船舶全電力推進(jìn)系統(tǒng)側(cè)推裝置

船舶全電力推進(jìn)系統(tǒng)側(cè)推裝置

1船舶推進(jìn)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)傾斜裝置也稱為隧道探測器，是現(xiàn)代船舶管理系統(tǒng)的重要組成部分之一，越來越受到重視。了解艏側(cè)推裝置的工作原理及控制方式,對船舶,尤其是全電力推進(jìn)船舶推進(jìn)系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)有著重要意義。按推力控制方式的不同艏側(cè)推裝置分為定距槳側(cè)推與調(diào)距槳側(cè)推:定距槳一般通過控制液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)向獲得不同的推力;調(diào)距槳通常利用電動機(jī)作為原動機(jī),通過調(diào)節(jié)槳的螺距獲得不同的推力。由于調(diào)距槳不需要改變原動機(jī)轉(zhuǎn)向,在船舶艏側(cè)推裝置中使用較為廣泛,下面以調(diào)距槳為例介紹艏側(cè)推裝置的組成及控制方式。2中央通信設(shè)備在原動機(jī)轉(zhuǎn)向一定的情況下,艏側(cè)推裝置通過改變可調(diào)螺距槳的螺距獲得不同方向及大小的推力,螺距可由最大值變?yōu)榱?也可由正值變?yōu)樨?fù)值,實(shí)現(xiàn)推力的連續(xù)調(diào)節(jié)。螺距的改變由液壓模塊實(shí)現(xiàn),液壓油經(jīng)過電磁分配閥加載于側(cè)推裝置的伺服油缸,伺服油缸活塞帶動槳葉改變螺距。艏側(cè)推裝置主要用于:?船舶頻繁的靠離岸;?狹窄航道或港灣中低速運(yùn)行船舶舵效降低時提高船舶的操縱性能;?動力定位系統(tǒng)。3由此組成每套艏側(cè)推裝置由Y/Δ起動器、艏側(cè)推電機(jī)、電動液壓模塊,可調(diào)距槳組成。3.1y/起動器擺動當(dāng)容量較大的三相異步電動機(jī)直接投入電網(wǎng)起動時,會產(chǎn)生過大的起動電流,導(dǎo)致電網(wǎng)電壓下降以及電機(jī)過熱,目前一般采用降壓起動方式,利用Y/Δ起動器降壓起動是較為經(jīng)濟(jì)的一種。采用Y/Δ起動器起動時,電動機(jī)起動電流為直接起動的1/3,起動轉(zhuǎn)矩為直接起動的1/3。Y/Δ起動器通常帶有時間繼電器和熱動繼電器,時間繼電器整定為電機(jī)起動時間,用于電機(jī)起動后將定子繞組從Y形切換為Δ形接法;熱動繼電器用于過載保護(hù)。3.2機(jī)的安裝方式艏側(cè)推裝置的原動機(jī)采用三相異步電動機(jī),為螺旋槳提供動力。艏側(cè)推電機(jī)有立式和臥式兩種安裝方式,通過傳動裝置帶動螺旋槳轉(zhuǎn)動。艏側(cè)推電機(jī)轉(zhuǎn)速不控。艏側(cè)推電機(jī)運(yùn)行中需要注意過載問題,螺距變化過快,負(fù)載過重都容易導(dǎo)致電機(jī)過載,除過載保護(hù)外,選型時應(yīng)該留有一定的轉(zhuǎn)矩裕量。3.3液壓系統(tǒng)及工作原理電動液壓模塊有三個作用:?為艏側(cè)推裝置的螺距調(diào)節(jié)提供液壓動力;?為艏側(cè)推傳動裝置的軸(如傘齒輪軸與槳軸)密封提供壓力;?對機(jī)械裝置起到潤滑和冷卻作用。電動液壓源模塊一般由重力油箱,電磁分配閥及油泵電機(jī)等組成,重力油箱為液壓單元提供油料,油料在重力作用下進(jìn)入液壓泵,油泵電機(jī)拖動液壓泵,將油料壓入電磁分配閥。在電磁分配閥內(nèi),一部分油料作為調(diào)螺距用油,推動調(diào)距伺服油缸;另一部分作為軸密封用油,為傳動機(jī)構(gòu)軸密封提供壓力,回油經(jīng)過過濾器后回到重力油箱。