电动锚绞机自张紧系统
船用锚绞机工作原理
船用锚绞机工作原理
船用锚绞机工作原理:
船用锚绞机是用来操作和控制船舶锚链的设备。
其工作原理如下：
1. 电动机或液压动力系统：船用锚绞机通常由电动机或液压动力系统驱动。
电动机可通过电源提供动力，液压动力系统则通过液压油液进行驱动。
2. 齿轮传动系统：电动机或液压动力系统通过齿轮传动系统将动力传递给主动轴。
主动轴上安装着齿轮，通过齿轮的转动，主动轴将动力传输到进一步驱动绞车部分。
3. 绞车部分：主动轴将动力传输到绞车部分，绞车部分通常由绞盘（绞绳滑轮）和张紧器组成。
绞盘上绕绕着船舶锚链或绳索，当主动轴带动绞盘转动时，锚链或绳索将被拉动或释放。
4. 控制系统：船用锚绞机通常配备有控制系统，用于控制动力传输和操作。
控制系统通常包括控制面板、按钮、开关或遥控器等。
5. 瞬时断电保护：为了保证安全，船用锚绞机通常配备有瞬时断电保护装置。
当外部电源异常中断或其他紧急情况发生时，该装置将自动切断电源，停止绞机的运行。
总结：船用锚绞机通过电动机或液压动力系统驱动，通过齿轮传动系统将动力传递至绞车部分，通过绞盘将锚链或绳索拉动
或释放。
控制系统用于操作和控制，而瞬时断电保护装置可以确保安全。
胶带输送机自动张紧系统设计
胶带输送机自动张紧系统设计
胶带输送机自动张紧系统通常包括以下几个组成部分：
1. 动力传动系统：包括电机、减速机、轴和链轮等组件，用于驱动胶带输送机运行和张紧。
2. 张紧装置：包括张紧轮、张紧杆和张紧弹簧等组件，用于保持胶带的适当张紧度，防止胶带过松或过紧。
3. 传感器：如张力传感器或位置传感器等，用于检测胶带的张力或位置信息。
4. 控制系统：包括电气控制器和编程控制器等组件，用于监测胶带的张紧度和位置，并自动调节张紧力度，以确保输送机的正常运行。
设计胶带输送机自动张紧系统的步骤如下：
1. 确定胶带的使用要求和输送机的工作环境，包括输送物料的重量、速度和工作温度等因素。
2. 设计和选择适当的动力传动和张紧装置，以确保胶带的适当张紧度和长期稳定性。
3. 配置传感器和控制系统，采用适当的算法和控制策略，以实现自动调节张紧力度和位置，并保证输送机的高效稳定运行。
4. 进行系统的详细设计和模拟仿真，根据实际工作场景进行调试和优化，确保系统性能符合规定要求。
5. 进行系统集成与测试，并进行现场运行验证，确保系统的稳定性和可靠性。
刮板输送机链条自动张紧系统的研究与应用
3051 前言随着我国开采年限的增加，煤矿开采的重点逐步向着覆存条件复杂的煤层进行转移，这无疑对煤矿机械设备的可靠性提出一定的要求。
刮板输送机作为煤矿重要的运输设备，其运行性能的可靠与安全直接影响着矿井的正常生产[1]，由于工况环境较为恶劣使得刮板输送机的链张紧系统极易出现故障引起的损坏，所以对刮板输送机张紧系统进行研究是十分重要的，此前张晋虎[2]为解决矿山刮板输送机链条张力检测系统精度差、易损坏、耗能大的问题，给出了新型张力检测系统。
通过无线电磁信号的传输采集刮板的张力，再将张力显示于LCD显示器，从而实现刮板链条张力的实时检测。
发现，设计方案能够满足链条张紧需求。
本文基于电流法对刮板输送机的链条张紧系统进行优化研究，为提升矿井开采效率做出一定的贡献。
2 电流法原理分析刮板输送机作为一种挠性连续运输设备，刮板链是其重要的牵引部件，其工作原理是将刮板与链条进行固定，组合而成刮板链，将刮板链的敞开部分放置于溜槽位置，当驱动电机开始运行时带动链条进行运转，从而使得刮板开始运转，将装载的煤矸石运输至机头位置卸载，完成刮板输送机工作任务。
电流法也可称呼为无传感器故障诊断法，通过检测异步电机的电流变化，从而实现异步电机与外部设备的故障诊断。
当机械发生故障时，此时的旋转方向的振动发生较为明显，使得相连轴系的振动频率出现一定的波动，波动按照形式一般分为自由扭转和强迫扭转，本文主要分析强迫扭转，发生强迫扭转最为重要的原因是由于刮板轴系的载荷出现变动，振动通过传递使得驱动电机出现振动。
对基于电流法链条张紧进行研究时首先需要建立异步电机转子和负载扭转模型，模型如图1所示。
