Расчет электропривода якорно-швартового устройства

39

Министерство образования и науки Украины

Государственное высшее учебное заведении

Одесское мореходное училище рыбной промышленности

Имени Алексея Соляника

Курсовой проект

по дисциплине: “Судовые автоматизированые электроприводы”

Расчет электропривода якорно-швартового устройства

Выполнил курсант 222 группы

Переходюк А.П.

Принял Пастухов Г.П.

Одесса 2009

Содержание

1. Краткие сведения о судне

2. Назначение и основные элементы ЯШУ

3. Классификация ЯШУ и их электроприводов

4. Кинематическая схема и описание механических частей ЯШУ

5. Нормативные требования к ЯШУ и их электроприводам

6. Выбор якорного снабжения

7. Определение статических моментов

8. Выбор системы управления (обоснование)

9. Выбор ИД и построение механической характеристики

10. Проверка ИД на удовлетворение требований и построение нагрузочной диаграммы

11. Разработка принципиальной схемы управления ЭП ЯШУ и описание её работы

12. Выбор аппаратуры управления

13. Расчёт и выбор питающего кабеля и автомата

14. Обслуживание и уход за электроприводами ЯШУ

15. Охрана окружающей среды на судах ФРП

16. Охрана труда на ФРП

1. Краткие сведения о судне

№ п/п	Наименование величины	Обозна-чения	Единица измерения	Вариант №14
1	Тип судна	-	-	БМРТ «Амурский Замч»
2	Длина судна	L	м	153,20
3	Ширина по миделю	B	м	22
4	Высота борта	H	м	13,5
5	Осадка	T	м	8,02
6	Длина средней надстройки	l	м	38
7	Высота средней надстройки	h	м	15
8	Ширина средней надстройки	b	м	20
9	Диаметр цепной звёздочки брашпиля	DЗВ	м	13,6 d 10-3
10	КПД передаточного механизма на брашпиля	зПЕР		0,85
11	КПД клюза	зКЛ		0,75
12	Передаточное число механизма для режима «Нормальная работа»	i		220
13	Передаточное число механизма для режима «Аварийная работа»	iAB		360
14	Напряжение судовой сети	U	В	380
15	Наибольшее водоизмещение судна	D	т	18896
16	Скорость хода судна	х	узлы	17,36

2. Назначение и основные элементы ЯШУ

Якорно-швартовные устройства (ЯШУ) служат для постановки судов на якорь и для съемки их с якоря, а также для выполнения швартовных операций. При стоянке на рейде сбрасывают один или два якоря, которые, зарываясь в грунт, противодействуют течению, ветру и другим силам, стремящимся привести судно в движение. Нередко судам гражданского флота приходится стоять на якоре то ли в ожидании освобождения причальной линии в порту, то ли при необходимости производить грузовые операции на рейде.

В якорно-швартовное устройство входят якоря, якорные цепи, якорно-швартовная лебедка, исполнительный двигатель и система управления.

Якоря. В настоящее время чаще всего применяют якоря с поворотными лапами (якоря Холла), которые обладают большой держащей силой, легко укладываются по-походному и состоят из небольшого числа грубо обработанных деталей, что устраняет опасность заедания или заклинивания от ржавления. Каждое судно бывает снабжено двумя или тремя так называемыми становыми якорями, расположенными в носовой части судна. Третий якорь считается запасным и носит название штормового.

Якорные цепи. Роль гибкой связи, соединяющей якорь с корпусом судна, выполняют якорные цепи (цепные канаты). Якорная цель состоит из отдельных частей -- смычек длиной от 20 до 25 м. Звенья якорной цепи имеют распорки (контрфорсы), что увеличивает их прочность примерно на 20%.

Якорные цепи проходят от якоря через бортовой клюз, стопор и кулачковый барабан якорной лебедки в палубный клюз и цепной ящик, где и укладывается излишек цепи. К стенке цепного ящика конец цепи надежно крепится с помощью жвака-1 галса -- концевой смычки. Жвака-галсовая смычка заканчивается откидным гаком (глаголь-гак), который служит для быстрой отдачи якорной цепи.

Применение цепей в качестве якорного каната обусловливается следующими обстоятельствами. Погонный метр цепи весит в 5--6 раз больше погонного метра равнопрочного ей стального троса той же длины. Благодаря этому якорные цепи обеспечивают получение значительно большей держащей силы, которая, как известно, пропорциональна весу якорного каната. Ярко выраженные буферные свойства якорной цепи уменьшают к тому же размах килевой качки и смягчают рывки и толчки судна от действия волн в свежую погоду. Наконец, якорные цепи меньше стальных тросов подвержены коррозии в морской воде.

Якорно-швартовные лебедки. Якорно-швартовные лебедки: шпили и брашпили служат для отдачи и подъема якоря, а также для швартовных операций. Их отличие друг от друга состоит в том, что у первых ось кулачкового барабана расположена вертикально, у вторых -- горизонтально.

И те, и другие располагаются в носовой части судна, но брашпили вместе с основной частью электрооборудования устанавливаются на палубе и почти не занимают внутренних помещений. Эта особенность обеспечила им широкое распространение на судах торгового флота.

У шпилей на палубе размещаются лишь якорно-швартовный барабан (головка шпиля) и тумба управления. Все остальное оборудование шпилей находится в подпалубных помещениях судна. Ввиду этого шпили целесообразно применять: а) на танкерах, где электродвигатель и аппаратура управления должны быть изолированы от взрывоопасной среды; б) на ледоколах и судах ледового плавания, где такое размещение основных механизмов обеспечивает их защиту от обледенения и облегчает обслуживание; в) на военных судах, где ответственное якорно-швартовное устройство подлежит защите от возможных повреждений.

3. Классификация ЯШУ и их электроприводов

Якорно- швартовные устройства делятся на основные группы:

1. Якорно- швартовные и якорные шпили, имеющие вертикальное расположение грузового вала и одну звёздочку.

2. Брашпили, имеющие горизонтальное расположение грузового вала и две звёздочки.

