值的额定力矩值的2.5倍倍。对起货机来说，它为。对起货机来说，它为重复短时工作制重复短时工作制。虽然载荷稳定，但电动机也需要较大的起动转矩，同时它为周虽然载荷稳定，但电动机也需要较大的起动转矩，同时它为周期循环间歇作业，因而对电动机负载持续率有明确要求。船用期循环间歇作业，因而对电动机负载持续率有明确要求。船用起

6、货机起货机如果配备冷却装置，也可满足长期运行要求如果配备冷却装置，也可满足长期运行要求。（2）调速要求调速要求 甲板机械要求调速的主要有起货机、锚机和绞缆机甲板机械要求调速的主要有起货机、锚机和绞缆机等，但这几种设备对于电力拖动的各项调速指标的要等，但这几种设备对于电力拖动的各项调速指标的要求并不高。一般要求求并不高。一般要求调速范围在调速范围在1:8-1:10左右左右。至于特。至于特性的硬度、静差率以及动态性能方面的指标都没有特性的硬度、静差率以及动态性能方面的指标都没有特殊的要求。目前在船用殊的要求。目前在船用交流调速系统中，起货机、锚交流调速系统中，起货机、锚机大多采用变极调速系统机大多

7、采用变极调速系统。有的船舶起货机把可编程。有的船舶起货机把可编程控制器和单片机引入到控制系统中来，使其调速系统控制器和单片机引入到控制系统中来，使其调速系统更为可靠，性能更佳。更为可靠，性能更佳。（3）工作的可靠性要求高工作的可靠性要求高 甲板机械及其机电设备的高可靠性运行，这是由船甲板机械及其机电设备的高可靠性运行，这是由船舶的特殊性所决定的。除了要求它们可靠运行外，日舶的特殊性所决定的。除了要求它们可靠运行外，日常管理和维护还要方便，一旦发生意外故障，则要求常管理和维护还要方便，一旦发生意外故障，则要求受损伤部分能迅速恢复和切除，尽最大可能保持供电受损伤部分能迅速恢复和切除，尽最大可能保持

8、供电和继续运行。和继续运行。（4）对电气设备的要求）对电气设备的要求对船舶的甲板机电设备有以下几点要求：对船舶的甲板机电设备有以下几点要求： 通用性通用性 同一用途的设备具有同一规格，以保证良好的互换同一用途的设备具有同一规格，以保证良好的互换性。性。 抗干扰性抗干扰性 目前为了提高船舶自动化程度，减轻劳动强度，改目前为了提高船舶自动化程度，减轻劳动强度，改进装置的性能，故采用了电子设备和电力半导体器件，进装置的性能，故采用了电子设备和电力半导体器件，可编程控制器和单片机等。因此必须要抑制各种干扰可编程控制器和单片机等。因此必须要抑制各种干扰对电子设备的不良影响，保证系统正常工作。对电子设备的

9、不良影响，保证系统正常工作。 环境条件环境条件 要求机电设备能承受船舶在航行中发生的振动和冲要求机电设备能承受船舶在航行中发生的振动和冲击力，环境温度的变化也在考虑之内。击力，环境温度的变化也在考虑之内。5 起货机对电力拖动控制的基本要求起货机对电力拖动控制的基本要求 生产率是起货机的重要指标，生产率是起货机的重要指标，“重载低速、轻载高速重载低速、轻载高速” 6 对电动机型式的要求对电动机型式的要求 电动起货机必须选用电动起货机必须选用防水式、重复短期工作制防水式、重复短期工作制的电动机的电动机以适应甲板工作条件。以适应甲板工作条件。直流起货机，一般采用起动力矩大而机械特性软的直流起货机，一

10、般采用起动力矩大而机械特性软的复励电动复励电动机机以承受冲击负载，并且能适应以承受冲击负载，并且能适应轻载高速、重载低速轻载高速、重载低速的工况。的工况。 对交流起货机，宜选用起动力矩大、转差率高而起动电对交流起货机，宜选用起动力矩大、转差率高而起动电流较小的深槽式流较小的深槽式(或双笼式或双笼式)的变极调速笼式异步电动机，也可的变极调速笼式异步电动机，也可选用绕线式异步电动机。选用绕线式异步电动机。 对发电机对发电机电动机（电动机（GM）系统的起货机，宜选用具）系统的起货机，宜选用具有有差复励绕组的发电机差复励绕组的发电机，使电动机获得适用于起货机的下坠，使电动机获得适用于起货机的下坠特性。

11、特性。 此外，要选用转动惯量此外，要选用转动惯量(或飞轮惯量或飞轮惯量GD2)小的专用电动机，小的专用电动机，使起动和制动过程中的能耗降低。使起动和制动过程中的能耗降低。 5 -2船舶电力拖动系统的分类船舶电力拖动系统的分类 电力拖动种类繁多，以工作电流制式划分，可分为直流和交流电力拖动种类繁多，以工作电流制式划分，可分为直流和交流两大类两大类;以电力拖动中有无电流变换装置划分，详细划分见表所示。以电力拖动中有无电流变换装置划分，详细划分见表所示。 船舶上的调速机械，如电动起货机、锚机等，目前主要采用交船舶上的调速机械，如电动起货机、锚机等，目前主要采用交流变极调速和直流调速拖动系统。前者的调