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

ходит на характеристику 2Т, на которой возможно сильное травление

троса с малой скоростью. При ненагруженном или свободном тросе работа начинается с этого •— третьего положения.

В четвертом положении замыкаются контакты К П и /<72 и вклю­ чают поочередно контакторы 1ВГ и 2ВГ. В цепи НОГ остается сопро­ тивление Р9—Р10 (35 Ом), и электродвигатель переходит на харак­ теристику ЗТ, осуществляя силовое травление свободного или ненагруженного троса с большой скоростью. Характеристика ЗТ не симмет­ рична характеристике 4, так как сопротивление в цепи НОГ при травле-

лении больше, чем при выбирании.

Автоматическое управление. Для перехода на автоматическое уп­

равление командоконтроллер, выполняющий также роль переключа­ теля режимов работы, устанавливают из нулевого положения в поло­ жение «автомат». Контакт К13 включает при этом зеленую лампу ЛЗ

на табло, сигнализируя о переходе на автоматический режим, и подает питание на промежуточное реле ЗРП (РБ). Кроме того, замыкаются контакты Кб, К4, К9, КЮ и К12. Если усилие в тросе невелико, элект­

родвигатель не включится так же, как в первом положении «травить». Если же тяговое усилие превысит уставку, то контакты КУ-1 и КУ-4 разомкнутся, а КУ-2 и КУ-3 замкнутся. Последовательность сраба­

тывания этих контактов видна из таблицы, приведенной на рис. 219. Через контакты КУ-2 и КП-2 получит питание контактор КТ, а через контакт КУ-3 — реле 1РП (РА), которое в свою очередь включит контакторы Н и Т. После окончания выдержки времени РУ включит также контактор У. В результате электропривод начинает травить трос в тормозном режиме по характеристике 2Т. После вытравливания небольшой части троса (12,5 м) размыкается контакт КП-3 путевого

командоаппарата (см. таблицу на рис. 219). Если усилие в тросе к это­ му времени не упало, контакт КП-3 обесточивает контакторы Н, Т

и У, в результате чего электродвигатель переходит на характеристику динамического торможения 1Т и продолжает травить трос в генератор­ ном режиме. В начале травления замыкается контакт КП-5, блоки­ рующий КУ-2.

380

Предположим, что через некоторое время усилие в тросе упало хотя бы на 10— 15% ниже уставки — так бывает чаще всего. Тогда контакты КУ снова приходят в первоначальное положение. Контактор КТ продолжает питаться через контакты КП-5 и КП-2. Разомкнув­ шийся контакт КУ-3 обесточивает реле 1РП, которое с выдержкой времени замыкает свой контакт в цепи катушки В. В результате через контакты КП-5, КУ-1 и 1РП получают питание контакторы В и Т, переводя электродвигатель на характеристику выбирания 1. Блокконтакт Т обесточивает реле РУ, которое по истечении своей выдержки времени включает контактор У. Электродвигатель переходит на ха­ рактеристику 2. Замыкание блок-контакта У приводит к включению контактора 1ВГ, получающего питание через контакты ЗРП и Н. Этому соответствует характеристика 3. Затем блок-контакт 1ВГ вклю­ чает через контакт К12 контактор 2ВГ, и электродвигатель выходит на характеристику 4. Как только весь вытравленный перед этим трос будет выбран, контакт КП-5 размыкается и обесточивает все контак­

торы. Электродвигатель вследствие этого останавливается и заторма­ живается.

Если во время работы электропривода на любой из четырех харак­ теристик выбирания усилие в тросе снова окажется выше уставки, разомкнувшийся контакт КУ-1 обесточит контакторы В и Т, а те — остальные, и электродвигатель вернется на характеристику 1Т.

Может случиться, что во время травления на этой характеристике — сразу или после возвращения на нее с характеристик выбирания — усилие в тросе не падает. Тогда после вытравления 35 м троса размы­ кается контакт КП-2 и отключается контактор КТ. Электродвигатель

переходит на характеристику О и затормаживается механическим тор­ мозом. Об этом сигнализирует оранжевая лампа ЛО, загоревшаяся на табло при замыкании контакта КП-4 несколько раньше остановки

электропривода.

