книги из ГПНТБ / Головин Ю.К. Судовые электрические приводы. Устройство и эксплуатация учебник

До начала швартовных операций судовые электрики должны по команде вахтенного штурмана включить питание электроприводов брашпиля и шпиля н совместно с палубной командой проверить их в работе на холостом ходу — при отключенной звездочке брашпиля и при снятых со швартовных барабанов тросах. Перед пуском якор­ ного электропривода после длительной его стоянки электротехни­ ческий персонал обязан произвести внешний осмотр, проверить поло­ жение пусковых устройств, состояние подшипников и произвести замер сопротивления изоляции. Особое внимание следует уделять действию электромагнитных тормозов, осуществляя пробные пуски и торможение электродвигателя.

При эксплуатации якорного электропривода в случае получения сильных ударных сотрясений необходимо проверить в электромаг­ нитных тормозах состояние фрикционных колец, промежуточных дисков, шлицевых втулок и т. п. Также следует произвести проверку величины хода якоря и сопротивления изоляции. Обнаруженные при осмотре детали с наличием трещин, а также изношенные сверх допус­ тимых норм следует заменять новыми. Разборка тормозов обычно про­ изводится только при замене изношенных или имеющих трещину дисков, смене катушки тормозного электромагнита, а также при раз­ борке электродвигателя.

Опыт эксплуатации показывает, что большое количество поломок брашпилей и выхода из строя электродвигателей происходит по при­ чинам их перегрузки. Перегрузка электродвигателей также возни­ кает из-за увеличения интенсивности работы выше расчетной, обрыва одной фазы питающей сети, ухудшения вентиляции, неисправностей редуктора тормоза и т. д. В этих условиях для электроприводов якор­ ных устройств особое значение приобретает надежность действия за­ щиты от перегрузок.

Наиболее широко применяющаяся в настоящее время аппаратура защиты электродвигателей биметаллическими токовыми реле не обеспе­ чивает полной их защищенности на всех режимах работы. Токовая тепловая защита посредством биметаллических реле с прямым или косвенным подогревом обеспечивает качественную защиту при совпа­ дении характеристик нагрева двигателя и реле, но такое совпадение в электроприводах якорно-швартовных механизмов, работающих в кратковременном режиме, достигается не всегда, и защита либо отключает электродвигатель при температурах ниже допустимых, либо не защищает его. В последние годы для двигателей все большее применение получает температурная защита, датчики которой непо­ средственно встраиваются в лобовые части обмотки или в пазы статоров. Такой способ защиты, основанный на непосредственном контроле на­ грева, наиболее надежен. Однако в настоящее время большинство электроприводов якорно-швартовных механизмов, и особенно отечест­ венного производства, защищены преимущественно биметаллическими реле. Ввиду недостаточной надежности защитных устройств обслужи­ вающему персоналу на период работы электропривода необходимо следить за его нагрузкой.

ЗЮ

Глава 13 ЭЛЕКТРОПРИВОДЫ ЛЕБЕДОК, КРАНОВ, ЛИФТОВ

ИИХ ЭКСПЛУАТАЦИЯ

§69. Грузовые лебедки и краны

Грузовая лебедка — это механизм, обслуживаю­ щий грузовое устройство судна, которое предназначено для погрузки и разгрузки на рейдовой стоянке или у немеханизированного причала. Основной частью грузового устройства является грузовая стрела с та­ келажем (рис. 182). Нижний конец стрелы 7 шарнирно закреплен при

облегчения операций со стрелой применяют специальные топенантные лебедки, устанавливая их на палубе вблизи грузовой лебедки или на площадке мачты на уровне выше человеческого роста (рис. 183).

Перемещение стрелы из одного положения в другое осуществляется вручную при помощи полиспастов боковых оттяжек, что отнимает много времени и труда, особенно если на гаке подвешен груз. Поэтому грузовые операции обычно осуществляют при помощи двух грузо­

стрелу выводят за борт судна. В этом положении обе стрелы — трюм­ ную и бортовую — раскрепляют неподвижно оттяжками. Концы обе-

311

их шкентелей присоединяют к общему гаку. Работу при погрузке суд­ на ведут в таком порядке: поднимают груз лебедкой бортовой стрелы, вторая лебедка выбирает образующуюся при этом слабину своего шкен­ теля; перемещают груз поперек судна; трюмная лебедка выбирает шкентель и подтягивает груз, а бортовая поддерживает его, работая в режиме тормозного травления; опускают груз в трюм трюмной ле­ бедкой, бортовая же травит свой шкентель вхолостую; поднимают пустой гак трюмной лебедкой, а бортовая в это время выбирает сла­ бину; перетягивают гак к причалу бортовой лебедкой, трюмная же при этом соответственно травит свой шкентель; опускают гак бортовой

лебедкой, а вторая лебедка продол­ жает травить свой шкентель.

