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。在电气控制回路中,当代船舶已经引入了可编程控制器和单片机;在液压控制方式中,目前大多采用电子技术和液压技术相结合的电液复合系统,使它在船舶甲板机械得到推广应用。
1.电动甲板机械
电力拖动及控制的甲板机械有很多种类,为分析其电力拖动及驱动方式,需要了解其特点、基本性能及对电力拖动所提出的要求。
(1)船舶甲板机械的工况特点。船舶甲板机械与船舶电站紧密联系。甲板机械中某些电动机单机功率相对发电机的容量而言,占有了较大的权重,拖动电机的起动、制动、运行状态都会直接影响到船舶电网参数的变化。船舶电站的容量基本上根据船舶机电设备总容量确定,一般而言,锚机、绞缆机属于短时工作制。系泊绞缆机和锚机存有较大的峰值载荷,尤其锚机“破土”瞬间,其拉力峰值高达额定负荷的1.8倍,因而要求电动机有较大的起动力矩和堵转力矩。船用起货机和大型起重吊车能在额定负荷情况下连续运行30 min,且能在1.5倍超载情况下,稳定运行2 min,起动转矩可达额定力矩值的2.5倍,起货机为重复短时工作制。虽然起货机的载荷稳定,但电动机也需要较大的起动转矩,同时它为周期循环间歇作业,对电动机负载持续率有明确要求。船用起货机如果配备冷却装置,也可满足长期运行要求。
(2)调速要求。甲板机械要求调速的主要有起货机、锚机和绞缆机等,但这几种设备对于电力拖动的各项调速指标的要求并不高。一般要求调速范围在1∶8~1∶10左右。至于特性的硬度、静差率以及动态性能方面的指标都没有特殊的要求。目前在船用交流调速系统中,起货机、锚机大多采用变极调速,也有引入微机控制实现调速的,其性能更佳。
(3)工作的可靠性要求。甲板机械及其机电设备的高可靠性,这是由船舶的特殊性所决定的。除了要求它们可靠运行外,还要求方便日常管理和维护,一旦发生意外故障,则要求受损伤部分能迅速恢复和切除,尽最大可能保持供电和继续运行。
(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。(www.daowen.com)
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。
2.液压甲板机械
日益的完善液压传动技术已经为大多数甲板起重机所采用,也有不少用在锚机、系泊绞缆机和起货机系统中。近年来,我国船用甲板起重机的发展以电动液压起货机为主。例如南京绿洲机器厂引进的德国“LIBHERR”公司高压(21 MPa)型液压起货机,武汉船用机械厂引进的日本“IHI”公司中高压(7 MPa和17.5 MPa)液压起货机。
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。其缺点是加工精度要求较高,制造安装比较复杂,维护管理工作量相对大。
无论是电动甲板机械还是电动液压甲板机械都要满足运行可靠和安全,要能承受正常营运产生的振动和冲击。甲板机械两种驱动方式的性能及有关情况的比较如表3-1所示。
表3-1 甲板机械两种驱动方式的比较
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