Во время эксплуатации буксира в тросе могут возникнуть усилия, не только превышающие уставку, но и достигающие величины 20— 25 т. В этом случае замыкается контакт командоаппарата предельного усилия КПУ, и через замкнувшийся перед этим контакт КУ-3 подает питание реле 2РП (РК). Замкнувшиеся контакты этого реле создают цепи питания контакторов В, Т, КТ и У независимо от того, в каком

состоянии до этого находилась схема. Первые два контактора получают питание по цепи, содержащей контакты КП-1, 2РП и Я, контактор КТ включается через контакт 2РП и блок-контакт В, а контактор У сраба­ тывает после истечения выдержки времени реле РУ, обесточенного блок-контактом Т. Электродвигатель переходит на характеристику 2

итравит трос, работая в режиме противовключения. Контакторы 1ВГ и 2ВГ в этом положении не включаются, так как один из контак­ тов 2РП обесточил реле ЗРП, а последнее разомкнуло свой контакт

вцепи их катушек. Поэтому электродвигатель не переходит на ха­ рактеристику 3 и 4, как при выбирании.

Травление по характеристике 2 допускается до тех пор, пока не будет вытравлено 50 м троса. После этого контакт КП-1 размыкается

иэлектропривод останавливается и затормаживается. Для того чтобы

381

вернуть его после вытравления 35 или 50 м троса в автоматический режим, нажимают на блокировочную нопку КнБ в рулевой рубке бук­

сира. Если усилие в тросе к этому времени упало ниже уставки, то контакты КУ-1 и КУ-4 замкнуты, а КУ-3 разомкнут и нажатие на кнопку включает контакторы КТ, В и Т. Электродвигатель работает по характеристике 1, затем переходит на характеристики 2,3 я 4 и вы­

бирает ослабнувший трос. Держать кнопку нужно до тех пор, пока

к другим при автоматической работе, а стрелки, обозначенные жир­ ной линией, — при нажатии блокировочной кнопки. В прямоугольни­ ках указаны контакты командоаппарата, срабатывание которых при­ водит к переходу на данную характеристику, а рядом с номерами ха­ рактеристик написаны наименования включенных контакторов. Остальное ясно без объяснений.

Защита электропривода. В рассматриваемой схеме наряду с обычны­ ми видами защиты, выполненными при помощи реле PH, РМ и РОП,

применена защита от недопустимого превышения скорости травления

иот чрезмерной рекуперации энергии в судовую сеть в этом режиме. Реле ограничения скорости PC имеет две катушки. При увеличении

частоты вращения электродвигателя свыше 1800 об/мин его э. д. с. становится настолько большой, что реле срабатывает и обесточивает своим контактом реле PH- Последнее отключает всю схему управления,

иэлектропривод затормаживается. Об этом сигнализирует загораю-

382

щаяся при замыкании второго контакта PH красная лампа ЛК на

табло.

Защита от слишком рекуперативного тока нужна в связи с тем, что на буксирных судах мощность потребителей электроэнергии в хо­ довом режиме невелика. Практика показала, что величина рекупери­ руемой мощности на буксирах 1200 л. с. не менее 10 кВт. Защита осуществляется при помощи двух катушечного реле рекуперации РР.

Оно срабатывает при согласном действии н. с. обеих катушек, которое получается, если направление тока в главной цепи при. травлении обусловлено превышением э. д. с. электродвигателя над напряжением генератора и если величина этого тока примерно 23% (35 А). При срабатывании РР размыкается его контакт в цепи катушек Н и Т, отключается также контактор У и электродвигатель из режима реку­

перативного торможения переходит в режим динамического торможе­ ния по характеристике 1Т. Если усилие в буксирном тросе умень­ шится и скорость травления снизится, контакты РР снова замкнутся

и электродвигатель вернется на предыдущую характеристику.