Якорно- швартовные и якорные шпили в свою очередь различаются по:

1. скорости выбирания якорной цепи: с нормальной и повышенной скоростью;

2. конструктивным признакам: на однопалубные (цепная звёздочка, механизм и двигатель размещены на одной палубе); двухпалубные (цепная звёздочка и швартовый барабан размещены на одной палубе, а механизм и двигатель на другой); в свою очередь двухпалубные бывают одинарными (с индивидуальным приводом) и соединённые (соединены общим редуктором).

Брашпили различаются по:

1. скорости: нормальные и облегчённые (нормальные используются на судах морского флота, а облегчённые на судах речного флота).

2. конструкции.

Швартовые механизмы подразделяются на:

1. швартовые шпили (трос передаётся через швартовый барабан, число витков троса, намотанного на барабан остаётся постоянным в течении всего времени выбирания)

2. швартовые лебёдки (на барабане хранится весь запас троса, сдаваемый с барабана или наматываемый на него, в процессе швартовых операций).

Швартовые шпили делятся на две группы:

1. шпили с грузовым валом, редукторами двигателя (в свою очередь бывают однопалубные и двухпалубные);

2. шпили, у которых грузовой вал отсутствует, а двигатель размещается внутри швартового барабана и связывается с ним посредством механической передачи

4. Кинематическая схема и описание механических частей ЯШУ

На рис. 1 приведена кинематическая схема брашпиля. Брашпиль устроен и работает следующим образом. Движение от двух исполнительных двигателей 6 через цилиндрический редуктор 5 и промежуточную передачу 11 передается на промежуточный вал 12, на концах которого расположены барабаны (турачки) 4, служащие для выполнения швартовных операций. Далее через передачу 3 движение сообщается грузовому валу 14, на который свободно посажены две цепные звездочки 1. Одна из них служит для подъема якоря правого, а другая-- левого борта. Каждая из звездочек соединена через кулачковую муфту 2 с валом привода 7. Ленточные тормоза 13, имеющие маховичковые приводы 8 подтормаживают звездочки, если нужно ограничить скорость вытравливания якорной цепи.

В качестве исполнительных двигателей обычно используют два двигателя постоянного тока типа П или ДПМ, работающие на один вал. В редукторе брашпиля имеется переключатель скоростей 10, установка которого на положение «Аварийная работа» позволяет увеличить передаточное число от двигателя к грузовому валу. Такой режим допускается только в двух случаях: если надо поднять двумя двигателями якорь, висящий на полностью вытравленной цепи, или же поднять якорь с нормальной глубины одним двигателем, при выходе из строя другого.

Брашпиль может приводиться в действие также и одним двигателем -- постоянного тока типа ДПМ или переменного тока типа МАП.

Выключенные двигатели затормаживаются колодочными тормозами 9, которые предназначены для быстрой остановки двигателя и удержания грузового вала от обратного разворота. В последнее время стали широко применять также дисковые тормоза, конструктивно выполняемые за одно целое с двигателем.

На рис. 2 показан якорно-швартовного шпиль. Общий вид якорно-швартовного шпиля приведен на рис. 2. Он состоит из швартовного барабана 2, звездочки 3, баллера 5, соединенного зубчатой муфтой с грузовым колесом 6, редуктора 7, получающего вращение через эластично-фрикционную муфту 9 от электродвигателя 10 с тормозом. Грузовое колесо, редуктор и двигатель расположены на общей фундаментной раме 8.

Цепная звездочка насажена на баллер свободно, что позволяет выполнять швартовные операции и стравливать якорную цепь, пользуясь одной лишь силой тяжести якоря. Когда же возникает необходимость в движении от баллера, звездочку соединяют кулачковой муфтой со швартовным барабаном. Этот барабан посредством маховичка, имеющегося на крышке, можно поднимать и опускать по направляющей шпонке баллера.

Для ограничения скорости стравливания якорной цепи служит ленточный тормоз 4 с приводом 11. На случай выхода из строя электропривода предусмотрено вращение головки шпиля вручную -- с помощью вымбовок 1, вставляемых в гнезда на крышке швартовного барабана. Нормальная работа шпиля в случае деформации палубы обеспечивается тем, что в месте прохода баллера в палубу вмонтирован сферический подшипник.

В настоящее время шпили и брашпили выполняются с несамотормозящимися червячными редукторами, что объясняется желанием повысить к. п. д. установки.

На крупных судах устанавливают два якорно-швартовных шпиля -- по числу якорей. На мелких же судах обходятся одним шпилем, используя его для поочередного подъема обоих якорей.

Многие суда имеют, помимо якорно-швартовных шпилей в носовой части, еще и по два швартовных шпиля в кормовой части. В отличие от носовых, они лишены цепных звёздочек.



Рис 1. Кинематическая схема брашпиля.

Рис. 2 Якорно - швартовый шпиль.

5. Нормативные требования к ЯШУ и их электроприводам

Мощность приводного двигателя якорно- швартового механизма должна обеспечить непрерывное выбирание в течение 30 мин одной якорной цепи с якорем нормальной держащей силы со скоростью не менее 0.15 м/с при тяговом усилии Р₁, Н на звёздочке (Р₁ зависит от категории цепи и калибра).

Привод швартового механизма должен обеспечить непрерывное выбирание швартового троса при номинальном тяговом усилии с номинальной скоростью в течении не менее 30 мин. Скорость выбирания швартового троса на первом слое набивки на барабане зависит для каждого конкретного случая от тягового усилия. Скорость выбирания троса с помощью швартовной головки при номинальном тяговом усилии должна быть не более 0.3.

При применении электродвигателей переменного тока с короткозамкнутым ротором электроприводы якорно- швартового устройства после 30 мин работы при номинальной нагрузке должны обеспечивать возможность стоянки под током электродвигателя при номинальном напряжении в течении не менее 30с для якорных механизмов и 15с для швартовых механизмов. Для двигателей с переключаемыми полюсами, это требование действительно для работы двигателей с обмоткой создающей наибольший пусковой момент.

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

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

У якорно-швартовых шпилей швартовых лебёдок на ступенях скоростей предназначенных для швартовых операций, должна быть предусмотрена защита от перегрузки электродвигателя.

6. Выбор якорного снабжения

Выбор якорей и якорных цепей.