Затем цикл работы повторяют. Погрузка ведется значительно бы­ стрее, чем одной лебедкой, но од­ новременное управление двумя ле­ бедками требует более высокой квалификации грузчиков.

Для удобства посты управления электроприводами обеих лебедок сближают и располагают так, что­ бы мог действовать один человек. На них располагают аппараты уп­ равления электроприводами топенантных лебедок, как показано на рис. 183. Для лучшего обзора и повышения безопасности работы лебедки и посты управления часто устанавливают на специальных возвышениях над главной палубой

(на мачтовых надстройках) или на платформах, выступающих от жи­ лых надстроек в районе грузовых люков.

Применение же дистанционных переносных постов управления, дублирующих командоконтроллер, дает возможность лебедчику лично наблюдать за застройкой и расстройкой груза в трюме и на причале. Легкий переносный пост соединяется с электроприводом лебедки гибким многожильным кабелем. Правила Регистра СССР запрещают установку стационарных постов управления против троса, навиваю­ щегося на барабан лебедки, а также под тросами и блоками. Общее количество грузовых лебедок на судне зависит от числа трюмов. Обычно каждый трюм обслуживают четыре лебедки — две с носа и две с кормы. Кроме того, устанавливают тяжеловесные стрелы и лебедки, предназначенные для больших генеральных грузов, но в меньшем количестве.

Кинематическая схема грузовой лебедки представлена на рис. 185. Электродвигатель 1, снабженный механическим тормозом 12 и тор­ мозным электромагнитом, соединен муфтой 11 с цилиндрическим двухступенчатым и двухскоростным редуктором 10. Большие шестер­ ни редуктора 8 и 6 вращаются на валу 9 свободно, причем передаточное

312

число передачи от электродвигателя к этим шестерням разное. На этом же валу закреплена муфта 7, которую можно передвигать на шлицах вдоль вала и сцеплять по желанию с одной из больших шестерен, получая таким образом две частоты вращения выходного вала редук­ тора. На валу жестко закреплен турачек 2. Грузовой барабан 3

можно соединять и разъединять с валом редуктора кулачковой муф­ той 4, устроенной аналогично муфте переключения скоростей. В отсое-

Рис. 184. Схема погрузки при помощи двух стрел и двух лебедок

диненном состоянии грузовой барабан можно затормозить ленточным тормозом 5 с приводом от ножной педали. Это дает возможность рабо­

тать турачкам независимо от грузового барабана, даже если на гаке висит груз. Тур'ачки грузовых лебедок используют также во время швартовных операций.

Кроме двухскоростных лебедок, бывают и односкоростные— с непереключаемым редуктором. Наряду с описанной выше быстроходной лебедкой встречаются и тихоходные — у них редукторы трехступенча­ тые с большим передаточным числом. Лебедки с червячными редукто­ рами сейчас не делаются из-за их низкого к. п. д. Грузоподъемность судовых лебедок составляет обычно 1,5; 3; 5; 10 т, причем у двухско­ ростных лебедок при переключении редуктора обратно пропорциональ­ но скорости изменяется и грузоподъемность. Грузоподъемность тяже­ ловесных лебедок бывает от 30 до 50 т. Ввиду большой единичной ценности столь тяжелых грузов в тяжеловесных лебедках применяют специальные устройства, обеспечивающие безопасность работы: гру-

313

зовой барабан делается с канавками для правильной намотки шкен­ теля, лебедка снабжается тросоукладчиком и т. д.

Подавляющее большинство современных электролебедок — блоч­ ные. Электропривод, аппаратура управления им и механизм лебедки выполнены в виде одного компактного блока. Водозащищенный элект­ родвигатель либо установлен на общем фундаменте, либо прикреплен фланцем к корпусу редуктора лебедки. Пуско-регулировочные сопро­ тивления обычно встроены в основание лебедки, где для них преду­ смотрен специальный ящик. В походе он наглухо задраен, а во время работы крышки, лючки или дверки этого ящика открывают для венти­ ляции и охлаждения сопротивлений. Иногда специально для этой цели

служит вентилятор с элек­ троприводом. Станция уп­ равления электроприводом (магнитный контроллер) в виде водозащищенного шкафакрепится к основа­ нию лебедки. Во избежа­ ние появления конденсата внутри шкафа помещают электрогрелки небольшой мощности. Отдельно уста­ навливают только посты управления: командоконтроллеры, контроллеры (иногда контроллеры мон­ тируют на основании ле­ бедки). Если лебедки уста­ навливают вблизи жилых,

служебных помещений или на мачтовых надстройках, то станции уп­ равления и сопротивления для лучшего обслуживания и сохранности располагают в специальных выгородках, интенсивно вентилируемых во время грузовых операций.