油料同時還起到潤滑和冷卻作用,通過水下部分油料與海水熱交換實(shí)現(xiàn)油的冷卻。液壓系統(tǒng)見圖1,其中,螺距傳感器用于實(shí)現(xiàn)螺距的閉環(huán)控制及實(shí)際螺距值的指示,手動泵用于側(cè)推槳體中的油料填充。電動液壓模塊本身應(yīng)該配置液壓安全閥,防止伺服油壓力過大損壞液壓裝置。3.4側(cè)推管和雙管道器可調(diào)距槳是艏側(cè)推的重要組成部分之一,艏側(cè)推使用的可調(diào)距槳一般帶有單層導(dǎo)管,用于導(dǎo)流,所以艏側(cè)推又叫隧道推進(jìn)器,有些特殊規(guī)格的側(cè)推還配有雙層導(dǎo)管,可以有效的降低噪音,但價格很高。從經(jīng)濟(jì)性考慮,選擇單層導(dǎo)管的可調(diào)距槳即可,槳葉材料為鎳鋁青銅?？烧{(diào)距槳帶有螺距傳感器,可以輸出當(dāng)前螺距信號。4傾斜控制系統(tǒng)操控系統(tǒng)利用艏側(cè)推裝置各部分提供的接口對艏側(cè)推進(jìn)行操縱,指示其狀態(tài)并提供必要的保護(hù)。4.13不同組件中需要實(shí)現(xiàn)的接口側(cè)推電機(jī)多態(tài)性?艏側(cè)推的起動及指示;?艏側(cè)推的停止,緊急停車及指示;?艏側(cè)推電機(jī)繞組電流指示,安裝于起動柜柜門上;?艏側(cè)推電機(jī)過載信號;?滑油壓力低,軸承溫度高,冷卻水泄漏等故障指示。螺距點(diǎn)動控制接口?液壓泵起動器,提供起/停接口,用于油泵電機(jī)的起動,油泵電機(jī)采用直接在線起動方式;?螺距點(diǎn)動控制接口,實(shí)現(xiàn)應(yīng)急操縱時螺距的點(diǎn)動控制;?油泵電機(jī)提供運(yùn)行中指示信號;?電動液壓模塊需要配置壓力開關(guān),用于指示伺服油壓是否達(dá)到工作需要值;?熱動繼電器,為液壓系統(tǒng)提供過載保護(hù),為控制系統(tǒng)提供過載及停機(jī)指示;?用于油泵電機(jī)電流指示,安裝于起動柜柜門上。重力油?重力油箱具有測深桿或者浮子開關(guān),能夠?qū)Φ陀臀粓缶?。可調(diào)整距離筆?調(diào)距槳應(yīng)配有螺距傳感器,為指示和閉環(huán)控制提供螺距實(shí)際值;?零螺距指示裝置,用于艏側(cè)推裝置的零螺距起動。4.2側(cè)推機(jī)模式轉(zhuǎn)換艏側(cè)推提供三種控制模式:駕駛室及兩翼遙控模式,側(cè)推艙本地控制模式,DP控制模式。駕駛室及兩翼操縱主要通過駕駛室各控制臺面板實(shí)現(xiàn)遙控;側(cè)推艙本地控制模式通過機(jī)旁控制柜直接操作艏側(cè)推裝置;DP控制模式中,處于駕駛室的DP系統(tǒng)接管艏側(cè)推的控制權(quán)。其中,側(cè)推艙操縱優(yōu)于駕駛室操縱,駕駛室操縱優(yōu)于DP模式操縱。各模式之間轉(zhuǎn)換方式如下:側(cè)推機(jī)艙到駕駛室的轉(zhuǎn)換,采用轉(zhuǎn)換開關(guān),開關(guān)在側(cè)推機(jī)艙控制面板上,側(cè)推機(jī)艙及駕駛室操縱(即遙控與就地)兩者取一,轉(zhuǎn)換只能在側(cè)推機(jī)艙進(jìn)行。駕駛室主控臺與橋翼控制臺轉(zhuǎn)換采用帶指示燈的自復(fù)位按鈕形式,在控制臺上按下“本站獲取控制權(quán)”按鈕可使相應(yīng)控制臺獲得控制權(quán),主控臺上按鈕為“本站獲取控制權(quán)”按鈕(帶燈光,燈亮表示被選擇),同時具有左翼、右翼指示燈;左翼控制臺上按鈕為“本站獲取控制權(quán)”按鈕(帶燈光,燈亮表示被選擇),同時具有主控臺、右翼指示燈;右翼控制臺上按鈕為“本站獲取控制權(quán)”按鈕(帶燈光,燈亮表示被選擇),同時具有左翼、主控臺指示燈,各指示燈指示情況見表1。