1. Характеристика якорного снабжения судна

 (6.1)

2. Якорное оборудование (по приложению II):

число становых якорей.................3 шт.;

общий вес........................................15800 кг;

общая длина двух цепей..............600 м

калибр якорной цепи....................72мм (d)

D_ЗВ=

Таким образом, вес одного якоря Gя = 5266 кг длина цепи одного якоря L_Ц=300 м

3. Вес 1 пог. м якорной цепи с распорками

кг (6.2)

4. Вес 1 пог. м цепи, погруженной в воду,

кг (6.3)

5. Длина не смачиваемого участка цепи в соответствии с высотой борта и расстоянием от якорной лебедки до клюза L_HC = 18 м.

6. Длина вытравленной цепи

L₀ = Lц - L_HC =300 - 18= 282м (6.4)

7. Расчетная глубина стоянки, выбранная по весу якоря, h_O =100 м

8. Коэффициент полноты водоизмещения судна

 (6.5)

9.Смоченная поверхность корпуса судна из уравнения (6.6)

м²

10. Площадь парусящей поверхности судна из уравнения

м² (6.7)

11. Сила сопротивления течения воды при подтягивании судна к месту заложения якоря по формуле

кг (6.8)

12. Сила сопротивления ветра по формуле

кг (6.9)

13. Равнодействующая внешних сил при совпадении их направления

F = F_T + F_B = 32,49 + 665,1 =697,59 кг (6.10)

14. Длина свободно провисающей части цепи согласно уравнению

м (6.11)

15. Длина лежащей на грунте цепи

L₁ = L₀- L_CB = 282 - 106,8 =175,2 м. (6.12)

16. Длина части цепи, выбираемой во второй стадии съемки судна с якоря (при переменном тяговом усилии)

L₃ = L_CB - h₀ = 106,2 -100 = 6,8 м (6.13)

7. Определение статических моментов

Определение тяговых усилий и моментов при подъеме одного якоря с норм. глубины стоянки.

17. Тяговое усилие у клюза на первой стадии съемки судна с якоря из уравнения

кг (7.1)

18. Тяговое усилие у клюза при отрыве якоря от грунта из уравнения

кг (7.2)

19. Усилие у клюза при подъеме якоря после отрыва его от грунта из уравнения

кг (7.3)

20. Усилие у клюза перед втягиванием якоря в клюз (в конце четвертой стадии)

кг (7.4)

По расчетным данным выбирается брашпиль с двумя электродвигателями.

21. Момент сопротивления на валу двух электродвигателей при подтягивании судна к якорю

(7.5)

22. Момент на валу двух электродвигателей при отрыве якоря от грунта

(7.6)

23. Момент на валу двух двигателей при подъеме якоря после отрыва его от грунта

(7.7)

24. Момент на валу двух электродвигателей при подходе якоря к клюзу

(7.8)

Определение тяговых усилий и моментов при подъеме двух якорей с половины номинальной глубины якорной стоянки (50 м).

25.Усилие у клюза в начале периода по уравнению (328)

кг (7.9)

26. Усилие у клюза в конце периода

кг (7.10)

27. Момент на валу двух электродвигателей в начале периода

(7.11)

28 Момент на валу двух электродвигателей в конце периода

(7.12)

Аварийный подъем якоря с большой глубины (передаточное число механизма i_AB =360).

29. Усилие у клюза при подъеме одного якоря, висящего на полностью вытравленной цепи из уравнения

кг (7.13)

30. Момент на валу двух электродвигателей при подъеме якоря, висящего на полностью вытравленной цепи

(7.14)

31. Усилие при подходе якоря к клюзу

F_АВ.КОН= F_4КОН=5266кг (7.15)

32. Момент на валу двух электродвигателей при подходе одного якоря к клюзу

(7.16)

8. Выбор системы управления (обоснование)

Выбор для электропривода якорно-швартовного устройства той или иной схемы управления (контроллерной, релейно-контакторной, электромашинной, бустерной или др.) зависит от мощности исполнительного двигателя. Весьма перспективными в настоящее время считаются схемы тиристорного управления.

По условиям работы якорно-швартовного устройства его электропривод должен работать в кратковременном режиме, обеспечивая подъем и спуск якоря с различными скоростями, плавный пуск под полной нагрузкой и торможение, а также стоянку исполнительного двигателя под током в течение 0,5 мин.

Контроллерные схемы управления. Эти схемы используются при мощности исполнительного двигателя до 10 кВт (реже -- до 25 кВт). Контроллерные схемы, предназначенные для электроприводов небольшой мощности, отличаются простотой и надежностью работы, малым весом и небольшими габаритами, а также сравнительной дешевизной. С увеличением мощности привода схемы становятся все менее надежными и более громоздкими. К числу недостатков этих схем относится и то, что они не обеспечивают:

а) автоматического ограничения момента двигателя при отрыве якоря от грунта, что в установках большой мощности может вызвать поломки в механизме или обрыв якорной цепи (увеличение мощности всегда сопровождается уменьшением запаса прочности механизмов);

б) Ограничения бросков пусковых и тормозных токов, что может явиться причиной кругового огня на коллекторе и короткого замыкания в щеточном механизме двигателя.

Сказанное объясняет, почему контроллерные схемы управления требуют для своего обслуживания квалифицированного персонала.

Применение релейно-контакторных схем в электроприводах большой мощности заставляет увеличивать число пусковых и регулировочных ступеней, в связи с чем возрастает количество аппаратов управления и соответственно снижается надежность работы установки. К тому же усложняется уход за ней. С увеличением мощности привода значительно возрастают вес и габариты оборудования и, в первую очередь, сопротивлений. Схема становится соизмеримой по весу с системой Г--Д.

Электромашинные схемы управления. Система Г--Д удовлетворяет всем требованиям электропривода якорно-швартовного устройства в отношении плавности пуска, торможения и регулирования скорости в нужных пределах. Наличие лишь малого количества аппаратов управления и применение двух двигательных брашпилей делает электромашинные схемы высоко надежными в работе

Недостатком системы Г--Д является ее высокая стоимость, а при небольших мощностях -- значительно больший вес и большие габариты по сравнению с другими схемами. Поэтому систему генератор--двигатель можно рекомендовать лишь для якорно-швартовных устройств, мощность электропривода которых превышает 50 кВт.