图1 异步电机转子和负载扭转模型如图1所示，J 1为电机的转动惯量，N.M.s -2；T L 为轴的耦合扭矩，N.M；J 2为轴系的转动惯量，N.M.s -2；Te为电机的空气扭矩，N.M；θ1θ2为转子的位移，ω1ω2为角速度。
所以电机与轴系的动态方程表达形式如下所示：e21..-T K J =+）（θθθ式中：K 代表刚度，N/m；J 为转动惯量，N.M.s -2；将上式进行进一步转换，得到如下公式：LT T J =+e ..θ电机的力矩可以表示为：nP T N /975.0e =式中：n 为电机的额定转速，r/s；PN为电机的额定功率kW；可以看出，模型为电流、电压、转速、力学参数等共同组成的耦合系统，在系统运行过程中，当设备发生扭转振动时，此时的传动扭矩TL 周期性波动，相当于迫振系统。
锚机、绞缆机电力拖动控制系统PPT课件
手柄在零位时，将电源开关SA闭合，合
上空气断路器QS，由于手柄在零档时主令控
手
制器的触点只有SA1一路接通，此时KA2线圈
柄0
通电自锁触头闭合，控制线路有电。为其它
位
操作做准备。 .
15
空气断路器 QS
电源开关 SA
起锚 抛锚 3210123
手柄扳到起锚1档：主令触点SA2、SA4和
SA7三路接通，SA2使起锚（正转）接触器KM1
起
SA5使注K：M4∵-2中、、4-高1先速后是通不电同，的锚两机套电绕动组机，进切入
锚2
换中时速允起许锚同。时通电，但从中速到高速的切换，
档
必须等电机转速确. 实达到中速后才行。 17
空气断路器 QS
电源开关 SA
起锚 抛锚 3210123
K手T2柄延扳时到使起过锚流3继档电：器增K加A1S投A6入闭，合是，为∵了KT1
.
5
锚机其它工况说明
船舶抛锚时有两种情况：—— 抛锚工况： 1. 水深不大时，直接松开制动器，锚自由下落，靠锚和锚链自重进行抛
锚； 2. 海水较深时，则锚自由下落的速度较大，为了较好地控制下落速度也
为了防止起锚困难和损坏设备，应该采取电气制动的方法，使锚下落的速度 恒定。 电气制动的方法有： —— 1. 能耗制动；2. 再生（回馈、发电）制动。—— 通常采用再生制动（节能）。 应急起锚工况：—— 1. 定义：深水抛锚时，由于水深锚抛不到底，需将锚 拉起，找合适地方再抛。∵此时锚链最长（约200米左右），起锚负载转矩 最大。2.一般定义：在电动机热继电器动作后，由于情况紧急通过应急起锚 按钮短接热继电器进行的起锚。
使 到K高A速3动才作行，。退回.中速运行。
锚绞机恒张力液压系统原理
锚绞机恒张力液压系统原理A constant tension hydraulic system is essential for the operation of an anchor winch. 这种系统能够确保绞盘在工作过程中始终保持恒定的张力，从而保证船舶在锚地停泊时的稳定性。
The hydraulic system works by using hydraulic fluid to transmit power from the pump to the winch. 液压系统利用液压传动来实现动力的传递。
When the anchor winch is in use, the hydraulic pump generates high-pressure fluid, which is then directed towards the winch motor. 在绞盘使用过程中，液压泵产生高压液体，然后将其传送至绞盘马达。
This high-pressure fluid is used to turn the winch drum, allowing the cable or rope to be wound in or let out with a constant tension. 这种高压液体驱动绞盘滚筒旋转，使绞盘能够在放出或回收缆绳时保持恒定张力。
Without a constant tension hydraulic system, it would be difficult to control the speed and tension of the cable or rope as it is being wound or unwound. 若没有恒张力液压系统，很难控制缆绳在放出或回收时的速度和张力。
