Федеральное агентство морского и речного транспорта
Федеральное государственное образовательное учреждение
Высшего профессионального образования
Морской государственный университет
Имени адмирала
Кафедра ЭОС
Электроприводы грузовых лебедок
Владивосток 2015
Содержание
Введение
1. Электроприводы палубных грузовых механизмов
2. Электропривод грузовых лебедок и кранов
3. Электроприводы механизмов судовых систем
4. Схемы управления электроприводов судовых систем
1. Электроприводы палубных грузовых механизмов
Судовые грузоподъемные механизмы (лебедки и краны) по ряду общих признаков классифицируются следующим образом:
1) по характеру выполняемых операций они подразделяются на: а) грузовые лебедки и краны, предназначенные для переработки генеральных грузов, т. е. грузов, перевозимых в упаковке или таре, а также для переработки леса и сыпучих грузов; б) лебедки и краны, предназначенные для специализированных операций – шлюпочные, буксирные, траловые и т. д.
2) по передаточному механизму различаются лебедки и краны с механическим и гидравлическими передачами;
3) по системе управления лебедки и краны делятся на грузоподъемные механизмы с контроллерным и релейно-контакторным управлением электроприводом, а также с управлением по системе Г – Д или посредством магнитных усилителей и статических преобразователей;
4) по роду тока различаются грузоподъемные механизмы с электроприводом постоянного и переменного тока.
Требования, предъявляемые к электроприводам грузоподъемных устройств. Эксплуатационные показатели судов транспортного флота в значительной степени зависят от производительности грузовых операций, которая, в свою очередь, во многом зависит от характеристик и надежности работы судовых грузоподъемных механизмов.
К современным грузовым лебедкам и кранам предъявляется ряд требований как технического, так и эксплуатационно-экономического характера. Основными из них являются:
а) достаточно высокая производительность грузовых операций (до 50 ц/ч с номинальным грузом и до 70–80 ц/ч с половинным грузом);
б) необходимый диапазон изменения рабочих скоростей, достаточный для оперативной и безопасной работы с различными грузами;
в) высокая надежность электропривода, под которой понимается обеспечение безотказной работы в течение разгрузки (или погрузки) судна;
г) простота схемы и конструкции;
д) простота и удобство обслуживания, минимальный уход при эксплуатации;
е) минимальное отрицательное влияние пусковых токов и двигателя на судовую сеть;
ж) минимальные мощность электропривода и расход электроэнергии;
з) минимальная стоимость оборудования и площадь, необходимая для его размещения на судне.
В большинстве случаев высокая производительность, способствуя сокращению погрузочно-разгрузочных paбoт и продолжительности стоянки судна в портах, значительно улучшает экономические показатели эксплуатации всего судна в целом. Поэтому естественно, что требование высокой производительности во многих случаях является доминирующим. Высокой производительности грузовых операций добиваются тремя путями:
1) обеспечением достаточной скорости подъема. Обычно она колеблется в пределах 0,2–1,0 м/с (12–66 м/мин). Более высокие скорости для судовых устройств нерациональны вследствие малой высоты подъема грузов. Увеличение скорости подъема выше 50–60 м/мин перестает влиять на продолжительность всего цикла и не способствует увеличению производительности даже в том случае, если за счет увеличения мощности двигателей обеспечить достаточные ускорения, которые позволили выходить на максимальную скорость.
При погрузке судна проходимые грузом пути по мере заполнения трюма изменяются и достижение высоких скоростей становится все более затруднительным. За короткий путь перемещения груза по высоте исполнительный двигатель не успевает достигнуть полной скорости.
Для получения более гибкой системы управления наряду с максимальной скоростью судовые лебедки имеют несколько промежуточных скоростей. Особенно важно иметь устойчивые малые, так называемые установочные скорости подъема и спуска, а также ограничение выбегов при торможении. Значения устойчивых посадочных скоростей определяются из условия гарантии сохранности груза как эквивалентные скорости падения груза с некоторой высоты. В отечественной практике посадочные скорости обычно составляют 9–10 м/мин (эквивалентны скорости при высоте падения 1,0–1,1 мм), однако возможны посадочные скорости до 15 м/мин. Обычно судовые лебедки постоянного тока имеют не менее четырех положений скорости;
Таким образом, разгон двигателя происходит по трем механическим характеристикам, последовательно проходя через точки 0–1–2–3–4–5.