9. Выбор ИД и построение механической характеристики

Предварительный выбор электродвигателя.

33. Максимальный нагрузочный момент имеет место при отрыве от грунта одного якоря двумя электродвигателями

М _МАХ = М₃ = 82,1 (9.1)

Отсюда расчетное значение номинального момента двигателя по формуле

(9.2)

где перегрузочная способность двигателей л_М=2.

34. Расчетное значение номинальной скорости исполнительного двигателя принимается равным средней скорости

(9.3)

35. Расчетное значение номинальной мощности электродвигателя

кВт (9.4)

36. В качестве исполнительных электродвигателей выбираются два электродвигателя постоянного тока типа ДПМ-32 с смешанным возбуждением, водозащищенные; их параметры: U=220В; 30-минутная мощность Р=22 кВт; n = 1080 об/мин, I = 120 А.Что не больше максимально допустимой скорости для выбранных двигателей n max = 2300 об/мин. Оба электродвигателя работают на один вал, соединены последовательно и питаются от одного генератора системы Г--Д

Определение скорости выбирания якорной цепи и времени работы электродвигателей

37. По механической характеристике находится скорость вращения электродвигателей на различных стадиях съемки с якоря.

Момент на валу, Скорость,

n₁ = 1083 (9.5)

n₃ = 529 (9.6)

n_4НАЧ = 999 (9.7)

n_4КОН = 1269 (9.8)

n_НАЧ2 = 799 (9.9)

n_КОН2 = 1085 (9.10)

n _АВ.НАЧ = 756 (9.11)

n _АВ.КОН = 1323 (9.12)

38. Скорость выбирания якорной цепи по стадиям:

(9.13)

(9.14)

(9.15)

(9.16)

(9.17)

(9.18)

(9.19)

(9.20)

(9.21)

(9.22)

(9.23)

39. Продолжительность каждой стадии

мин (9.24)

мин (9.25)

t₃ принимаем равной 0,5 мин;

мин (9.26)

40. Расчетное значение полного времени съемки судна с якоря

Т_РАС = t₁+ t₂+ t₃+ t ₄=11+0,93+0,5+6,3= 18,7 мин (9.27)

41. Средняя скорость съемки судна с якоря

(9.28)

42. Время подъема якоря, висящего на полностью вытравленной цепи

мин (9.29)

Таким образом, двигатель удовлетворяет требованиям Регистра Украины в отношении скорости и бремени съемки судна с одного якоря при нормальной глубине стоянки:

х_СР = 10,2 > х_РЕГ = 10

Т_РАСЧ=23 мин < Т_РЕГ=30 мин

Подъем якоря, висящего на полностью вытравленной цепи, является аварийным режимом и встречается редко. К тому же полученное расчетом время такого подъема якоря (38,4 мин) не сильно превышает допускаємое Регистром Украины.

10. Проверка ИД на удовлетворение требований и построение нагрузочной диаграммы

Проверка выбранных электродвигателей на нагрев.

43. Среднеквадратичный момент электродвигателя при съемке судна с одного якоря с двумя двигателями

44. Среднеквадратичный момент электродвигателя при подъеме якоря с большой глубины

45. Номинальный момент двигателя

Таким образом, М_Н > М_ЭКВ и М_Н > М_ЭКВ..АВ

Проверка возможности спуска одного якоря на глубину полностью вытравленной цепи двумя двигателями

46. Момент на валу двух электродвигателей в конце спуска якоря



47. Моменту М_{С П} / 2=9,4 соответствует скорость тормозного режима двигателя n =1479 об/мин, что меньше максимально допустимой скорости для выбранного двигателя n_MAX=2300 об/мин.

Выбор преобразовательного агрегата

48. По мощности генератора

кВт

выбираем генератор П-101, брызгонепроницаемый, с параметрами: Рн = 60кВт; U=375 В; n = 1000 об/мин; k_З.Г = Р_Г / Р_Н = 52,8 / 60 =0,88; з_Г =0,87

49. По мощности возбудителя

Рв = 0,05 (2Р_ДВ + Р_Г) = 0,05 (2·22 + 60) = 5,2 кВт;

выбираем возбудитель типа П-61 с параметрами: Рн =7 кВт; U=220 В; n = 1000 об/мин; k_{3 B}= P_B/P_H = 5,2/ 7 = 0,74 з_В = 0,805

50. По мощности приводного двигателя

кВт

Выбираем приводной двигатель переменного тока типа АН111 брызгонепроницаемый с параметрами: Р_Н= 90кВт; n = 980об/мин; U= 380В I=194А л_М=2, з =0,89 cosц= 0,8

11. Разработка принципиальной схемы управления электроприводом ЯШУ и описание её работы

В состав электропривода брашпиля входят:

а) два исполнительных электродвигателя постоянного тока с пристроенным дисковым тормозом;

б) преобразовательный агрегат, состоящий из приводного двигателя (асинхронного с короткозамкнутым ротором),'генератора постоянного тока с независимой, параллельной и проти-вокомпаундной обмотками возбуждения и возбудителя (генератора постоянного тока со смешанным возбуждением);

в) станция управления переменного тока;

г) пост управления, представляющий собой кулачковый реверсивный командо-контроллер с одним нулевым и шестью рабочими положениями в каждую сторону;

д) регулятор возбуждения, включенный в цепь параллельной обмотки возбуждения;

е) два ящика с сопротивлениями (установочными, регулировочными и разрядными к обмоткам возбуждения генератора, к обмоткам возбуждения исполнительных двигателей и к дисковым тормозам);

ж) щит питания брашпиля.

Исполнительные двигатели и тумба управления водозащищенного исполнения расположены на верхней палубе. Все остальное оборудование -- брызгонепроницаемого исполнения; оно находится в помещении брашпиля.

Схема предусматривает одновременное использование двух последовательно включенных двигателей во всех режимах работы брашпиля, причем в случае выхода из строя одного из них работа привода обеспечивается вторым. Характер нагрузки и скорость двигателей определяются положениями переключателей П I и П II; в шестом положении «Травить» работа одним двигателем не допускается.

