第九章 船舶电力拖动设备.docx

第九章船舶辅机电力拖动学习目的知识目标：1、 初步了三相异步电动机的启动方式2、 能看懂三相异步电动机的各种启动电路3、 了解三相异步电动机的换向电路与手自动切换电路4、 初步了解起货机、锚机、绞缆机对电力拖动的基本要求5、 初步了解舵机对电力拖动的基本要求及操舵方法能力目标：1、 识别三相异步电动机的基本控制电路，懂得各控制元件的作用2、 能识别，判断三相异步电动的典型控制电路3、 初步对起货机、锚机、绞缆机、舵机的工作电气原理有所了解第一节船舶辅机电力拖动基本控制电路船舶电力拖动是船舶电气设备的一个重要组成部分一般情况下电力拖动用电约占船舶 电网的70%〜90%，电力拖动的形式和性能在一定程度上反应船舶电气设备的水平船用 辅机很多都是通过三相电动机进行拖动控制的，本节重点讲解异步电动机基本控制电路，我 们了解了三相电动的控制也就大致了解了大部分辅机是如何拖动的为了使电动机能够按照设备的要求运转，需要对电动机进行控制电动机的控制电路通图9-1最简单三相电机控制电路常由电动机、控制电器、保护电器与生产机械及传 动装置组成传统的电动机控制系统主要由各种低 压电器组成，如图9-1所示为一个最简单的三相电 动机控制电路。

用一个闸刀开关控制电动机的起动和停机，用 三相熔断器对电动机进行短路保护，这个简单的电 路就具有对电动机进行控制和保护的基本功能，但 只能进行手动控制自动控制电路由各种开关、继 电器、接触器等电器组成，它能够根据人所发出的控制指令信号，实现对电动机的自动控制、保护和监测等功能一、点动、连续控制和多地点控制1、三相异步电动机的点动控制电路生产机械常常需要试车或调整，有些机械设备在运行过程中，必须要有人监视，如机舱图9-2三相异步电动机点动控制盘车机、行车和甲板上的舷梯起落机等都 需要点动控制图9-2为最简单的点动控 制电路该电路只要按SB启动按钮，接触器 线圈通电，主触头闭合，电动机启动转动, 松开按钮SB，电动机停止运转，这种控 制称为点动控制2、三相异步电动机连续控制电路大多数鼠笼式电动机的连续控制是[| |][门」 卜代图9-3三相异步电动机连续运转控制采用磁力起动器进行控制磁力起动器是用来 远距离控制和保护鼠笼式电动机的最简单的成 套电器它由电源开关、熔断器、按钮、交流 接触器和热继电器等组成图9-3是单向（不 可逆式）磁力起动器控制线路图启动电动机时，先将电源开关QK闭合当按下启动按钮SB2时，交流接触器线圈KM通电，吸合衔铁使KM主触头闭合，电动机M与三相电源接通启动。

同时，与SB2并联的KM辅助触头也闭合当松开SB2时，接触器 线圈仍然保持通电，电动机M继续运转当需要停止电动机M时，按下停止按钮SB]，接 触器线圈KM失电，KM主触头断开，电动机M停转，控制线路恢复图上状态，准备下次 工作在上图中，接触器动合辅助触点KM在起动按钮SB2松开后，仍能保持闭合通电，这 种功能叫做自锁这种具有自锁功能的控制电路叫自锁电路接触器中起自锁作用的触点（如 KM）叫做自锁触点该控制线路具有失压（欠压）保护、过载保护和短路保护等基本功能3、多地点控制为了操作方便，某些设备往往要求在两个或两个以上地点对它都能进行操作，例如，机舱的许多泵要求既能在机旁操 纵，又能在集中控制室操纵实 现这一要求的就是多地点控制， 只要将两个或多个启动按钮和 停止按钮分别组成并联和串联 电路即可，如图9-4所示二、三相异步电动机正反转 控制L3图9-4多地点控制电路图图9-5三相异步电动机的正反转控制19-5所示，接触器KM控制 电动机正转；接触器KM控 制电动机反转如果两个接触器同时工 作，从主电路中可见，电源 将发生短路所以对这类控 制线路在设计方面最根本的 要求是：必须保证两个接触 器不能同时工作。