Остановка электропривода производится нажатием кнопки стоп SBС.
3. Электроприводы механизмов судовых систем
На современных судах электропривод вспомогательных механизмов силовых установок и судовых систем должен обеспечивать:
1) надежность действия и простоту обслуживания;
2) легкость пуска;
3) возможность дистанционного управления и автоматический пуск в зависимости от режима работы установки;
4) высокую экономичность работы при нормальном режиме и при регулировании;
5) легкость регулирования;
6) минимальные массу и габариты.
Регулированием производительности насоса или вентилятора добиваются оптимального режима его работы, соответствующего режиму работы системы. У насосов это может быть достигнуто дросселированием со стороны нагнетания или всасывания, обратным перепуском жидкости, изменением частоты вращения двигателя, изменением хода поршня, параллельным или последовательным соединением насосов; у вентиляторов – заслонкой, регулированием частоты вращения двигателя, последовательным или параллельным их соединением.
В судовых установках прибегают к дросселированию нагнетания (так как это способ наиболее простой, хотя и не экономичный), параллельному или последовательному соединению насосов и изменению частоты вращения электродвигателя.
Практически большинство центробежных насосов и вентиляторов малой мощности работает с постоянной частотой вращения, и их производительность регулируется дросселированием. Для насосов и вентиляторов большой мощности, особенно если они предназначены для работы в течение длительного времени при пониженной производительности, регулирование производительности осуществляется изменением частоты вращения – более экономичный способ, чем дросселирование.
Регулирование частоты вращения насоса электродвигателем постоянного тока можно осуществлять путем изменения сопротивления в цепи якоря, изменением тока в цепи возбуждения, а также изменением напряжения на якоре с помощью управляемого преобразователя.
Частоту вращения электродвигателя переменного тока можно регулировать изменениями сопротивления в цепи ротора, частоты питающей сети, напряжения на зажимах статора и применением многоскоростных двигателей.
При регулировании частоты вращения введением сопротивления в цепь якоря двигателя возникают потери, непропорциональные снижению частоты вращения, так как момент двигателя снижается пропорционально квадрату, а потребляемая мощность – пропорционально кубу частоты вращения.
Регулирование частоты вращения изменением тока возбуждения обычно сводится к повышению частоты вращения по сравнению с номинальной. Если насос должен длительно работать с частотой вращения, составляющей 80–100% номинальной, то целесообразно регулировать ее изменением тока возбуждения.
Регулирование частоты вращения изменением частоты тока питающей сети является наиболее выгодным для асинхронных двигателей. Если напряжение двигателя меняется пропорционально квадрату частоты, то двигатель будет работать с оптимальными показателями. Однако основным недостатком такого регулирования является необходимость установки специального преобразователя, частота которого должна меняться в зависимости от необходимых пределов регулирования.
. Схемы управления электроприводов судовых систем
Для дистанционного пуска двигателя или автоматического пуска привода в функции параметра, определяющего работу установки, преимущественное распространение получили релейно-контакторные схемы управления. Дистанционное управление при автоматическом пуске осуществляется с помощью кнопочного поста от любого типа измерительного устройства.
Для пуска прямым включением в сеть применяются магнитные пускатели. Они обеспечивают возможность пуска двигателя мощностью 1,7–55,0 кВт при напряжении 380 В. Магнитный пускатель состоит из трехполюсного контактора, двух тепловых реле и встроенного или дистанционного кнопочного поста.
Тепловая защита отключает двигатель, когда ток перегрузки превышает 1,2 номинального, в течение 20 мин после длительной работы при номинальном токе. При семикратном токе перегрузки с холодного состояния пускатель срабатывает примерно через 5 с, что необходимо учитывать при пуске двигателя насосов или вентиляторов с большим маховым моментом, когда время разгона может превышать 5 с. Таким образом, необходимо правильно выбирать тепловое реле, иначе оно отключит двигатель до окончания пуска.
На рис. 4.1 в качестве примера приведена схема автоматического пуска двигателя в функции изменения давления, где КК – тепловые реле; КДmax и КДmin – н. з. и н. р. контакты реле давления; КП – промежуточное реле; КМ – линейный контактор.