На время плавания судна стрелы укладывают по-походному —

стрел по-походному и вооружение их перед началом грузовых опера­ ций отнимает много времени и сил. Поэтому на судах, особенно на пас­ сажирских, которые стоят в портах недолго, наряду с грузовыми ле­ бедками широко применяют и поворотные краны. Кинематическая схема механизма поворота показана на рис. 186. Поворотная платфор­ ма 1 имеет возможность свободно вращаться на неподвижном валу 2.

На платформе установлен вертикальный электродвигатель <3, редук­ тор 4 и малая цилиндрическая шестерня 5. Последняя находится в зацеплении с большой шестерней 6, неподвижно закрепленной на па­

лубе. При вращении электродвигателя малая шестерня катится по большой и поворачивает платформу крана. На платформе укреплены стрела, система блоков грузового шкентеля, грузоподъемная лебедка с электроприводом, механизм изменения вылета стрелы со своим элект­

314

роприводом й аппаратура управления всеми тремя электроприводами крана. На платформе оборудовано также место крановщика, управляю­ щего при помощи контроллеров или командоконтроллеров работой крана. Бывают краны, платформа которых поднята над палубой на высоту 2,5—3 м и поворачивается вокруг массивной вертикальной колонны, закрепленной на главной и нижней палубах судна.

Поворотный кран может не только поднимать груз, но и перемещать в горизонтальном направлении. Управление краном проще, чем двумя лебедками. Производительность его при одинаковой грузоподъемности и скорости подъема выше, чем у грузовой лебедки. Кран всегда готов

Рис. 186. Кинематическая схема механизма поворота крана

к действию — подготовка его состоит лишь в подъеме стрелы из гори­ зонтального походного положения в рабочее.

Впоследние годы в связи с ростом перевозок крупногабаритных

итяжелых грузов выявилась необходимость в увеличении грузоподъем­ ности кранов. Однако применение тяжелых кранов, во-первых, сни­ жает производительность грузовых операций при перегрузках легких

ималогабаритных грузов и, во-вторых, значительно утяжеляет и ус­ ложняет конструкцию самих кранов. По этим соображениям разрабо­ таны и устанавливают на суда сдвоенные краны. Эти грузовые уст­ ройства состоят из двух легких кранов, размещенных на общей пово­ ротной платформе. При переработке мелких грузов краны работают раздельно —• каждый на свой трюм; при работе с тяжелыми грузами стрелы кранов устанавливаются параллельно и поворачиваются вместе с платформой. Управление обоими кранами может произво­ диться из кабины одного из них.

На судах начинают распространяться и другие типы грузовых устройств, например грузовое устройство системы Халлена, состоящее из одной стрелы с одной грузовой и двумя топенантными лебедками. Стрелы Халлена обычно выполняются для грузов до 100 т, но при соответствующей оснастке они пригодны и для перегрузки легких грузов. Топенантные лебедки позволяют поднимать, опускать и одно­

временно поворачивать нагруженную стрелу. Изменением частоты и направления вращения топенантных лебедок стрелы можно переме­ щать любым образом. Если обе лебедки вращаются в одном направле­

315

нии с одинаковой частотой, то изменяется только наклон стрелы, а, следовательно, и вылет ее; а если одна из лебедок с той же частотой вращается в противоположном направлении, то осуществляется толь­ ко поворот стрелы. Если частоты вращения разные, то одновременно меняются углы наклона и поворота стрелы.

Грузовые устройства системы Халлена применяются на теплохо­ дах серий «Красноград», «Белорецк», «Игаркалес».

В течение последних лет внедряются также грузоподъемные меха­ низмы с гидроприводом, обеспечивающие большие крутящие моменты при малой частоте вращения барабана и бесступенчатое плавное регулирование скоростей.

Производительность рассмотренных выше грузовых устройств до­ ведена до определенного максимума, который в ближайшем будущем будет уже недостаточным. Поэтому в перспективе должны получить применение грузовые устройства, приспособленные к новым способам перевозки грузов, в частности краны повышенной грузоподъемности одноцелевого назначения для судов — контейнеровозов, трейлеровозов, баржевозов и пр. Эти краны должны иметь высоконадежные при­ воды с широким диапазоном изменения скоростей и устройства, исклю­ чающие раскачивание груза. На судах-углерудовозах должны найти применение специальные судовые перегружатели типа мостовых кра­ нов с грейферами и ленточными транспортерами.