In addition to providing constant tension, the hydraulic system also helps in controlling the speed at which the cable or rope is wound or unwound. 除了提供恒张力外，液压系统还有助于控制绞盘在放出或回收缆绳时的速度。
φ56组合锚绞机恒张力液压控制系统的设计与分析
４ ） ５ ６组合 锚 绞机 恒 张 力液 压控 制 系统 的设 计 与分 析
周 忠 旺 ，赵 林 林
（ 江 苏财 经职 业技 术 学院机 械 与 电子 工程 系，江 苏淮安 ２ ２ ３ ０ ０ ３ ）
摘要 ：通过分析液压组 合锚 机工作状 态 ，设计锚机 主泵控制系统和辅泵控制 系统。主泵控制 系统设计 采用手动 比例复 合阀控制马达转速 ，调节收 （ 放 ）缆速度 ；采用单 向顺序 阀作平衡 阀，防止在放缆 时因转速过快而脱 缆 ；使用 ３个 高压球 阀，确保左右两侧主泵正常运行 。辅 泵控 制系统设 计采用溢流阀控制缆绳 张力 ，采用补油装 置控制 马达 反转转速 ，手动二 位 四通换 向阀控制主泵和辅泵 的工作状态 ，使系统运行可靠 。
ｈ ｙ ｄ ｒ ａ ｕ ｌ ｉ ｃ ｃ ｏ ｍｂ ｉ ｎ ｅ ｄ ｗ ｉ ｎ ｄ ｌ ａ ｓ ｓ ．Ｔ ｈ ｅ ｍａ ｉ ｎ ｐ ｕ ｍｐ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｗ ａ ｓ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｅ ｄ ｂ ｙ ａ ｄ ｏ ｐ ｔ ｉ ｎ ｇ ａ ｍａ ｎ ｕ ａ ｌ ｐ ｒ ｏ ｐ ｏ ｒ ｔ ｉ ｏ ｎ ｅ ｒ ｔ ｏ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｍｏ ｔ ｏ ｒ ｓ ｐ ｅ ｅ ｄ
ＺＨＯＵ Ｚｈｏ ｎ ｇ ｗａ ｎｇ．ＺＨＡＯ Ｌ ｉ ｎ ｌ ｉ ｎ
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第17卷 第9期 中 国 水 运 Vol.17 No.9 2017年 9月 China Water Transport September 2017收稿日期：2017-07-07作者简介：张剑平（1984-），男，上海德瑞斯华海船用设备有限公司 中级工程师，研究方向为滚装通道系统。
电动锚绞机自张紧系统张剑平，冷 绪（上海德瑞斯华海船用设备有限公司，上海 200093）摘 要：本文依据实际项目设计经验及实践应用总结，论述了电动锚绞机的自张紧控制系统，包括自张紧系统应用工况。
张力检测设备工作原理及在电动锚绞机上的安装方式，张力信号采集与变换，PLC 转换计算与自动张紧逻辑控制等内容。
关键词：电动锚绞机；称重传感器；自张紧系统中图分类号：U664 文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2017）09-0146-03一、前言在过去的数十年内，电气控制与自动化技术飞速发展且日臻成熟，并且已广泛应用于各类工业产品与实际生产中，先进的控制及自动化技术能显著提高工业生产效率与安全性。
如今对设备可靠性与安全性要求极高且最为传统的船舶行业，也逐步融合了电控技术的发展与应用。
作为船舶中必不可少的甲板机械，锚绞机的技术也在不断发展推进，拥有更精确控制且自动化程度更高的电动锚绞机开始崭露头角。
电动锚绞机可用于散货船、集装箱船、滚装船、多用途船、军船、海工船等，已经占到锚绞机市场的约50%，并有进一步上升的趋势，随着电动锚绞机的不断广泛应用，为设备提供实时监控，使链缆的操作都在允许的安全范围内，保证船舶系泊时的安全性和可靠性显得尤为重要。
同时，自动张紧功能在锚绞机的使用也越来越普遍。
本文介绍了TTS 电动锚绞机的自张紧控制系统。