Перед запуском преобразовательного агрегата включают выключатель цепей управления ВУ, а пост управления устанавливают в нулевое положение. Нажатием кнопки КП на станции управления пускают в ход приводной двигатель ПД, вместе с которым начинают вращаться генератор и возбудитель. О самовозбуждении последнего сигнализирует лампа ЛС в тумбе управления брашпиля. С зажимов возбудителя напряжение через дополнительные сопротивления ЗСД и 4СД подается на обмотки возбуждения исполнительных двигателей и катушки реле обрыва поля РП.

Для пуска исполнительных электродвигателей маховичок тумбы управления, валик которой кинематически связан с постом управления, переводят в первое рабочее положение в сторону «Травить» или «Выбирать» -- в зависимости от производимой операции. При этом замыкаются контакты поста управления К1, КЗ, К5, а также К7, К11 («Травить») или К9, К13 («Выбирать»).

Контакт К1, замыкаясь, подготавливает работу тормозных электромагнитов. Через контакты КЗ и К5 подводится полное напряжение к обмоткам независимого возбуждения исполнительных двигателей НОД1 и НОД2 и к катушкам реле обрыва поля РП1 и РП2. Получив питание, эти реле срабатывают и замыкают своими контактами цепь контактора обрыва поля К, который, в свою очередь, замыкает контакт К в цепи тормозных электромагнитов ТМ1 и ТМ2 и независимой обмотки возбуждения генератора НОГ.

Получив питание, тормозные электромагниты растормаживают исполнительные электродвигатели. Одновременно возбуждается генератор, подающий напряжение на зажимы исполнительных двигателей, которые начинают вращаться со скоростью, соответствующей первому положению поста управления.

Скорость двигателя регулируют, переводя маховичок тумбы управления из одного рабочего положения в другое -- в сторону «Травить» или «Выбирать». При этом замыкаются контакты, шунтирующие сопротивления в цепи независимой и параллельной обмоток генератора, благодаря чему увеличивается ток возбуждения, а следовательно, и напряжение на зажимах генератора и двигателей; в результате увеличивается и скорость вращения двигателей.

Реверс исполнительного двигателя осуществляют, изменяя направление тока в независимой обмотке возбуждения генератора, для чего маховичок тумбы управления переводят из положения «Выбирать» в положение «Травить» или наоборот.

Чтобы остановить исполнительные двигатели, надо возвратить маховичок тумбы управления в нулевое положение, что вызовет размыкание цепей независимых обмоток возбуждения генератора и двигателей, а также цепей тормозных электромагнитов. В результате этого напряжение на зажимах двигателей и магнитный поток полюсов спадут до незначительных величин, двигатели потеряют скорость и затормозятся механическими тормозами.

Преобразовательный агрегат останавливают нажатием кнопки КС в тумбе или в станции управления.

Схема обеспечивает все необходимые виды защиты.

Нулевую и минимальную защиту обеспечивает линейный контактор Л, отключающий приводной двигатель от сети в случае резкого снижения или исчезновения напряжения. Повторный пуск агрегата возможен только из нулевого положения поста управления, что обеспечивается нулевой блокировкой, принцип которой заключается в питании линейного реле ЛР через контакт К22, закрытый только в нулевом положении поста управления.

Тепловая защита выполняется тепловыми реле 1РТ и 2РТ, работающими на отключение приводного двигателя. Повторный пуск его также возможен лишь из нулевого положения поста управления.

Защита от перегрузок осуществляется противокомпаундной обмоткой генератора, которая, размагничивая генератор и переводя исполнительные двигатели в режим стоянки под током, ограничивает момент короткого замыкания до заранее установленного значения.

Для защиты исполнительных двигателей от обрыва поля предусмотрены реле РП1 и РП2, которые, срабатывая, разрывают цепь контактора К, снимая в конечном счете возбуждение с генератора и затормаживая двигатели.

Защита от токов короткого замыкания в цепях управления выполняется предохранителями 1Пр -- 4Пр.

12. Выбор аппаратуры управления

В пределах срока службы электрооборудования якорно-швартовных механизмов суммарное число включений контактной аппаратуры главной цепи не превышает номинальных значений при полном использовании ее по коммутационной способности. Поэтому выбор аппаратуры данной группы механизмов должен производиться по номинальному току с учетом возможных токов перегрузки и термической стойкости.

Коммутационная аппаратура главных цепей должна отвечать следующим условиям: а) для якорных механизмов ток, протекающий по контактам при нагрузке в цепи, равной 36 d2 H, не должен быть выше номинального тока аппарата при режиме 60 мин; б) для швартовных механизмов ток, протекающий по контактам при выбирании троса с номинальным тяговым усилием, не должен быть выше номинального тока аппарата в режиме 30 мин; в) пусковой ток двигателя при работе на характеристике, обеспечивающей отрыв якоря от грунта (режим стоянки), не должен быть выше 80 % допустимого тока включения аппарата. Номинальный ток аппарата в режиме 30 мин при работе на той же характеристике не должен быть ниже 130 % номинального тока обмоток электродвигателя в режиме 30 мин; г) контакты аппарата переменного тока должны допускать протекание тока перегрузки в течение времени t, удовлетворяющего условию

,

где I_Н60 -- номинальный ток аппарата в режиме 60 мин (или длительном); /ст -- ток при заторможенном двигателе в режиме стоянки; 1СТ-- расчетное время стоянки под током, равно 15 с для швартовных механизмов.

Ток перегрузки I_СT (режим стоянки), проходящий по тиристорам и диодам в режиме 50--60 с, не должен превышать 80 % номинального тока тиристора в длительном режиме.

Выбираем аппаратуру управления для 3^Х фазной цепи переменного тока.

1. В качестве 1РТ и 2РТ выбираем тепловое реле типа ТРТ-200: I_НОМ=200А, предел регулирования токовой усатавки 0,75ч1,25.

