Глава 4. Электроприводы судовых грузоподъемных механизмов.

Общая характеристика и классификация.

От скорости погрузочно-разгрузочных работ зависит оборачиваемость флота и его производительность. Суда транспортного флота находятся под погрузкой и разгрузкой до 30-40% времени работы. Отсюда общие требования к грузоподъемным механизмам (ГПМ):

· надежность и безопасность в работе;

· высокая производительность;

· экономичность;

· ремонтопригодность.

Судовое электрооборудование грузоподъемных механизмов требует специального исполнения электрических машин и аппаратов, что связано с особыми условиями их работы: высокая влажность воздуха вплоть до выпадения росы, большой перепад температуры окружающей среды, качка судна, повышенная вибрация. Все оборудование грузоподъемных устройств, установленное на открытых палубах, должно быть рассчитано на обливание морской водой, на возможность обледенения. К оборудованию предъявляются более высокие требования по прочности и коррозийной стойкости.

Главное различие электроприводов судовых грузоподъемных механизмов и береговых заключается в их питании от электростанций соизмеримой мощности. Приходится искать комплексное решение задач по обеспечению стабилизации тока и устойчивости работы электростанции с мощными электроприводами грузовых устройств, а также по выбору наиболее целесообразных электродвигателей и систем управления, позволяющих уменьшить пиковые нагрузки в условиях частой работы в динамических режимах.

Классификация.

По назначению грузоподъемные механизмы разделяют на:

· грузовые лебедки и краны для переработки массовых грузов;

· машинные подъемники-мостовые краны, тельферы, кран-балки, служащие для выполнения монтажных операций, поднятия и перемещения механизмов и отдельных деталей;

· лебедки общесудового назначения, такие как шлюпочные, траповые, люковых перекрытий, лоцманские подъемники, лифты

· специальные лебедки и краны, применяемые на судах специального назначения: буксирные, траловые, кабельные и др.

По питанию электроприводы разделяются на системы:

· постоянного тока;

· переменного тока;

· от индивидуального преобразователя энергии.

По управлению электроприводы разделяются на системы:

· непосредственного управления с помощью силовых кулачковых контроллеров;

· дистанционного управления командоконтроллерами, когда переключения в силовой цепи электродвигателя осуществляются релейно-контакторной станцией (магнитным контроллером);

· кнопочного управления.

По режиму работы электроприводы исполняются:

· повторно-кратковременного режима – грузовые лебедки, краны, буксирные лебедки, лифты;

· кратковременного режима – шлюпочные и траповые лебедки, лоцманские подъемники и др.

Основными параметрами ГПМ являются грузоподъемность и скорость.

Грузоподъемность – расчетная номинальная масса поднимаемого механизмом груза. Для грузовых лебедок устанавливается тяговое усилие на грузовом барабане, поскольку грузоподъемность лебедки определяется оснасткой грузовых стрел.

Различают номинальную и максимальную скорости.

Номинальная скорость – линейная скорость вертикального или горизонтального перемещения груза или отдельных конструкций механизма [м/с]. Для механизмов поворота – это угловая скорость поворота [рад/с] или частота вращения [об/мин, об/с].

Минимальная скорость опускания груза называется посадочной или установочной. Эта скорость определяется условиями сохранности перерабатываемых грузов и удобства работы. При выборе минимальной скорости для машинных кранов и тельферов, осуществляющих точные монтажные работы, основным исходным условием является точность остановки груза.

Важной характеристикой для ГПМ имеет диапазон регулирования скорости, который определяется отношением наибольшей скорости подъема груза к наименьшей скорости спуска груза. Диапазон регулирования судовых грузоподъемных механизмов общего назначения составляет: под нагрузкой , на холостых ходах (подъем пустого гака)

 

Требования Правил Российского Речного Регистра.