二、自张紧控制介绍通常一条船舶由2台锚机及若干台绞车组成，船舶的船型，大小及功能决定了绞车的数量，位置与额定的速度和拉力。
绞车的一个主要功能是系泊，即船舶靠岸时，绞车卷筒上的纤维绳一端系到码头的桩上固定，通过绞缆筒收紧缆绳，使缆绳带有一定的张力连接船体与码头，令船舶能稳定停靠而不至被潮汐或浪潮的作用导致船体移动而撞击或远离码头。
此时船舶位置较为固定，易于人员上下船和船舶装卸货。
船舶在长时间停靠时水流或涨落潮依然会使船舶相对码头的固定桩有移动，此时缆绳上的张力可能受此影响增大或减小，如果任由张力变化而不加干涉有可能导致缆绳破断或张力过松导致船舶位置偏离的情况，因此保持张力的稳定尤为重要。
所以大多数船舶的绞车要求配备自张紧功能，要求系泊时绞车能根据缆绳张力变化适时调试绞车卷筒收放，使张力稳定在一个理想值，具体而言就是预设一个张力值，当缆绳张力变大时，绞车放绳，释放张力达到预设值，当缆绳张力过小时，绞车收绳，同样使张力回到预设值。
且以上的控制全部由系统自动化完成，不需要人为干预，这样不仅节省一个人力，且可靠性高，不存在人为的疏忽或误操作的可能。
由于船舶系泊可能高达数小时甚至数天，因此自张紧功能非常实用。
同时这种通过传感器反馈信号来适时启动绞车电机调整张力的方式不仅安全可靠，同时电机属于间歇性偶尔启动，对船舶电网的负荷和节能角度考虑也是一个优点。
三、张力传感器的工作原理要实现自张紧功能必须在绞车上安装一个张力传感器，用以采集实时缆绳张力信息，以此与预设张力比较差值，当差值超过许可范围时调整缆绳松紧，维持缆绳设定张力。
此方法应用了工业自动化中的闭环控制原理。
TTS 锚绞机所配张力传感器为应变式传感器，应变式传感器是利用电阻应变效应做成的传感器， 是常用的传感器之一。
应变式传感器的核心元件是电阻应变计（应变片）。
该类传感器结构简单，尺寸小，重量轻，使用方便，性能稳定可靠，分辨率及灵敏度高，价格又便宜，工艺较成熟。
因此在航空航天、机械、化工、建筑、医学、汽车工业等领域有很广的应用。
传感器采用销轴式安装方式（见图1），结构简单，受力直接。
当传感器受力面受到外载力，产生轻微机械形变，贴着受力面上的金属应变片随着产生轻微形变，根据“电阻应变效应”其电阻值也随之改变。
传感器内由2个固定电阻和2个应变式可变电阻组成惠斯登电桥回路（见图2）。
在激励电压保持不变的情况下，应变电阻的阻值变化会使输出信号电压产生线性变化，但由于电阻应变片感受应变后，产生的电阻变化十分小，所转换的电信号也是十分微小.为了将这样的微小信号放大到普遍模拟指示仪表或PLC 所能接受的量级.需要采用信号放大电路将微电阻变化率转换成电压或者电流的变化，因此系统通过后端的放大板将微弱信号放大并滤波，形成4-20mA 的模拟量信号。
由此通过应变式力传感器与放大板将力信号转换成可用电信号并输出到控制系统中。
同时力信号与电信号的转换必须具备灵敏度高和线性度好的特点。
第9期 张剑平等：电动锚绞机自张紧系统 147图1 销轴式传感器 图2 惠斯登电桥回路 四、传感器的安装与布置TTS电动锚绞机的传动结构如图3所示，电机输出轴连接行星减速机，行星减速机的输出再与齿轮箱内的两级齿轮相连实现减速与扭矩传递，齿轮箱的出轴带动卷筒旋转。
测力传感器则安装在行星减速机外壳上的传力杆上。
当卷筒负载产生变化时，整个传动机构的受力随之改变，此时测力传感器也承载着行星减速机这一端的负荷。
由于行星减速箱属于传动系统中相对的高速低扭矩端，因此传感器受力较小，其外形尺寸与制造成本也较低。
传感器在工作时处于减速箱内齿轮油飞溅的环境，因此防护等级须达到IP67以上，同时额定工作量程完全覆盖锚绞机的正常工作受力，传感器本身还有安全过载和极限过载能力，确保传感器在连续工作时不会因疲劳受力或偶然的意外冲击力对设备产生损伤。
传感器信号放大板安装在电机上方，由防护等级为IP56的接线盒保护电气元件的水密性。
传感器电缆经减速箱内部穿出到放大板接线盒完成接线。
此设计确保电缆长度较短，使电缆阻抗对于传感器的电压信号不会产生明显影响，且电缆走线能防水防机械破坏，保证设备在露天甲板的可靠运行。
