Управление электроприводами якорно-швартовных устройств

Назначение и классификация. Якорно-швартовные устройства, предназначенные для выполнения операций по постановке судна на якорь, съемки с якоря, швартовки, различаются: по расположению основного вала — шпили и брашпили, по выполняемым операциям — якорные, швартовные и якорно-швартовные. Брашпили предназначены для якорных и швартовных операций, шпили могут быть якорными, швартовными и якорно-швартовными. Для швартовных операций часто устанавливают специальные швартовные лебедки. Электроприводы этих механизмов различают по системе электропривода (контроллерные, контакторные, Г-Д), по роду тока, по степени автоматизации (обычные и автоматизированные).

На рис. 1, а представлена кинематическая: схема шпиля. Вращение электродвигателя 1 через червячный редуктор 2 передается вертикальному валу, на верхнем конце которого укреплен швартовный барабан 3, имеющий ленточный тормоз и стопор. В электроприводе брашпиля (рис. 1, б) вращение двух исполнительных двигателей 1 через цилиндрический редуктор 3 передается валу с двумя швартовными барабанами 4, далее — через цилиндрическую пару — валу цепных звездочек 6. 

Схемы управления электроприводами шпилей и брашпилей

Для управления электродвигателями якорно-швартовных устройств применяют контроллерные и контакторные схемы.

Наиболее простые контроллерные схемы используют для электроприводов малой мощности, так как при увеличении ее возрастают масса и габаритные размеры контроллеров, затрудняется подвод силовых цепей, увеличиваются усилия, необходимые для манипулирования контроллерами.

Контакторные схемы для двигателей большой мощности обеспечивают автоматизацию процесса пуска, ограничение момента при заторможенном двигателе и снижают усилия, необходимые оператору для управления электроприводом. Недостатками контакторных систем следует считать большую сложность электрических соединений, большие габаритные размеры аппаратуры управления и большую стоимость. Несмотря на это контакторные схемы находят широкое применение на современных судах.

Электроприводы грузовых и якорно-швартовных устройств

На судах внутреннего и морского плавания применяют грузоподъемные устройства различного назначения: грузовые лебедки и краны для погрузочно-разгрузочных операций; оперативные лебедки земснарядов; лебедки и краны для специальных операций: шлюпочные, буксирные, траловые; лифты.

Грузовые лебедки устанавливают на судах, имеющих собственные краны и стрелы. Обычно в крупных портах и пристанях эти операции производят средствами портовой механизации, широко применяют также специальные плавучие краны. Поэтому грузовые лебедки имеются лишь на некоторых судах, в районе плавания которых нет механизированных портов, обеспечивающих выполнение погрузочно-разгрузочных работ.

Судовые грузоподъемные устройства бывают с электродвигателями постоянного и переменного тока. При постоянном токе используют двигатели с последовательным и смешанным возбуждением с мягкой механической характеристикой, наиболее полно удовлетворяющей характеру работы грузоподъемного устройства. Для переменного тока применяют асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым и фазным ротором. Асинхронные двигатели с фазным ротором используют редко, из-за больших потерь энергии в регулирующих реостатах.

Схема тиристорного управления электроприводом шпиля

Схемы электроприводов, построенные по системе генератор — двигатель, обладают хорошими регулировочными характеристиками. Однако для обеспечения работы исполнительных электродвигателей приходится устанавливать приводной двигатель, генератор и возбудитель. Построечная стоимость схемы электропривода растет, обслуживание усложняется.

На рис. 1, а показана тиристорная схема электропривода шпиля, на рис. 1, б — таблица замыканий контактов пульта управления ПУ. Трехфазное питание переменного тока автоматическим выключателем АВ подается на управляемый выпрямительный мост, состоящий из неуправляемых силовых вентилей B1, В2, ВЗ и управляемых вентилей — тиристоров T1, Т2, Т3. Релаксационный генератор (генератор периодических импульсов несинусоидальной формы) управляет степенью открытия тиристоров T1, Т2, Т3, изменяя величину напряжения постоянного тока, подведенного к компаундному электродвигателю.

Контакторная схема электропривода переменного тока якорно-швартовного устройства

Контакторная схема предусматривает управление трехскоростным асинхронным короткозамкнутым электродвигателем с помощью командоконтроллера с тремя рабочими положениями в двух направлениях вращения (рис. 1). Командоконтроллер коммутирует цепи управления контакторов и реле, расположенных в магнитной станции. Контакторы производят переключения в силовой цепи электродвигателя. На статоре электродвигателя имеются три независимые обмотки, каждая из которых включается переводом командоконтроллера из нулевого положения в соответствующее рабочее.

Таким образом, регулирование частоты вращения двигателя выполняется методом переключения числа пар полюсов: трехфазная обмотка каждой скорости имеет разное число пар полюсов.

Схема симметрична (работает одинаково в сторону «Травить» и «Выбирать»), поэтому целесообразно рассмотреть ее работу только в одну сторону (см. рис. 1).

Контроллерная схема электропривода постоянного тока якорно-швартовного шпиля

Контроллерную схему применяют с электродвигателем мощностью до 25 кВт и силовым кулачковым контроллером (рис. 1, а). Схема контроллерная, поэтому замыкание и размыкание (коммутация) регулировочных контактов осуществляются прямо в кулачковом контроллере.

Рис. 1. Контроллерная схема электропривода постоянного тока якорно-швартовного шпиля

После подачи напряжения на зажимы + Л1, —Л2 контроллер устанавливают в нулевое положение и поворотом съемной рукоятки «От себя до отказа» замыкают автоматический выключатель АВ— получает питание его катушка АВ. Теперь рукоятку можно отпустить: выключатель АВ удерживается во включенном состоянии магнитным потоком катушки АВ.

Особенности работы и предъявляемые требования к электроприводам якорных и швартовных механизмов

Якорно-швартовное устройство (шпили, брашпили, лебедки) призвано обеспечить, во-первых, надежную стоянку судна на якоре в любых условиях эксплуатации, если глубина в данном месте позволяет это выполнить, и, во-вторых, операции по швартованию судна у причалов или на рейде. Якорно-швартовное устройство—одно из наиболее важных судовых устройств, обеспечивающих безопасность эксплуатации.

Для обеспечения высокой маневренности при швартовании и поддержания необходимой длины каната во время перемещения судна по отношению к причалу применяют швартовные лебедки, на барабанах которых хранится весь запас швартовного каната. Иногда швартовные лебедки выполняют автоматическими. Они служат для выбирания каната при снижении усилия ниже заданного значения и вытравливания каната при превышении заданного значения усилия.