§ 74. Эксплуатация электроприводов грузоподъемных устройств

Опыт эксплуатации показывает, что на отдель­ ных судах отказ электроприводов грузоподъемных устройств состав­ ляет до 25% от общего отказа судового электрооборудования. При­ чины отказа — конструктивные недоработки электрооборудования, нарушение правил технической эксплуатации согласно анализу аварий. Выход из строя электрооборудования грузоподъемных устройств происходит вследствие:

1) недостаточной герметичности электродвигателей и аппаратуры управления. Попадание влаги или масла в обмотки двигателя приво­ дит к выходу ее из строя. Этот недостаток свойственен командоконт­ роллерам и конечным выключателям, подверженным непосредственно действию морской воды. Длительное пребывание в неработающем состоянии усиливает влияние климатических факторов и приводит к возникновению отказов, связанных со снижением сопротивления изо­ ляции, коррозией и т. п. Из всех отказов электрооборудования грузоподъемных устройств только 30—70% возникает во время работы. Не­ обходимо контролировать состояние уплотнений электрооборудования и своевременно закрывать его промасленными брезентовыми чехлами после окончания погрузочных работ;

2)недостаточно качественной изоляции обмоток двигателей и тор­ мозных катушек. Данный вид отказа требует наибольшего времени восстановления;

3)превышения действительной продолжительности включения

электродвигателей по отношению к расчетной (на отдельных судах в два-три раза). Данное обстоятельство приводит к перегреву обмоток двигателей. В этих условиях особое значение приобретает надежность тепловой и грузовой защиты электродвигателей от перегрузки.

383

С целью устранения перегрузки электродвигателей грузоподъем­ ных механизмов возможно переключение редуктора на большую гру­ зоподъемность или же его частичная разгрузка. В последнем случае для определения действительной грузоподъемности лебедки следует сначала определить для этих условий действительную относительную продолжительность включения (ПВ%) данного грузоподъемного устройства:

ПВ% деиств ______ З^раб____ •100%,

■£^раб Ч" 2^дауз

где 2 /раб — время работы электродвигателя за цикл (определяется секундомером по времени вращения грузового барабана);

2г?пауз — время стоянки электродвигателя за цикл.

С целью уменьшения ошибки 2Ураб и 2Упауз необходимо опреде­ лять как среднюю величину по нескольким циклам. Определив ПВ% действий, определяют действительную грузоподъемность:

ПВ%Н

Gдейств

ПВ%действ

где G„ — номинальная грузоподъемность при номинальной ПВ%. Если в паспортных данных многоскоростных асинхронных двига­ телей ПВ% дается по скоростям, то в последней формуле ПВ% необ­ ходимо брать как сумму для второй и третьей скоростей, так как на

первой скорости двигатель работает очень мало;

4)низкого качества линейных, реверсивных и скоростных контак­ торов, что объясняется весьма слабыми пластмассовыми держателями, которые под воздействием температуры деформируются, вследствие чего возникают перекосы и заедание в подвижной системе, появляются трещины. Проверка затяжки контактных соединений должна прово­ диться чаще, чем у контакторов с нормальной механической проч­ ностью;

5)неточного срабатывания коммутационной аппаратуры при бы­ стрых перекладках рукоятки командоконтроллера, особенно при ре­ версировании электропривода. Эти обстоятельства приводят к тор­ можению противовключением и разгону в противоположном направле­ нии при больших бросках тока. При этом наступает резкое увеличение выделения тепла, что в итоге может привести к выходу обмотки дви­ гателя из строя и одновременно при пиковых значениях тока проис­ ходит подгорание контакторов скорости. При разрегулировке реле времени в приводе с многоскоростным асинхронным электродвигате­ лем может произойти одновременное подключение двух скоростей, что также вызывает его дополнительный нагрев и обгорание контакторов;

6)ненадежной работы электромагнитных тормозов. Это объяс­ няется изменением воздушного зазора между дисками. Неотрегули­ рованный электромагнитный тормоз приводит к повышенному нагреву двигателя. Необходимо периодически замерять и вести запись размеров зазоров, чтобы иметь возможность следить за износом тормозных ко­ лодок. При увеличении зазора выше нормы колодки надо заменять.

