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. 

Характеристика системы управления электропривода швартовного шпиля фирмы “Сименс”

В нынешнее время система управления электроприводом является одной из важнейших в судовой электроэнергетической системе, и имеет  перспективы развития, так как нуждается в безотказной работе. Система управления, описанная в данной курсовой работе, находится на начальной стадии развития по сравнению с современными цифровыми системами.

Релейно-контакторное управление заменило управление, основанное на логических элементах, микроконтроллерах. При проектировании такой системы необходимо учитывать то, что электро мотор запускается от маломощного источника и должен работать безотказно. Поэтому вся система должна бить минимизирована, чтобы уменьшить возможность появления неисправности. Так же необходимо обеспечить плавный пуск асинхронного двигателя так, как пусковые токи при обычном пуске доходят до шестикратных величин нормального тока. Современные системы управления стали более компактными, многочисленные реле, контакты которых требуют постоянного ухода заменили электронные микросхемы, что в десятки раз минимизирует объём занимаемый данной системой. 

Логика не требует периодического обслуживания, единственным её недостатком является то, что блок логического управления всегда должен находится в определённом температурном режиме. Т.е. на судах, не имеющих системы регулирования температуры в машинном отделении, установка подобных систем не уместна. Но так как на судах нового поколения, изготавливают центральный пункт управления, в котором размещают системы управления всех механизмов, их сигнализации и защиты. Все эти блоки монтируются в главный распределительный щит, а выводы этих блоков подключаются к ЭВМ с которого ведётся либо ручное, либо программное управление. 

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.

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.

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.

Электропривод брашпиля и шпиля

На большинстве морских судов брашпили и шпили имеют электрический привод.

Обычно для электродвигателей брашпилей и шпилей применяются следующие системы управления: а) контроллерная, б) контакторная и в) система генератор — двигатель. Наиболее целесообразными являются контакторная и контроллерная системы управления.

При сравнительно небольших мощностях электродвигателей брашпилей или шпилей (порядка 10 кВт) часто применяются системы контроллерного управления. В комплект электропривода брашпиля или шпиля с контроллерным управлением входят: электродвигатель смешанного возбуждения, барабанный контроллер, пускорегулировочные, разрядные и другие сопротивления, тормозной электромагнит и аппараты защиты (максимальной и минимальной).

Общее представление о взаимной связи и взаимодействии всех частей электропривода с контроллерным управлением можно получить из схемы, приведенной на рис. 1.