2. Контактор линейный Л типа КМ-2334-2: 3 блок-контакта, главных и 2 вспомогательных, I_НОМ=200А;

3. Промежуточное реле РП типа РМЕ24ВРОМ3: 2 контакта замыкающих, 1- размыкающий, Р=17 Вт;

4. Предохранитель 1Пр типа ПДС-2: I_НОМ. =20А, I_{НОМ.ВСТАВКИ}=20А, тип плавкой вставки ПВД-2(I_КЗ=200А);

5. Кнопки управления КС и КП типа КЕ-011: I_НОМ=6,3А.

Аппаратура управления для цепей постоянного тока.

1. Реле обрыва поля РП типа РЭМ-25: количество контактных узлов 1, количество замыкающих контактов 1, I_НОМ=5А.

2. Вольтметр в цепи возбуждения V типа М145: пределы измерения 0ч250В, класс точности 2,5.

3. Предохранитель 2Пр, 3Пр типа ПДС-2: I_НОМ=20А, I_{НОМ.ВСТАВКИ}=20А, ток предельной разрывной способности при постоянном токе 3000А;

4. Сигнальная лампа ЛС типа Ц - 220-15;

5. Контактор К типа КН2141-12: 1 блок-контакт замыкающий, 1 блок-контакт размыкающий, климовый замыкающий 1;

6. Амперметр А типа М1500: предел измерения 0 - 30 А, класс точности 1,5, угол шкалы 230⁰;

7. Электромагнитный тормоз ТМ1 и ТМ2 типа ПДП3 со встроенным электромагнитным приводом входящим в комплект двигателя ДПМ;

8. Командоконтроллер серии КМ-1000, изготовленный в исполнении для установки на палубе судна, допустимый длительный ток 10А, допустимый выключающий ток 50А, допустимый отключающий ток (при 220В при индуктивной нагрузке)- 1А.

13. Расчёт и выбор питающего кабеля и автомата

Для питания электропривода брашпиля, согласно правил Регистра Украины, выбираем питающий кабель, который прокладывается от ГРЩ по двум фидерам.

1. По таблице электрических нагрузок генераторов судовых ЭС устанавливают режим, в котором приемники электроэнергии, подключенные к РЩ, имеют наибольшую нагрузку. Расчетная мощность с учетом коэффициентов одновременности k₀ и запаса k_ЗАП (учитывает увеличение нагрузки кабеля за счет подключения к запасному фидеру приемника) составляет:

кВт

2. По наибольшей потребляемой мощности определяют полный расчетный ток фидеров РЩ:

A

3. По суммарному расчетному току выбирают сечение питающего кабеля РЩ (сечение равно 3Ч20 мм², длина кабеля l_\ = L / 2 = 153,2/ 2 ? 76м). Для подключения фидера к шинам ГРЩ выбран автомат А3511 на ток 200 А с максимальным расцепителем на номинальный ток 30000 А с установкой на 600 А.

4. По расчетному току по таблице допускаемых нагрузок на кабели с однорядной прокладкой выбирают сечение и жильность кабеля исходя из значения расчётного тока.

Выбираем трёхжильный кабель серии КНР сечением S = 20 мм².

5. Определяем потери напряжения на участке:

%,

где г - удельная проводимость меди при температуре 65⁰С.

Так как согласно установленным нормам потери (падение) напряжения ?U_РАСЧ в сетях не должны превышать ?U_ДОП =7%, то расчёт был произведен верно.

14. Обслуживание и уход за электроприводами ЯШУ

Соблюдение правил технического обслуживания и использования обеспечивает надёжную и безопасную работу судового электропривода якорно- швартового устройства.

К управлению брашпилем допускается боцман, а к управлению шпилем -- матрос I класса, сдавший экзамен по соответствующему техминимуму.

Старший электромеханик или старший механик обязаны проинструктировать лиц, допущенных к управлению брашпилем или шпилем, об особенностях управления указанными механизмами,

При подготовке к действию электроприводов грузоподъемных, якорно-швартовных устройств, шлюпочных лебедок и других палубных механизмов необходимо:

1) убедиться внешним осмотром в его исправности, измерить сопротивление изоляции и спустить конденсат;

2) установить рукоятки командоаппаратов в нулевые положения; при наличии муфт переключения редуктора установить их рукоятки на требуемую грузоподъемность;

3) открыть вентиляционные отверстия на электродвигателях и пусковых резисторах; включить вентиляцию в помещениях аппаратуры управления;

4) включить питание на ГРЩ» РЩ, а также средства дистанционного управления брашпилем и регистрации длины вытравленной якорной цепи;

5) обеспечить необходимую освещенность мест грузовых или промысловых операций, а также постов управления механизмами при производстве работ в ночное время;

6)опробовать электроприводы в действии в том числе электромагнитные и механические тормоза, конечные выключатели и блокировки, а также органы аварийного отключения;

7) доложить вахтенному помощнику капитана о готовности электроприводов к действию.

При возникновении неисправности тормозов, электродвигателей и аппаратуры управления срабатывании блокировок или защиты работа электроприводов грузоподъемных устройств должна быть немедленно прекращена. Возобновление работы разрешается только после устранения неисправности.

После использования электроприводов грузоподъемных, якорно-швартовных и буксирных устройств, шлюпочных лебёдок и других палубных механизмов необходимо:

1) установить рукоятки командоаппаратов в нулевые положения;

2) выключить питание электроприводов на РЩ и ГРЩ (по согласованию с вахтенным помощником);

3) закрыть все вентиляционные отверстия и выключить вентиляцию помещений аппаратуры управления.

Состав работ технического обслуживания каждого вида электрооборудования, входящего в состав электропривода, определяется указаниями соответствующих разделов настоящих правил и инструкциями по эксплуатации Виды работ технического обслуживания и их периодичность определяется ПГТО (План-график технического обслуживания или другая действующая документация, определяющая номенклатуру, состав, периодичность и трудоёмкость работ), а в случае его отсутствия -- инструкцией по эксплуатации.