Умногих электроприводов с экономическими выключателями разре-

384

гулировка тормоза приводит к поломке толкателей, механически свя­ зывающих тормоз с выключателями.

При применении в качестве тормозных устройств гидротолкателей необходимо следить за герметичностью — возможно попадание масла в двигатель. Это приводит к понижению сопротивления изоляции и и при недостаточном контроле — к выходу электродвигателя гидро­ толкателя из строя;

7) отказов работы конечных выключателей из-за разрегулировки. Нарушение регулировки конечных выключателей вследствие изме­

нечных или путевых выключателей механизм грузоподъемного уст­ ройства подводится электроприводом к положению, в котором выклю­ чатель должен сработать, а кулачок регулируемого аппарата устанав­ ливается так, чтобы соответствующие контакты разомкнулись. Окон­ чательно кулачки устанавливаются в нормальных условиях работы механизма с некоторым опережением срабатывания контактов, чтобы учесть свободный выбег механизма.

Уход за электроприводами грузоподъемных устройств, предусмат­ ривающий профилактический осмотр и чистку электрооборудования без разборки или с частичной и полной разборкой, выполняется, как правило, во время хода судна. Сроки выполнения профилактических работ по уходу установлены Правилами технической эксплуатации, где перечислено содержание работ и последовательность их выполне­ ния.

К управлению электроприводами судовых грузоподъемных меха­ низмов допускаются (по назначению администрации судна) те из членов судовой команды, которые сдали испытания по соответству­ ющему техническому минимуму. К работе допускаются также кранов­ щики и лебедчики из состава портовых бригад грузчиков, но за их квалификацию отвечает администрация порта.

Перед началом работы грузовых лебедок и кранов электротехни­ ческий персонал обязан проверить действие командоконтроллеров, магнитных станций, электромагнитных тормозов и различных блоки­ ровочных устройств. Затем необходимо открыть вентиляционные люки (если блокировка при этом отсутствует), проверить работу электро­ механизма во всех рабочих положениях и доложить вахтенному штур­ ману о готовности механизмов к работе.

Вдальнейшем необходимо наблюдать за работой электроприводов

иза действиями операторов. В случае появления чрезмерного нагрева электродвигателя или сопротивлений, сильного искрения под щетка­ ми, нечеткой работы тормозов и др. работу нужно немедленно прекра­ щать. Если перегрев двигателя вызван превышением действительной относительной продолжительностью включения, то последующее вклю­ чение можно произвести при уменьшении массы поднимаемого груза.

После окончания грузовых работ необходимо осмотреть все элект­

рооборудование кранов или лебедок, установить командоаппараты в нулевое положение, выключить питание и закрыть вентиляционные лючки. Последнее делается только после остывания электродвигате­

лей и сопротивлений во избежание появления конденсированной вла­ ги. После этого палубная команда должна укрыть все электрообору­ дование промасленными брезентовыми чехлами. Периодически, не ре­ же одного раза в неделю, следует проветривать магнитный контроллер, открывая его дверцы на 10— 15 мин. Одновременно нужно произво­ дить осмотр и поверхностную чистку аппаратуры.

Глава 14. ЭЛЕКТРОПРИВОДЫ НАСОСОВ, ВЕНТИЛЯТОРОВ И КОМПРЕССОРОВ И ИХ ЭКСПЛУАТАЦИЯ

§75. Насосы, вентиляторы

икомпрессоры

Насосы, вентиляторы, компрессоры и воздухо­ дувки — самые распространенные на судах механизмы. Электропри­ воды этой группы потребляют более пловины всей электроэнергии, вырабатываемой судовой электростанцией. Как правило, они работают в длительном режиме, в основном во время плавания судна. В этом нх главное отличие от палубных механизмов, рассмотренных в преды­ дущих главах.