图3 TTS电动锚绞机的传动结构图五、PLC的自张紧控制1．自张紧控制启动给定电动锚绞机的操作基本源都在甲板上的机旁和舷边主令控制器上，因此主令控制器上有启动自张紧系统的控制按钮和选择张力预设值的选择开关。
根据工况需要，张力预设值被分为若干档位。
当缆绳已有一定张力后，切换自张紧档位开关，选择预设张力。
即启动自张紧模式，当实际张力高于预设张力达到一定差值时，绞车放缆启动，通过释放缆绳来降低张力，当张力降到预设值，绞车停止。
同样，当实际张力相比预设值过低时，绞车收揽，提升张力，在达到预设值后停止。
如此绞车处于自张紧模式下，实际张力会在预设值的上下一定合理范围内移动，既保持了张力的平稳安全，又保证电机不用频繁启动，提高能效。
图4是自张紧控制FB功能块图4 自张紧控制FB功能块程序段1：自张紧信号继电器触点输出，提供给船舶驾驶台信号程序段2：自张紧模式启动程序段3：自张紧模式启动的禁止条件程序段4-13：自张紧模式下张力过低启动卷筒收揽或张力过高启动卷筒放缆的控制逻辑程序段14：自张紧模式下超时警报程序的15：自张紧模式故障信号输出。
2．自张紧控制逻辑满足如下条件：（1）系统操作准备就绪（2）选择开关切换至自动系泊模式（3）锚绞机模式开关在绞车位置（4）PLC读取来自张力传感器放大板输出的缆绳张力值大于20%（5）当前无禁止自张紧功能的故障报警则激活自动系泊功能148 中 国 水 运 第17卷 若如下任一情况出现时，则自张紧功能复位； （1）出现必须终止自张紧的锚绞机故障 （2）紧停（3）PLC 首次上电扫描（4）锚绞机模式开关不在绞车位置 （5）自动系泊时操作超时 （6）关闭操作台操作 （7）系统操作准备未就绪 （8）系统切换至非自动系泊模式 3．禁止自张紧模式运行的故障信号 （1）电机过温报警 （2）电压供电故障报警 （3）张力传感器信号故障 （4）制动器打开故障 （5）紧停（6）自动系泊状态操作超时 六、结束语根据现有项目经验和市场分析，电动锚绞机的市场占有率在逐步上升，当船市企稳船价回升后，电动锚绞机的需求有望进一步扩大。
自张紧功能在电控系统强大的电动锚绞机平台上可以被轻松集成。
作为船舶靠岸后一个非常实用的功能，越来越多的船舶锚绞机提出了该项技术要求。
未来有望成为锚绞机的标配。
且该控制方式对工程船移船绞车或其他卷扬类设备的张力控制中同样具有参考意义。
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（2）对于船舶横摇、纵摇及组合运动三种运动形式，本算例船舶纵摇运动产生的起重机动载荷最大。
（3）对于在风力不大于蒲氏2级所定义的海况条件下港区或遮蔽水域作业的起重机，其风载荷对支撑结构的强度和刚度影响不大。
（4）起重机基座处的等效倾覆力矩为支撑结构的主要破坏载荷，弯曲变形为支撑结构主要变形模式。
（5）起重机作业工况下，最危险的作业方位为起重臂沿着船长和船宽方向。
（6）起重机在放置工况下，起重臂最危险的放置方向为沿船长和船宽方向，最安全的放置方向为与船宽方向夹角为45°附近。
因此建议在甲板布置空间允许的条件下，将起重臂放置设施安装在起重臂与船宽方向夹角为45°的方向上。
（7）起重机在放置工况下，船舶运动的惯性载荷受起重机的位置影响，距离船舶漂心和船舶重心的距离越大载荷越大，因此在满足起重机使用要求的条件下，将起重机布置尽量靠近船舶纵向和横向的中心位置对支撑结构偏于安全。
参考文献[1] 张超，纪肖，凌伟.起重机基座支撑结构强度分析[J].船海工程，2014，43（6）：54-59.[2] 欧宝贵，朱加铭.材料力学[M].哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社，1997.[3] 陈攀，刘志忠，范明伟.多用途船绞车、锚机基座及支撑船体结构强度计算分析[J].船海工程，2015，44（6）：13-17.[4] 中国船级社.船舶与海上设施起重设备规范[S].北京：人民交通出版社，2007.[5] 陈铁云，陈伯真.船舶结构力学[M].上海：上海交通大学出版社，1991.[6] 孙丽萍.船舶结构有限元分析[M].哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社，2007.。