15. Охрана окружающей среды на судах ФРП

В процессе эксплуатации судов образуются бытовые и производственные отходы, сброс которых в водоем приносит значительный ущерб природе. При этом все образующиеся на судне загрязнения можно разделить на две основные группы:

1) остатки перевозимых грузов, образующихся вследствие неполной их выгрузки, обмыва палубы и трюмов, танков и т. п.;

2) загрязнения, образующиеся в результате жизнедеятельности экипажа и пассажиров (сточные воды и бытовой мусор), а также в результате эксплуатации судовых механизмов (нефтесодержащие льяльные, или подсланевые воды, производственный мусор). Кроме того, до сих пор, к сожалению, весьма часты случаи аварийных разливов нефтепродуктов при бункеровке судов и в результате различных аварийных ситуаций.

В связи с тем что для судов характерны загрязнения второй группы (они присущи любому классу судов), а также аварийные разливы нефтепродуктов, в данной книге рассмотрены пути решения проблем по предотвращению загрязнения водоемов этими видами судовых загрязнений.

Существует классификация мусора по степени его взаимодействия с водной средой:

плавающий -- приводит к загрязнению поверхности воды и береговой полосы (пляжи, места отдыха и т. п.);

тонущий -- загрязняет дно водоема, особый вред наносит местам нерестилищ и нагула рыб;

растворяющийся -- поглощает для своего окисления кислород из воды водоема, изменяет ее окраску, вкус и т. п.

Международная конвенция МАРПОЛ 73/78

В 1973 г. Международной морской организацией (ИМО), являющейся органом ООН, была принята Международная конвенция МАРПОЛ 73, в которой определены технические требования по предотвращению загрязнения моря с судов.

Положения МАРПОЛ 73 и Протокола 1978 г. представляют собой единый документ, кратко называемый Конвенция МАРПОЛ 73/78 [52], которая включает пять приложений (по видам всех судовых загрязнений):

приложение I. «Правила предотвращения загрязнения нефтью»;

приложение II. «Правила контроля над загрязнением при перевозке ядовитых жидких веществ наливом»;

приложение III. «Правила предотвращения загрязнения вредными веществами, перевозимыми морем в упаковке, грузовых контейнерах, съемных танках или автодорожных и железнодорожных цистернах»;

приложение IV. «Правила предотвращения загрязнения сточными водами с судов»;

приложение V. «Правила предотвращения загрязнения мусором с судов».

Указанные пять приложений Конвенции по существующим в ИМО правилам объединяются в три группы и принимаются (ратифицируются) государствами одновременно: 1-я группа -- приложения I и II; 2-я группа -- приложения III и V; 3-я группа -- приложение IV.

Приложения I и II вступили в силу 2 октября 1983 г.; приложение V -- в декабре 1988 г., остальные вступят в силу в ближайшие год-два. В качестве наиболее важных, присущих всем типам судов, здесь рассмотрены требования приложений I, IV и V (нефть, сточные воды, мусор).

Нефтесодержащие воды.

Каждое судно, совершающее международные рейсы, должно быть оборудовано в соответствии с требованиями приложения I Конвенции МАРПОЛ 73/78, что подтверждается выдачей Регистром СССР этим судам Международных свидетельств о предотвращении загрязнения нефтью. Конвенцией предусмотрены следующие технические средства для предотвращения загрязнения водной среды льяльными (подсланевыми) водами с судов:

-- сборные танки;

-- нефтеводяное фильтрующее оборудование с очистной способностью подсланевых вод до уровня нефтесодержания в сбросе не более 15 млн^-1;

-- автоматическое устройство для закрытия сливных клапанов, когда содержание нефти в очищенной воде, сбрасываемой за борт, превышает 15 млн^-1';

-- нефтеводяное сепарационное оборудование с очистной способностью до 100 млн^-1.

Сточные воды.

Требования приложения IV Конвенции МАРПОЛ 73/78 распространяются на суда, совершающие международные рейсы, в том случае, если валовая вместимость данных судов более 200 per. т, а также на суда меньшей вместимостью, если на них разрешена перевозка более 10 человек.

В соответствии с положениями Конвенции в прибрежной зоне шириной 12 морских миль запрещен сброс сточных вод, если они предварительно не очищены и не обеззаражены в специальной судовой установке (установке ООСВ) до некоторых параметров.

Под термином «сточные воды» Конвенцией понимается следующее:

-- стоки из всех видов туалетов, писсуаров, унитазов, а также шпигатов, находящихся в туалетах;

-- стоки из раковин, ванн, душевых и шпигатов, находящихся в медицинских помещениях;

-- стоки из помещений, где содержатся животные;

-- прочие стоки, если они перемешаны с перечисленными выше.

За пределами 12-мильной зоны сброс СВ разрешен без предварительной обработки в любом бассейне (понятия «особый район» для СВ не существует), но при этом указано, что судно должно двигаться со скоростью не менее 4 уз.

В связи с указанным каждое судно, попадающее под действие приложения IV Конвенции, должно быть оборудовано устройствами для возможного предотвращения сброса необработанных СВ. Такими устройствами являются судовые сборные цистерны, а также установки ООСВ.

Мусор.

Приложение V Конвенции включает правила предотвращения загрязнения водоемов мусором с судов. При этом под термином «мусор» понимаются все виды пищевых, бытовых или эксплуатационных отходов (за исключением свежей рыбы и ее остатков), которые образуются в процессе нормальной эксплуатации судна, за исключением веществ, перечень которых приведен в других приложениях Конвенции.

Конвенцией предусмотрены следующие ограничения по сбросу мусора с судов:

-- запрещается сброс в море всех видов пластмасс, включая синтетические тросы, сети, пластмассовые мешки для мусора;

-- плавучий обивочный и упаковочный материал можно сбрасывать за пределами 25 миль от берега;

-- за пределами 12-мильной зоны можно сбрасывать мусор, пропущенный через измельчитель, если куски размолотого мусора не более 25 мм;

-- в особых районах запрещается сбрасывать любые виды мусора, кроме пищевых отходов, которые можно сбрасывать за пределами 12-мильной зоны.

Если мусор смешан с другими отходами, сброс которых попадает под другие требования, то к нему предъявляются более строгие требования.