Насосы. Режим работы электроприводов насосов зависит от на­ значения обслуживаемых систем. По этому признаку насосы можно разделить на три группы: 1) вспомогательного обслуживания судовых

и конденсатные паросиловых установок, топливо- и маслоперекачи­ вающие и др. Во вторую группу входят насосы систем, обеспечивающих безопасность плавания и удовлетворяющих санитарно-бытовые нужды команды и пассажиров: пожарной, водоотливной, осушительной, балластной, санитарной, пресной воды и пр. Насосы третьей группы обслуживают специфические для определенных типов судов системы — грузовые и зачистные на танкерах, креновые на ледоколах, водоот­ ливные на спасательных судах и т. д.

На характер работы электроприводов насосов влияет не только назначение последних, но и их устройство. По принципу действия основные типы насосов разделяются на лопастные и объемные. К ло­ пастным относятся центробежные, осевые или пропеллерные и вихре­ вые насосы; к объемным — поршневые и ротационные насосы: винто­ вые, зубчатые или шестеренчатые, кулачковые, пластинчатые.

Основные параметры, характеризующие работы насосов, — произ­ водительность Q и напор Н.

Поршневые насосы работают по принципу всасывания перекачива­

емой жидкости. Они делятся на насосы прямого действия, вытесня-

386

ющие жидкость при ходе поршня только в одном направлении, и насо­ сы двойного действия, которые подают жидкость в систему при обоих

полняется перекачиваемой жидкостью, поднимающейся в цилиндр 2 через клапан 3 по всасывающему патрубку 4. При обратном ходе порш­

ня жидкость в цилиндре сдавливается, в результате чего закрывается всасывающий клапан 3 и открывается нагнетательный клапан 5 и под

ливки и тем самым обеспечивают постоянную готовность к работе); относительно высокий к. п. д. (г)иас = 0,5 -н 0,8).

Но этим насосам присущи и определенные недостатки: тихоходность и громоздкость; неудобное соединение с электродвигателем; быстрый износ трущихся частей, особенно при работе с загрязненной жидкостью; опасность возникновения недопустимых давлений при пе­ рекрытии вентилей.

Ротационные, или коловратные, насосы работают по принципу,

аналогичному действия «поршневого насоса. В наиболее распро­ страненных из них шестеренчатых насосах (рис. 222) закрепленная на ведущем валу шестерня 1 вращает свободно посаженную на ось ше­ стерню 3. При расцеплении их в районе приемного патрубка 2 во впа­

динах шестерен освобождается объем, занимаемый до того зубцами другой шестерни. Получившееся разреженное пространство заполняет жидкость, переносимая затем шестернями вдоль стенок корпуса на­ соса к отливному патрубку 4. Там зубцы одной шестерни выдавливают

жидкость из впадин другой, и она поступает в трубопровод.

По сравнению с поршневыми насосами ротационные гораздо про­ ще, быстроходнее, значительно меньше по габаритам и массе, но не способны к сухому всасыванию, т. е. должны быть всегда залиты жид­ костью. Они хорошо работают при перекачке вязких жидкостей и по-

этому широко применяются на судах в топливо- и маслоперекачива­ ющих системах.

Объемные насосы способны развить сравнительно небольшую про­

изводительность, но создают весьма высокие напоры, которые от про­ изводительности практически не зависят. Для них очень опасно пере­ крытие нагнетательного трубопровода задвижкой и недопустим пуск насоса при закрытой задвижке, так как это вызывает увеличение на­ пора насоса п, следовательно, мощности, что может привести к пере-

грузке электропривода и даже к поломке механизма.