§ 70. Электроприводы грузовых лебедок и кранов

А. Нагрузочная диаграмма электропривода подъемной лебедки поворотного крана

Рассмотрим упрощенную нагрузочную диаграм­ му электропривода механизма подъема поворотного судового крана, представленную на рис. 187. На этой диаграмме показаны только

Т1Х— номинальный к. п. д. механизма лебедки; i — передаточное число редуктора.

316

Время подъема груза с причала на высоту, достаточную для его горизонтального перемещения, равно

(233)

где Н | — высота подъема с причала, м;

vL— скорость подъема полного груза, м/с.

Участок II диаграммы .соответствует перемещению груза к люку

трюма. Его продолжительность определяется скоростью поворота крана:

Участок IV нагрузочной диаграммы характеризует паузу в работе

электродвигателя, вызванную расстройкой груза в трюме. Продол­ жительность ее найти расчетом невозможно. Она зависит от рода гру­ за, количества и квалификации грузчиков, от степени механизации внутритрюмных работ и т. д. Поэтому время /о2 определяют по средне­

статическим данным.

317

Участок V соответствует подъему холостого гака из трюма. Мо­

мент на валу электродвигателя в этом случае равен

где т]3— к. п. д. лебедки при неполной загрузке.

Величину 1]з определяют по экспериментальным кривым, отра­

жающим зависимость к. п. д. зубчатых передач от степени загрузки механизма (рис. 188). Кривые проведены для различных значений номинального к. п. д. г)и от 0,65 до 0,9. К. п. д. передачи при неполной нагрузке лебедки находят по одной из этих кривых, соответствующей 11ц определив предварительно сте-

Участок VII соответствует спуску пустого гака на причал. Мо­

родвигатель работает в режиме тормозного спуска и развивает отри­ цательный момент. Однако в большинстве случаев г|4 «< 0,5, стати­

ческий момент, создаваемый гаком на барабане лебедки, недостаточен

жительность /04 определяется по среднестатическим данным. Подго­ товительное время t02 + /04 принято считать равным 70—80 с. После

318

застропки начинается новый цикл работы. В среднем таких циклов получается 25— 50 в час. Продолжительность включения электропри­ вода достигает 40%. Эти же цифры характеризуют и грузовые опера­ ции, выполняемые спаренными лебедками.

Б. Режим работы электроприводов

Рассматривая нагрузочные диаграммы электро­ приводов грузовых лебедок и кранов, можно установить, что они

Электропривод работает как в двигательном, так и в генераторном тормозном режимах. Нагрузка электропривода изменяется в широких пределах от холостого хода до номинальной величины, причем возмож­ ны также перегрузки.

Основное требование, предъявляемое электроприводам грузовых лебедок и кранов, — обеспечить более высокую производительность. Чем выше производительность судовых грузоподъемных механизмов, тем меньше продолжительность грузовых операций, тем короче стоян­ ки судов в портах и тем экономичнее их эксплуатация. Производи­ тельность лебедки или крана зависит не только от конструкции, но и от правильного выбора электропривода как по типу электродвига­ теля и системе управления им, так и по мощности. Производительность в большой мере связана со скоростью подъема груза.

Для грузовых лебедок с электроприводом постоянного тока наи­ более оптимальной является скорость порядка 30—40 м/мин.

Дальнейшее увеличение скорости на дает положительных резуль­ татов. Из-за небольшой высоты подъема груза и необходимости плав­ ного разгона и остановки электропривод просто не успевает разог­ наться до установившейся скорости или проходит при ней незначи­ тельный путь. При величине скорости от 40 до 50 м/мин время цик­ ла уменьшается всего на 2,5%, а при дальнейшем ее возрастании до 60 м/мин — лишь на 2%. При скоростях более 60 м/мин продолжи­ тельность цикла практически вообще не уменьшается. Вместе с тем увеличение скорости подъема полного груза приводит к возрастанию мощности электропривода, массы и габаритов механизмов.

С полной нагрузкой электропривод грузоподъемного механизма работает непродолжительное время — только при подъеме груза, да и то если он номинальный. В подавляющем большинстве случаев из-за большого объема пакетов груза работа происходит при степени загрузки 0,3—0,4 номинальной. Таким образом, гораздо большее влияние на производительность работы оказывает скорость подъема половинного груза. У современных лебедок первая из них равна

(1,5-^1,7) vlt а вторая v 3 = (3-^3,5) vx.

Не менее важно увеличить скорость спуска груза, однако эта скорость ограничена условиями безопасности. Обычно скорость

319