能实现这Q3 FUiL1 —h L z —II IL 一 1厂-| p-FU1SBi RKffi] I _I EMzl在生产上往往要求运动部 件可向正反两个方向运动例如，锚机的抛锚和起锚，起货机的提升和下降等为了实现正 反转，只要将电动机电源的任意两相接线对调即可用两个接触器就能实现这一要求如图图9-6三相异步电动机的正反转2一要求的控制线路称为互锁控制如图9-6所示，将KM»HKM2的常闭辅助触头分别串联到对方线圈电路中实现电气互锁 除了电气互锁外，还常设有机械互锁如图9-6所示，采用双层按钮，进一步增强了互锁的 可靠性和操作的灵活性三、三相异步电动机连锁控制图9-7两台电动机的连锁控制生产机械或生产自动 线都是由许多部件组成 的不同的运动部件之间 是互相联系的，但又是互 相制约的例如，船舶主 空压机正常工作时，需要 冷却水进行冷却，所以要 求冷却水压力建立后才能 启动空压机这种要求可 以用图9-7所示的连锁控制线路来实现四、水柜典型自动控制电路船用压力水柜随着用水量的变化，水、气空间容积在变化，即液位高度和气压都在变化水位上升，气的空间高度减小，气压增加，如果不考虑漏气损耗，气压大小显然是与水位高低成正比例的，高限水位对应着高限压力，底限水位对应着低限压力。

因此，对于像这样的密封容器式的双位液位高度的控制，可以采用双位压力的控制方式也就是说对于压力水泵来说，要求当水位低于低限时，电动机起动，补水；当水位到达高限时，电动机停止那么我们可 以通过密闭水柜，将水位高低转换为压力信号，通过压力继电器（SP）实现水位自动控制（双位控制）如图9-8所示SP（H）为高限压力常闭触点，当水位高于高限时动作（断开）当水位低于高限时复位（闭 合）；SP（L）为低限压力常开触点，当水位低于低限时动作（闭合）；当水位低于低限时复位 （断开）第二节 船舶甲板机械电力拖动及其电气控制当今各类运输船舶通常将锚机、绞缆机和起货机称为船舶甲板机械当然各类工程船舶 上的移船绞车，捕鱼船的拖网机，救捞船的尾拖缆机都属于运输船舶的绞车类和起货机类 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 压控制回路一、起货机（一）、起货机的类型及运行特点船舶起货机的类型很多依据拖动方式来分，有电力拖动起货机和电动液压起货机两种 从机械结构的形式来分，主要有吊杆式、回转式（克令吊）和行走（门吊）式起货机几种类 型电动起货机主要由以下三个部分构成：电动机；减速箱和离合器组成的传动机构及卷筒； 电磁/机械刹车装置与吊杆等。

1 •吊杆式起货机吊杆式起货机有单杆式和双杆式两种单杆式电动起货机是一种具有电动回转和变幅的 起货机，如图9-9 （a）双杆式电动起货机是采用两台起货机在起货过程中相互配合进行工 作的，如图9-9 （b）图9-9单杆电动起货机（a）双杆电动起货机（b）单杆电动起货机有三台电动绞车：一是提升和下降货物的升降绞车；二是吊杆升降的变 幅绞车；三是吊杆回转的回转绞车有两个主令控制器：一个主令控制器用来提升和落货;另一个主令控制器有特殊的结构，将变幅与回转控制合用在一个手柄上操作，可按要求同时 控制吊杆的升降和回转这种起货机操作灵活平稳，并且可减少吊杆千斤索的伸缩次数，从 而减轻工作强度，提高工作效率双杆电动起货机是采用两台起货机在起货过程中相互配合 进行工作的，在运行时，吊杆不动，货物水平移动起货电动机是重复短期工作，周期性有 规律的运转，所以起货机电动机一般采用专用的重复短期制一个周期的工作时间一般不超 过10分钟2、回转式电动起货机回转式起货机(克令吊)它包括提升、变幅和回转三个主要机构其拖动方式可采用电动机拖动，也可以用电动液压装置拖动如图9-10,是克令吊结构示意图，图中1是提升机构电动机,2是变幅机构电动机，3是旋转机构电动机。

