船舶电气设备与系统 第九章概要

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9-4，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。 回转式起货机的吊货过程可以用简化的负载图来表 示，见图9-5。图中纵坐标 TL ， TL/ ， TL// 分别为提升机 构，回转机构和变幅机构的电动机轴上的负载力矩， 横坐标为时间t。
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2018/9/13
第九章 船舶甲板机械电力拖动及其电气控制
本章主要讲解内容
第一节 船舶甲板机械的特点及驱动与控制方法 第二节 起货机的电力拖动与控制的基本要求 第三节 起货机的电力拖动控制线路分析 第四节 锚机和系缆设备的电力拖动与控制
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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。
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3．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 舶 的特殊性所决定的。除了要求它们可靠运行外，还 要 方便日常管理和维护，一旦发生意外故障，则要求 鼓 掌部分能迅速恢复和切除，尽最大可能保持供电和 继 续运行。
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4． 对控制电路的要求 （1）电动起货机采用三档调速控制，并能实现正反 转运行。 （2）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。 （3）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。 （4）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。
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（7）t7时间空钩吊上，同时伸距由最大至最小。 （8）t8时间继续吊至需要高度，同时开始回转。 （9）t9时间继续回转至需要位置，同时伸距由最小开始 变大。 （10）t10时间伸距继续变化至最大，同时开始落空钩。 （11）t11时间继续落空钩，直至“到位”。 （12）t12时间为装货，各电动机停止工作。
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二、电动起货机的结构和运行特性 起货机与其他机电设备一样，由原动机，传动机构和 执行机构三部分构成。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。
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4．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：
（1）通用性，同一用途的设备应具有同一规格，以保 证良好的互换性。 （2）抗干扰性，目前电力电子器件在船舶中大量运 用，必须抑制各种电磁干扰、提高电子设备和微 机系统的电磁兼容性以保证这些系统的正常工 作。 （3）环境条件，要求机电设备能承受船舶在航行中发 生的振动和冲击力，以及环境温度的变化。
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第二节 起货机的电力拖动与控制的基本要求
一、船舶起货机的类型及特点 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，主要有吊杆式起货机、回转式起货机 （克令吊）和行走（门吊）式起重机几种类型。
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第九章 船舶甲板机械电力拖动及其电气控制
本章概述 现代船舶一般都把锚机，绞缆机，起货机和甲板起重 设备统称为甲板机械。 船舶的甲板机械大多采用电力拖动自动控制系统和电 动液压控制系统。 船舶航行于海上，它处于与陆地完全不同的工作环境。 机电设备运行的可靠性决定了船舶及海员的安全。因 此要求船舶机电设备必须适应海上各种恶劣情况，如 高温、潮湿和海水的侵蚀、风浪引起的撞击和摇摆。 另外，还要求机电设备操作灵活，维修方便。本篇还 将介绍甲板机电设备的日常维护要点，引入典型实例 来介绍一些常见故障处理方法。
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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。
t1 ~t12是一个工作周期，以后重复上述过程。
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三、船舶起货机电力拖动的基本要求
1．提高生产率
2．对调速范围的要求
3．对电动机型式的要求
4．对控制电路的要求
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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。
JC tg t g tt 100% tg T 100%
式中：tg为一周期内工作时间， t1为一周内的停止时 间。船舶起货机采用的电动机的暂载率一般为15%， 20%，25%，40%。一个周期的时间一般不超过 10分钟。
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图9-1 单杆式电动起货机结构图 返回
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图9-2 双杆式电动起货机结构图
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图9-3双杆吊货时电动机负载图
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由图9-3可见，起货电动机是重复短期工作，所以起 货电动机一般采用专用的重复短期制。这种工作制用 百分数JC值表示，称为暂载率或通电持续率，它表示 在一个周期内，工作时间与一个周期时间T之比。
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2. 电动液压起货机的特点 电动液压起货机能实现无级平滑调速，加速时间短，具 有良好的制动能力，不需要电磁制动器。它的调速和换 向是在液力机械中进行的，而电动机维持恒速不变，因 此可采用普通鼠笼式异步电动机。它的缺点是工作效率 低，制造精度要求高，油路系统复杂，一旦管路破损、 漏油不易修复。
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二、液压甲板机械 甲板起重机大多采用液压传动，锚机、系泊绞缆机和 起货机也有不少是采用液压传动的。 液压起货机、锚机和绞缆机操作方便，工作比较平 稳，可实现无级调速，而且能吸收冲击性负荷和自动 防止过载，并具有良好的制动能力。它们对环境温度 和湿度不太敏感。但它们存在加工精度要求较高，制 造安装比较复杂，维护管理工作量相对大。
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第一节 船舶甲板机械的特点及驱动与控制方法
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。
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图9-4 克令吊结构示意图
1 提升机构电动机 3 旋转机构电动机 2 变幅机构电动机
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TL
提 升 机 构
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t 4+ t 5
t 7+ t 8
t 10 + t11 t
0 t 1+ t 2
表 9-1为甲板机械两种驱动方式的性能及有关情况。
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表9-1
甲板机械两种驱动方式的比较
适用范围
各类工 程船舶 的选用
对船舶电站容量 的要求
起动特 性 加速时 间在 2—4S 内 加速时 间小于 2S
调速特 性
运行特性
制造成 本及可 靠性
技术发 展趋向
1.电动起货机的特点
2.电动液压起货机的特点
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1. 电动起货机的特点 电动起货机系统结构紧凑、振动、噪音较小，便于实现 自动化和遥控；其缺点是电气线路较为复杂，在管理和 维护方面有一定的要求。通常采用多电动机拖动或选用 各种类型电动机的固有特性或人为特性来满足起货机对 电力拖动提出的要求。