· Крановый электродвигатель должен развивать максимальный момент не ниже двукратного по отношению к номинальному моменту;

· для асинхронных электродвигателей с переключаемыми полюсами момент пусковой должен составлять 1,5÷2,5 номинального при номинальном напряжении в электросети, для обмотки с наименьшей скоростью ;

· по своей механической прочности электродвигатели должны выдерживать, не разрушаясь, увеличение частоты вращения в 3 раза по отношению к номинальной;

· электропривод грузоподъемного устройства, обеспечивающий несколько скоростей движения, должен быть сконструирован так, чтобы при переключении скоростей было исключено падение груза или самопроизвольное движение стрелы или крана;

· концевой выключатель механизма подъема должен быть установлен так, чтобы после остановки грузозахватного органа при подъеме без груза между ним и упором зазор был не менее 200 мм;

· электродвигатель должен обеспечивать максимальную, от перегрузки, минимальную защиту и нулевую блокировку: подача питания на электродвигатели должна быть возможна лишь после того, как соответствующие рукоятки, маховики и рычаги постов управления будут установлены в нулевое положение;

· у постов управления должна быть кнопка аварийной остановки;

· в главной цепи грузоподъемного механизма должен быть установлен выключатель, доступный только для уполномоченных лиц экипажа, либо должна быть обеспечена возможность запирания выключателя в отключенном состоянии;

· на посту управления рекомендуется устанавливать сигнализацию о наличии напряжения в сети питания, а также визуальную сигнализацию о включении и выключении электропривода;

· каждый механизм грузоподъемного устройства должен быть снабжен тормозом, обеспечивающим торможение с коэффициентом запаса:

1) механизма подъема груза – 1,5;

2) изменения вылета стрелы – 2,0;

3) поворота и передвижения крана – 1,2.

Тормоза замкнутого типа, автоматически действующие при прекращении питания электропривода и растормаживаемые при подаче питания на электродвигатель. Каждый тормоз должен допускать возможность ручного растормаживания.

Кроме того, условия использования электрооборудования на кранах регламентированы «Правилами устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов”, утвержденных постановлением Гостехнадзора России от 31.12.99 №98. Основные стандарты и правила, определяющие требования к крановому электрооборудованию, следующие:

Правила устройства электрооборудования(ПУЭ)

Изделия электротехнические, термины и определение основных понятий ГОСТ18311-80.

Электрические машины ГОСТ183-74.

Электрические аппараты ГОСТ12434-83. и т.д.

 

Предварительный расчет мощности и выбор электродвигателя грузовой лебедки.

Мощность электродвигателя грузовой лебедки рассчитывают в зависимости от поставленных условий. Чаще всего бывают заданы номинальная грузоподъемность и скорость подъема груза. Этот метод расчета электропривода обычно называют по заданной грузоподъемности.

Определяют момент на валу двигателя:

где:

Расчетная номинальная частота вращения электродвигателя, соответствующая заданной номинальной скорости подъема груза,

или угловая частота вращения:

Мощность развиваемая двигателем при подъеме номинального груза с номинальной скоростью,

На основании полученных данных, по каталогу для двигателей в зависимости от заданного режима работы выбираются двигатели кратковременного или повторно-кратковременного режима работы.

Крановые двигатели выпускаются серии MTF и MTKF – это асинхронные двигатели соответственно с фазным и короткозамкнутым ротором. Они имеют повышенную механическую прочность, меньшую инерционность, за счет уменьшения радиуса ротора; большой пусковой момент и уменьшенный пусковой ток. Двигатели серии MTH и MTKH для металлургического производства отличаются только классом изоляции.

На речных судах для лебедок размещенных на открытых палубах используются одно-, двух- и трехскоростные двигатели МАП, рассчитанные для стандартных кратковременных режимов – 15, 30 и 60 минут, и повторно-кратковременных режимов с ПВ% = 15, 25, 40, 60 (%). Управление двух- и трехскоростными двигателями серии МАП осуществляется кулачковыми и магнитными контроллерами тех же серий, что используются и для якорно-швартовных механизмов.