需要進(jìn)入動力定位模式時,在動力定位控制臺上按下“進(jìn)入動力定位模式”按鈕,如艏側(cè)推已經(jīng)為動力定位準(zhǔn)備好,則應(yīng)答一個準(zhǔn)備好信號,進(jìn)入動力定位模式,同時各控制臺上給出已進(jìn)入動力定位狀態(tài)指示。需要退出動力定位模式時,在駕駛室主控制臺上按下取消動力定位模式按鈕,控制權(quán)回到主控臺上。4.3側(cè)推電機(jī)控制系統(tǒng)艏側(cè)推操控系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)起動、調(diào)距、負(fù)載限制及保護(hù)功能,各功能描述如下。艏側(cè)推起動:艏側(cè)推起動前,需要向PMS系統(tǒng)進(jìn)行重載問詢,只有PMS系統(tǒng)允許重載起動時,才能起動艏側(cè)推裝置。起動時,要保證伺服油壓已經(jīng)建立,同時調(diào)距槳處于零螺距狀態(tài)。當(dāng)按下艏側(cè)推起動按鈕后,控制系統(tǒng)先啟動液壓泵電機(jī),當(dāng)液壓系統(tǒng)伺服油壓達(dá)到某一閾值時,才能進(jìn)行艏側(cè)推電機(jī)的啟動。起動艏側(cè)推電機(jī)時,先問詢零螺距指示裝置,確保螺旋槳螺距為零時才起動艏側(cè)推電機(jī),否則先調(diào)節(jié)螺距為零,當(dāng)艏側(cè)推電機(jī)啟動完畢,發(fā)出一個艏側(cè)推就緒信號,指示此時可以對螺距進(jìn)行調(diào)節(jié)。艏側(cè)推停車與緊急停車:當(dāng)收到停車命令后,控制系統(tǒng)首先調(diào)節(jié)螺距為零,然后依次停止艏側(cè)推電動機(jī),液壓泵系統(tǒng)。當(dāng)收到緊急停車命令后,控制系統(tǒng)直接停止艏側(cè)推電動機(jī)和液壓泵系統(tǒng)。螺距調(diào)節(jié):當(dāng)艏側(cè)推處于正常狀況時,可以對螺距實(shí)現(xiàn)隨動控制,通過操作手柄給定一個螺距信號,控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)螺距的閉環(huán)調(diào)節(jié)。同時控制系統(tǒng)應(yīng)該具有限制螺距變化率的功能,在滿足螺距響應(yīng)時間的前提下,防止螺距變化過快導(dǎo)致艏側(cè)推電機(jī)過載。當(dāng)控制系統(tǒng)處于故障狀態(tài)時,通過應(yīng)急操縱按鈕進(jìn)入應(yīng)急操縱模式,使用硬連線連接到螺距調(diào)節(jié)裝置,對螺距進(jìn)行非閉環(huán)控制。負(fù)載限制:控制系統(tǒng)獲取從配電板或PMS系統(tǒng)過來的信號,當(dāng)發(fā)電機(jī)容量較低時,艏側(cè)推功率達(dá)到某個限制值,自動減少螺距,從而限制負(fù)載功率,如果過載保護(hù)動作后過載依然存在,(例如槳軸掛住漁網(wǎng))則在一定時間后使艏側(cè)推停車。最大螺距限制功能:當(dāng)左右螺距達(dá)到最大值時,為防止液壓系統(tǒng)繼續(xù)作用損壞機(jī)械部分,對最大螺距進(jìn)行限制,一旦達(dá)到最大螺距,最大螺距限制開關(guān)打開,電磁閥閉鎖,停止進(jìn)一步增加螺距。艏側(cè)推裝置的保護(hù):當(dāng)出現(xiàn)艏側(cè)推電機(jī)風(fēng)機(jī)故障,艏側(cè)推電機(jī)過載故障,艏側(cè)推電機(jī)超速故障,艏側(cè)推電機(jī)冷卻水泄漏故障,艏側(cè)推電機(jī)滑油壓力低,伺服油壓低故障,液壓系統(tǒng)過載故障,重力油箱油位低等故障時對系統(tǒng)提供