В соответствии с требованиями Конвенции каждое судно, совершающее международные рейсы, должно иметь как минимум одно из следующих устройств: емкости для сбора мусора; устройства для измельчения или прессования мусора; инсинератор (печь для сжигания мусора). Кроме того, в Конвенции указано, что все заинтересованные государства обязаны обеспечить свои порты и терминалы устройствами для приема мусора.

16. Охрана труда на ФРП

Организация рабочих мест.

Организация любого трудового процесса на судах должна предусматривать необходимые мероприятия, обеспечивающие безопасность работающих и соответствовать требованиям ГОСТ 12.2.003--74 и ОСТ 15.210--79. Правильно организовать рабочие места и провести расстановку рабочей силы, а также обеспечить всех работающих спецодеждой и необходимыми индивидуальными защитными средствами -- одна из главных обязанностей администрации судна. К основным мероприятиям по организации рабочих мест относятся: обеспечение безопасного доступа к рабочему месту, а в случае эвакуации -- к спасательным средствам; обеспечение правильной передачи команд и распоряжений; оптимальная для данных условий компоновка рабочего места; устройство необходимых ограждений, защитных устройств, надписей, обеспечение работающих соответствующим инструментом, приспособлениями и такелажем; осуществление специальных мероприятий в зависимости от специфики работ.

Полы на тех рабочих местах, где по роду работ может быть скользко, должны иметь рифленую или ячеистую поверхность.

Площадки, расположенные на открытых палубах, в рыбце-хах, продолжительность работ на которых превышает 1 ч, в холодное время года покрывают материалом с низким коэффициентом теплопроводности (деревянные рыбинсы, маты).

Рациональная планировка рабочего места предполагает, прежде всего установление удобных и безопасных зон для выполнения трудовых операций и соответствующее размещение всего необходимого для работы оборудования.

Приспособления устанавливаются на палубе или стеллажах так, чтобы при качке судна, толчках или вибрации они не опрокидывались. Все тяжелые запасные части, приспособления надежно крепятся в положении по-походному в предусмотренных для этого на судне местах.

Рабочие места нельзя размещать в опасных зонах. Эти зоны по характеру действия опасных факторов определяются временем и размерами, а следовательно, могут быть как стационарными, так и нестационарными (условными), т. е. изменяющимися в размерах в зависимости от времени и характера действия опасного фактора.

Администрация судна, организуя работу вблизи опасных зон, обязана проверить наличие необходимых оградительных и защитных устройств, знаков и надписей. При отсутствии или неисправности постоянных ограждений устанавливаются временные ограждения. Согласно правилам техники безопасности ограждения устанавливаются на все открытые проемы в палубах, на рабочих местах, площадках, проходах, расположенных не выше 0,5 м. Кроме того, ограждаются все движущиеся части оборудования, а также тросы, расположенные в проходах и вблизи рабочих мест, места возможного прорыва горячей воды, пара, ядовитого газа и разброса твердых частиц.

Ограждения проемов и площадок, расположенных на высоте, должны отвечать требованиям ГОСТ 122.062--81 и устраиваться таким образом, чтобы исключить возможность травмирования работающих.

При организации рабочих мест необходимо осуществлять дополнительные мероприятия, связанные с особенностью работ, например санитарно-гигиенические и эстетические, противопожарные, спасательно-профилактические, при работе за бортом судна или на высоте, в штормовых условиях и др.

Правила передвижения экипажа по судну.

Поступающий на судно член экипажа должен быть ознакомлен с особенностями конструкции судна, судовых устройств, правилами поведения при переходе по палубам, коридорам, трапам, в стесненных и опасных местах.

Для безопасности членам судовой команды правилами не разрешается бежать по проходам и трапам, прыгать и шагать через несколько ступеней, съезжать по поручням, за исключением случаев сбора экипажа по тревоге. Люди, проходящие по трапам, должны держаться за поручни. При передвижении по вертикальным трапам должны соблюдаться правила непрерывной опоры на три точки. Нельзя ходить в нерабочей обуви в пищеблоке и других служебных помещениях, а также спускаться по трапам в трюмы, шахты и танки.

При движении по трапу не допускается скопления людей, причем уступается дорога комсоставу по старшинству или идущему сверху.

Особое внимание при обучении членов экипажа должно быть уделено умению обращаться с металлическими водонепроницаемыми дверями. Во избежание травм рук и ног, особенно во время качки судна, следует открывать двери двумя руками, одновременно отдавая обе задрайки. Переступить порог нужно тогда, когда под влиянием крена дверь легко пойдет в сторону накренившегося борта. Необходимо также постоянно следить за исправностью задраек, резиновых прокладок дверей, люков и наличием на них стопорных устройств достаточной прочности.

Правилами техники безопасности запрещается ходить по бортовым решеткам, планширю и сидеть на нем независимо от состояния погоды.

Контроль за состоянием проходов, трапов, сходней, палуб, а также за исправностью дверей и ограждений должен осуществляться повседневно вахтенной службой.

Командный состав судна обязан следить за тем, чтобы все помещения в темное время суток и не освещенные естественным светом, а также проходы, коридоры, шахты, трюмы, бытовые и служебные помещения были постоянно обеспечены искусственным светом.

Работа с якорным устройством.

Одним из основных и ответственных устройств на судне является якорное. От его состояния и обслуживания во многих случаях зависит сохранность судна, груза и безопасность людей, поэтому администрация судна обязана следить за техническим состоянием якорного устройства, в частности за действием вертлюгов и стопоров, и соблюдением правил техники безопасности при его эксплуатации.

Выполнение работ по подъему и отдаче якоря следует производить только с разрешения капитана или его вахтенного помощника лицом, имеющим допуск к обслуживанию якорного устройства.

Перед отдачей якоря необходимо освободить цепь (ленточный стопор на брашпиле должен быть закреплен, муфта сцепления брашпиля -- разведена) и снять палубный стопор. Если брашпиль (шпиль) имеет ручной привод, надо снять его рукоятку, так как во время работы она может нанести травму. Следует также перед отдачей якоря разнести буйреп шлагами (или вытравить его за борт), а буек (томбуй) подготовить к безопасной отдаче (на планшире, киповой планке) и проследить за тем, чтобы при отдаче якоря на воде не было шлюпок, плотиков и т. п.