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库马克 ES 系列在船舶锚机设备上的应用

时间:2022-08-12 16:25:40来源:深圳市库马克新技术股份有限公司

导语:​采用库马克ES580驱动器在船舶锚机上解决了低频输出力矩不够、遇到复杂海域负载突变而导致报警以及溜钩不稳的现象,实现了以下功能,具有较高的市场推广价值

  船舶锚机是一种大甲板机械设备,用来起锚和抛锚的机械,是必不可缺的一种设备,其作用在于保证船舶安全停泊于水面、系泊于码头等位置。

  1 锚机的分类以及特点

  大致上,船舶锚机分为蒸汽锚机、电动锚机、电动-液压锚机、手动锚机四大类(见表1所示)。

    

船舶锚机分类.jpg

表 1 船舶锚机分类

  根据设备类型的不同,船舶锚机的特点表现为以下几点:

  • 手动锚机:以人作动力,用于锚重不超过25kg的船舶,应有防止手柄打伤人的措施;

  • 蒸汽锚机:以蒸汽为动力,无引起火灾的危险,特别适用于油船; 但效率低、体积大、操作管理麻烦, 在严寒冬天使用时, 要有较长的暖机时间, 并要注意泄放残水;

  • 电动锚机:直流电动锚机:使用性能好、效率高, 但初置费用高, 换相器易产生火花, 维护工作量大; 其中,交流电动锚机:调速性能差,通常只能有级变速(电机变极或利用减速传动机构变档),但成本较低、维护保养简便,使用最普遍;

  • 液压锚机:亦称电动-液压锚机,由交流电机间接驱动,其速度和功率可在广泛范围内实现无级调节,性能良好,目前在新建船舶上使用已日渐增多。

  2 锚机工况结构

  锚机是船舶锚设备的其中一个机械设备。通常来说,

  锚机在锚设备的位置与锚设备的布置构成。

  (1)锚机运行工况包括正常起锚工况和正常起锚过程,具体流程为:

  • 第I阶段:收起躺在水底的余链阶段,电动机轴上负载转矩不变,且较小;

  • 第Ⅱ阶段:随着悬链形状的改变,轴上负载转矩逐渐增大,直到锚破土;

  • 第Ⅲ阶段:负载转矩达到最大,“出土”后突然减小;

  • 第Ⅳ阶段:收锚出水,随着锚链长度减小,负载转矩逐渐减小;

  • 第V阶段: 收锚入孔, 是将锚拉入并紧固于锚链孔中,负载转矩再次有所增大,但不多。

  

锚机运行工况图.png

图 1 锚机运行工况图

  (2)应急起锚工况:

  1、海事局定义: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。因为锚链最长( 约200 米左右),此时起锚负载转矩最大;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。

  抛锚工况:

  船舶抛锚时有两种情况:

  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。

  3 锚机对电力拖动系统的基本要求

  一般来说,锚机对电力拖动系统的基本要求包括以下几个方面:

  (1)在锚机和绞缆机的控制系统中应设置自动逐级延时起动电路和应急保护电路。

  (2)电动机应具有足够大的过载能力,应能满足任何一种起锚状态所需要的最大转矩,并且能在最大负载力矩下起动(在30min内允许起动25次)。

  (3)电动机在堵转情况下能承受堵转电流时间为1min(堵转力矩为额定力矩的两倍),在堵转时,对直流而言,应能使电动机自动转到人为机械特性上运行,对交流而言,应能自动转换到低速运行。

  (4)为满足必须的起锚速度和拉锚入孔时的低速, 要求电动机有一定的调速范围,一般要求在5:1~3:1。

  (5)在电动抛锚时,由于是位能性负载,所以要求控制系统必须具有稳定的制动抛锚功能,匀速抛锚。

  (6)电动机起动次数不宜过于频繁,应能连续工作30min,且要满足 30min内起动25次的要求。

  (7)采用电气和机械联合制动,以便满足快速停车及系缆时具有轻载高速性能。

  (8)电力拖动装置应能满足在给定航区内,单锚破土后,能收起双锚。

  (9)电动液压锚机来应具有独立的电动机驱动,其液压管路应不受其它甲板机械的管路影响。链轮与驱动轴之间应装有离合器,离合器应有可靠的锁紧装置;链轮或卷筒应装有可靠的制动器,制动器刹紧后应能承受锚 链断裂负荷45%的静拉力;锚链轮上必须装有止链器。

  4 锚机的控制系统介绍

  目前国内锚机的新控制方式包括下面两种:

  (1) ) 用PLC实现继电逻辑的升级, 其它基本不作太大的设计改变,电机调速还保留传统的双速或三速,非无级调速形式。

  (2) ) 采用PLC为控制核心, 交流变频调速器进行速度控制,能够实现无级调速;这一控制方式目前已经逐渐成为主流。

  5 锚机的自动控制技术发展方向

  (1)新的控制方式相比传统控制方式能够大幅度提高安全可靠性,维护、维修工作也大幅减少,操作更加人性化。

  (2) PLC本身具有很高的无故障率,提高了系统的安全可靠性,维护查找故障也非常方便,且采用PLC与变频调速器相结合的控制方式, 更能充分发挥变频调速器本身的多功能调速特点, 在硬件线路上较为简单地实现了双速、三速调节; 而读取有关的设备运行参数, 如转速、电流、电压等, 也变得极为方便, 易于检测、显示参数。

  (3) 经济性方面考虑,采用变频调速和 PLC等智能化核心的部件设计、制造的系统无疑要大于一般常规的继电逻辑系统。但对于深水、大功率锚机控制来说,一般的继电逻辑并没有优势可言。综合考虑产品的性能价格比, 采用变频调速的优势更为明显。目前,行业内多数用户对深水和大功率锚机的控制都倾向于采用PLC+变频调速系统的设计思路。

  6 总结

  采用库马克ES580驱动器在船舶锚机上解决了低频输出力矩不够、遇到复杂海域负载突变而导致报警以及溜钩不稳的现象,实现了以下功能,具有较高的市场推广价值:

  • 零速松闸、抱闸,启停稳定;

  • 低频大力矩输出,稳速运行后电流最小化;

  • 响应速度快,大转矩启动,能较好地抑制振动现象;

       • 高过载能力,突升、突降不易引起报警。


标签: PLC变频器

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