通常可操作两个机构同时运转，也可以操作三个机构同时工作二) 、船舶起货机电力拖动的基本要求1. 提高生产率生产率是起货机的重要指标，以每小时的起货量(t/h)表示，加快提升货物的速度可提 高起货机生产率，但从安全生产的角度来看，提升速度越高越不安全为了提高生产率，必 须合理确定额定起货速度提高空钩速度可以缩短起货周期、提高生产率因为空钩高速时 造成生产事故的可能性较小，一般起货机空钩运行速度比额定起货的速度高出许多对电动 起货机选用飞轮惯量(GD2)小的电动机以缩短系统的起动和制动时间也是提高生产率的一 项有效措施2. 对调速范围的要求调速范围是起货机的另一重要指标起货电动机在运行过程中，既有空钩高速，又有重 载低速，要求较广的调速范围一般直流起货机调速范围为10:1,调速性能良好；交流起货 机的调速范围为7:1，基本上也能满足起货的调速要求而液压起货机的调速由液压控制实 现，拖动电动机本身不需要调速3•对电动机型式的要求电动起货机必须选用防水式、重复短期工作制的电动机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复励电动机以承受冲击负载，并且能适应轻载高速、 重载低速的工况。

对交流起货机，宜选用起动力矩大、转差率高而起动电流较小的深槽式（或 双笼式）的变极调速笼式异步电动机，也可选用绕线式异步电动机对发电机-电动机（G-M） 系统的起货机，宜选用具有差复励绕组的发电机，使电动机获得适用于起货机的下坠特性 此外，要选用转动惯量小的专用电动机，使起动和制动过程中的能耗降低4．对控制电路的要求⑴电动起货机采用三档调速控制，并能实现正反转运行⑵对电动机设置短路、过载、绕组过热、失压欠压、缺相保护环节等⑶采用主令控制器实现运行操作，以保证起货机操作灵活，工作可靠⑷电动机要求有通风机进行强制冷却,并设置风道的风门对风机和起货电动机之间的联 锁控制⑸设置从零档至上升（或下降）高速档的自动延时起动控制，以防止快速操作引起电动 机过大的冲击电流以及起货机过大的机械冲击⑹从高速档回零档停车时设置有三级自动制动控制：电气制动（再生制动）、电气与机 械联合制动以及机械制动⑺对于恒功率调速的电动机，中、高速档设置有重载不上高速的控制环节：当额定负载 （重载）时，既使主令手柄扳至上升高速档，电动机也只能运行于中速档；若电动机运行于 高速档时出现重载，则应自动回到中速档⑻设置“逆转矩”控制环节，即首先实现从高速挡到零档的自动制动停车，然后再实现从 零档到反向高速档三级延时起动的自动过程。

⑼设置有电磁制动器处于松闸的状态下防止“货物自由跌落”的保护⑽设置有电磁制动器线圈处于刹车状态下防止中、高速档堵转的保护二、锚机、绞缆机（一）、锚机、绞缆机的类型及运行特点锚机系缆机械是船舶必需配备的重要甲板机械，它们主要用来使船舶安全地停泊于锚地 或系泊于码头锚机与绞缆机的型式根据船舶类型及布置有多种多样，如卧式锚机（带系缆 滚筒）、立式锚机、立式系缆绞机和卧式绞缆机等全部起锚过程如图9-11 （a）起锚过程 中电动机的典型负载图如图 9-11（b）过程分析：第I阶段：收起躺在水底的余链阶段，锚链的拉力是不变的;第II阶段：随着悬链形状的改变，拉力变大，直到锚破土；第III阶段：锚破土；第w阶段：收锚出水，随着锚链长度减小，拉力成正比减小;丸 I. 丸图9-11起锚过程示意图（a） 起锚阻力矩曲线（b）第V阶段：收锚入孔，是将锚拉入并紧固于锚链孔中关于定位锚机的起锚是由抛锚工作艇完成的，一般是利用该艇的主机推力来起锚二）、锚机、绞缆机械对电。