и создает напор действием подъемной силы лопастей на жидкость. Рабочее колесо 2 центробежного насоса (рис. 223) помещено в кор­ пус 1, служащий для подвода и отвода жидкости. На колесе закрепле­ но несколько изогнутых лопастей 3. Жидкость подводится через при­ емный патрубок 5 в осевом направлении, а отводится в радиальном через отливной патрубок 4. Повышение давления на выходе из насоса

происходит здесь в основном из-за действия центробежных сил. Центробежные насосы могут иметь по нескольку рабочих колес,

вращающихся в изолированных полостях корпуса. Если направить жидкость из одной полости в другую, то получается многоступенчатый насос, развивающий повышенный напор; если пропускать жидкость через все полости параллельно, то насос превращается в многопоточ­ ный, обеспечивающий повышенную производительность. Это свой­ ство используется, когда один и тот же насос должен работать при большом напоре, но малой производительности, и наоборот.

Центробежные насосы весьма быстроходны. Их нормальная часто­ та вращения (500-^3000 об/мин) совпадает с номинальными частотами вращения электродвигателей постоянного и переменного тока соот­ ветствующих мощностей. Поэтому вал ротора такого насоса соединяют непосредственно с валом электродвигателя.

Центробежные насосы значительно меньше по габаритам и массе, чем поршневые, гораздо проще и дешевле их, обеспечивают равномер­ ную подачу. Недостаток центробежных насосов—невозможность сухого

388

всасывания, но в судовых условиях это в большинстве случаев не имеет значения, так как насосы можно устанавливать ниже уровня всасы­ ваемой жидкости. Центробежные насосы развивают весьма высокую производительность, но большой напор обеспечить ими труднее, чем поршневыми. Кроме того, их напор зависит от производительности. Несмотря на указанные недостатки, центробежные насосы в силу сво­ их достоинств имеют на судах преимущественное распространение — в качестве охлаждающих, циркуляционных, пожарных, санитарных и др.

Осевые, или пропеллерные, насосы (рис. 224)

отличаются от центробежных принципом дей­ ствия. Лопасти их рабочего колеса 1 пред­

ставляют собой ряд винтовых плоскостей. При вращении электродвигателем вертикального вала 3, проходящего сквозь сальник в кор­ пусе насоса 2, рабочее колесо как бы ввин­

чивается в жидкость. Из-за этого она пере­ мещается вверх вдоль оси вращения, попа­ дает на направляющий аппарат 5, тоже со­

стоящий из нескольких лопастей, и выходит из насоса по загнутому отливному патрубку 4.

Пропеллерные насосы создают небольшие на­ поры, но они могут работать с очень большой производительностью. Поэтому их применяют в качестве аварийных водоотливных насосов, креновых насосов ледоколов и др.

Вентиляторы и компрессоры. Различают вентиляцию жилых и служебных помещений

(общесудовую), машинно-котельных помеще­ Рис. 224. Устройство осе­

ний и грузовых трюмов и танков. Вентиля­ вого или пропеллерного насоса

ционные системы чаще всего обслуживаются центробежными вентиляторами (рис. 225).

Принцип действия и свойства таких вентиляторов в основном такие же, как у центробежных насосов, но вентиляторы часто делаются ре­ версивными. Такие вентиляторы соединяют с реверсивными электродви­ гателями, изменяющими направление вращения рабочего колеса. На танкерах вентиляторы применяют для удаления газов из опорожнен­ ных танков. Для этой цели служат переносные вентиляторы с взрывобезопасными электродвигателями. Рабочее колесо вентиляторов, рабо­ тающих во взрывоопасной среде, делается из цветного металла или сплава, чтобы аварийный удар лопасти о стальной корпус не высек искру. Регулирование производительности вентиляторов осуществля­ ют такими же методами, какие применяют для насосов.

Кроме центробежных вентиляторов, применяют и осевые или про­ пеллерные — особенно тогда, когда нужна очень высокая производи­ тельность при малом давлении. Такой вентилятор представляет собой электродвигатель с двумя обтекателями и крылаткой на валу и поме­ щается непосредственно в вентиляционный канал. Осевые вентилято­ ры с длинными лопастями применяют для перемешивания воздуха

389