§ 21. Электроприводы якорно-швартовных устройств

Якорно-швартовные устройства предназначены для отдачи, подъема и хра­нения якоря, удержания судна на якоре, а также для выполнения швартовных операций. В зависимости от способа расположения приводного электродвигате­ля и главного тягового вала якорно-швартовные устройства подразделяются на брашпили и шпили. У брашпиля тяговый вал расположен горизонтально, а у шпиля – вертикально. Электропривод якорно-швартовных устройств оборуду­ется тормозным устройством, автоматически затормаживающим привод при его отключении или при исчезновении напряжения в питающей сети.

Работа электродвигателя якорно-швартовного устройства при съемке суд­на с якоря характеризуется кратковременным режимом с переменной нагрузкой. Весь процесс съемки судна с якоря состоит из четырех стадий:

- выбирание свободно лежащей на грунте якорной цепи при постоянном тяговом усилии;

- выбирание якорной цепи со спрямлением цепной линии при переменном тяговом усилии;

- отрыв якоря от грунта при максимальном тяговом усилии;

- подъем якоря при переменном тяговом усилии.

Требования Регистра судоходства Украины к якорно-швартовным устройствам

Электроприводы якорно-швартовных устройств должны обеспечивать:

- надежность и безотказность в работе, возможность пуска в ход при полной нагрузке и максимальном моменте сопротивления;

- получения соответствующих скоростей подъема якоря и выбирания швар­товного каната;

- удержание якоря на весу при прекращении подачи электроэнергии;

- удобство, простоту управления и обслуживания;

- безопасность спуска якоря.

Мощность приводного двигателя якорного механизма должна обеспечить непрерывное выбирание в течение 30 минут одной якорной цепи с якорем нор­мальной держащей силы со скоростью не менее 0,15 м/с при тяговом усилии Р , Н, на звездочке (Р , зависит от категории цепи и калибра якорной цепи).

Привод швартовного механизма должен обеспечивать непрерывное выби­рание швартовного троса при нормальном тяговом усилии с номинальной скоро­стью в течение не менее 30 минут. Скорость выбирания швартовного троса на первом слое набивки на барабане зависит для каждого конкретного случая от тягового усилия. Скорость выбирание троса с помощью швартовной головки при номинальном тяговом усилии должна быть не более 0,3 м/с.

При применении электрических двигателей переменного тока с короткозамкнутым ротором электрические приводы якорного и швартовного механизма после 30-минутной работы при номинальной нагрузке должны обеспечивать возможность стоянки под током электрического двигателя при номинальном напряжении в течение не менее 30 с для якорных механизмов и 15 с для швартовных механизмов. Для двигателей с переключаемыми полюсами это требование действительно для работы двигателей с обмоткой, создающей наибольший пус­ковой момент.

Электрические двигатели постоянного тока и переменного тока с фазным ротором должны выдерживать указанный выше режим стоянки под током, но при моменте, в два раза превышающем номинальный, причем напряжение мо­жет быть ниже номинального.

После режима стоянки под током превышение температуры должно быть не более 130 % допустимого значения для примененной изоляции.

У якорно-швартовных шпилей и швартовных лебедок на ступенях скоро­стей, предназначенных только для швартовных операций, должна быть преду­смотрена защита от перегрузки электрического двигателя.

В судовой практике в основном применяются контроллерные и контакторные системы управления электроприводами якорно-швартовных механизмов.

На рис. 2.42 представлена схема контроллерного управления электропри­вода шпиля с двухскоростным электродвигателем переменного тока.

Получение двух скоростей двигателя М осуществляется изменением числа пар полюсов его статорной обмотки.

Состав схемы:

1. Контроллер типа KB, 220 B.

2. Электродвигатель МАП 221-4/8-ОМ 1 (асинхронный двухскоростной).

Работа схемы.

Подготовка схемы к пуску производится включением автоматического воз­душного выключателя QF и выключателя SF (установлен на контроллере и вк­лючается, когда маховичек последнего находится в нулевом положении) при этом получает питание лампа HL подсветки шкалы амперметра, катушка линей­ного контактора КМ. Контактор срабатывает и его главными контактами подго­тавливаются к работе статорные обмотки электродвигателя М. Через свой вспо­могательный замыкающий контакт КМ катушка контактора становится на само­питание. Привод готов к работе.

Рис. 2.42. Схема контроллерного управления электропривода шпиля с двухскоростным электродвигателем переменного тока.

При повороте маховичка контроллера в положение 1, например «Выбирать» разомкнётся К1 и замкнутся контакты III, IV, V, VII, VIII. Получат питание ка­тушка электромагнитного тормоза УВ и статорная (тихоходная) обмотка элек­тродвигателя (через контакты VI, VII, VIII). В положении 2 контакты VI, VII, VIII разомкнутся, а контакты IX, X, XI замкнутся и обеспечат подачу питания на быстроходную обмотку двигателя. Остановка двигателя производится поворо­том маховичка контроллера в нулевое положение.

При повороте контроллера в рабочее положение 1 и 2 «Травить» замкнутся его контакты II, V вместо контактов III, IV при режиме «Выбирать». Замыка­ние других контактов произойдет аналогично рассмотренному положению «Вы­бирать». Однако произойдет изменение порядка чередование фаз (А и С) на статорной обмотке двигателя. Следовательно, изменится и направление его враще­ния.

В схеме предусмотрена защита двигателя от перегрузки с помощью тепло­вых реле КК1 – КК4.

При необходимости работы электропривода в условиях перегрузки контак­ты тепловых реле шунтируются нажатием кнопки SB. Нулевая защита осущест­вляется линейным контактором КМ, защита от токов короткого замыкания – ав­томатическим выключателем QF. Предохранители FU1, FU2 защищают цепь управления от токов короткого замыкания.

Схема предусматривает:

- пуск, реверсирование и остановку электродвигателя;

- работу на малой и большой скорости (в положениях «Травить» и «Вы­бирать»);

- торможение – с помощью дискового электромагнитного тормоза УВ.