船舶机械.docx
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船舶机械
纲要
电力拖动基础:
低压电器(继电器与接触器);简单的继电器控制的电力拖动系统;电力拖动系统的力学系统;
船舶甲板机械电力拖动系统:
三速起货机(锚机);液压起货机;
机舱辅助机械电力拖动控制系统:
锅炉;冰机及空调
船舶自动舵控制系统
主机遥控系统
电力拖动基础
电弧产生的原因
答:
开关触头在大气中断开电路时,如果电路的电流超过0.25A~1A,电路断开后加在触点间的电压超过12V~20V,则在触点间隙中便会产生一团温度极高,发出强光和能够导电的近似圆柱形的气体。
灭弧的方法
答:
简单灭弧、磁吹灭弧、弧罩与纵缝灭弧装置、栅片灭弧装置、固体产气灭弧装置、石英砂灭弧装置、油吹灭弧装置、气吹灭弧装置、真空灭弧装置
电动机保护的种类及实现方法
答:
失压保护:
防止失电后重新启动采用继电器、接触器控制
欠压保护:
电压过低,影响生产质量或烧坏电机,85%,采用继电器、接触器控制
短路保护:
加熔断器fuse
过载保护:
加热继电器
船舶甲板机械电力拖动系统
概述
对船舶机械电力拖动装置的要求
1、具有高可靠性和可维修性,以保证船舶安全航行。
2、正常工作的条件
1)航行于无限航区,起封闭处所内0度~45度,开敞甲板-25度~45度。
2)横倾横摇22.5度,纵倾纵摇10度。
3)正常工作中所产生的振动和冲击。
4)潮湿空气、盐雾、油雾和霉菌。
3、对电压和频率的要求
1)电压稳态变化值+6%~-10%,瞬态变化值±20%,恢复时间1.5秒。
2)频率稳态变化值±1%,瞬态变化值±10%,恢复时间5秒。
3)在电源谐波成分不大于5%的情况下,应能正常工作。
4、电磁兼容性
1)要求产品对外界的电磁干扰具有一定的承受能力
2)要求产品在正常运行过程中,该产品对周围环境产生的电磁干扰不能超过一定的限度。
船舶电力拖动装置的分类及调速要求
1、甲板机械电力拖动装置2、机舱辅机电力拖动装置
调速要求,一般在1:
8~10
起货机
按动力分类:
1.电动起货机2.液压起货
克令吊的运动控制有哪三部分?
起货机动作
答:
吊臂上下运动;起货;旋转
交流三速起货机控制线路的要求
✧自动逐级延时启动。
✧三级自动制动过程。
电气制动—电气与机械联合制动—机械制动。
✧避免货物发生自由跌落现象,启动时,低速绕组要先通电,然后再松开电磁刹车。
✧换挡过程中,当主令手柄在二档中间位置(甚至停留在中间位置)时,电动机总有一个绕组通电。
✧在下降各档,要设有电气制动。
加速接触器动作顺序为:
中速接触器通电后,才能断开低速接触器,高速接触器通电后,才能断开中速接触器。
换挡时,电磁制动器应褒词松开状态,接触器不应发生误动作。
✧不允许电动机中高速发生堵转。
✧不允许发生中高速绕组的反接制动,避免过大的能量损耗和电流冲击。
✧主令控制手柄从+3到-3必须先执行+3到0停车过程,再实现0到-3启动过程,以不发生反接制动并避免误操作引起的损害。
✧对于采用风机冷却的电动机,应先打开电动机风门,再启动电动机。
电动机因过载停车时,风机应继续运转。
风机因故障停转时,电动机只能运转在低速。
✧控制线路应具有失压保护,单相保护,过载和短路保护,重载时不允许上高速
✧设有应急停车开关
✧定子有三套独立的绕组4、8、28极,同步转速1500/750/215转/分,功率26/26/6.5KW;4极为快速级,只允许提升1/2额定负载以下的货物用来获得轻载荷空钩快速;8极为额定级,可额定转速提升额定负载,均属于恒功率调速。
28级为慢速级,转速很低,提升,落货安全,启动力矩大(2倍额定力矩,但启动电流小2倍额定电流)
✧定子有三套独立的绕组4、8、28极,同步转速1500/750/215转/分,功率26/26/6.5KW;4极为快速级,只允许提升1/2额定负载以下的货物用来获得轻载荷空钩快速;8极为额定级,可额定转速提升额定负载,均属于恒功率调速。
28级为慢速级,转速很低,提升,落货安全,启动力矩大(2倍额定力矩,但启动电流小2倍额定电流)
分析重载检测原理
I0’轻载时电流70A左右,IB’满载时电流80A左右,大小相差不大但是相位相差很大
轻载电流矢量I0’与线电压Uac矢量和为I0’’,满载时电流IB’与线电压Uac矢量和为IB’’。
I0’’和IB’’的大小和方向都相差较大。
分析起货机控制线路原理,说明5个延时继电器的作用?
分析刹车部分电路原理
电液起货机:
液压阀可分为3类:
方向控制阀,压力控制阀,流量控制阀
辅助锅炉控制系统
锅炉的分类及作用
答:
蒸汽动力装置船设主锅炉:
产生过热蒸汽驱动主汽轮机;
柴油机动力装置船设辅锅炉:
产生饱和蒸气驱动蒸气辅机、加热燃油、滑油、空调、生活用等。
按锅炉结构分类:
烟管锅炉、水管锅炉、混合式锅炉部分烟管,部分水管
按锅炉水循环方法分类:
自然循环锅炉、强制循环锅炉
按蒸气工作压力高低分类:
高压锅炉P>6.0MPa、中高压锅炉4.0MPa
按介质分:
蒸汽锅炉、热油锅炉、熔盐锅炉
按燃料分:
燃煤锅炉、燃油锅炉、燃气锅炉、余热锅炉、电加热锅炉、生物质锅炉
燃烧器主要部件:
喷油器—供油;风机—供风;配风器—配风;电点火器—点火;火焰监视器—反馈
燃烧器(喷油器)4种类型及特点
压力式喷油器:
回油式喷油器:
蒸气式喷油器:
旋杯式喷油器:
了解点火电极
锅炉控制系统有哪4部分?
水位控制、点火程序控制、蒸气压力控制、安全保护环节
锅炉水位检测4种方法:
浮子式、电极式(探头)、电容式、压差式
锅炉水位哪几种,控制要求?
锅炉控制水位:
低水位启动给水泵供水,高水位停止给水
锅炉报警水位:
高水位报警(停止供水),低水位报警并启动备用供水泵,低低水位报警停炉,高高水位报警停炉。
了解虚假水位的产生,双冲量水位控制系统
假水位的产生:
汽包
点火控制程序
预扫风(大风门,35S)——点火(风门关小,供油电磁阀开,点火变压器有电10S)——成功转入正常燃烧(风门变大)失败则直接停油后扫风——蒸汽压力高,停止燃烧(供油电磁阀失电)——后扫风(35S)
控制器的主要种类
程序马达、PLC,IPC、电路板、简单的双金属片、时序控制
火焰检测方法及原理,检测电路、故障判断方法
光敏电阻:
光敏电阻原件受到光照时导电性增强,电阻值下降。
光越强,光电流越大,电阻
越小。
光电池:
光电池是在光线照射下能直接将光能量转变为电动势的光电元件,它属于电压源。
紫外线检测法:
在紫外线照射下石英管发生辉光放电,产生电流。
蒸气压力控制有哪两种方法,理解压力比例调节器
双位控制:
低压启动高压停止(多位控制)
比例控制:
(风门连续可调)
常见自动锅炉监视点
什么是组合锅炉,了解废气锅炉的控制
船舶制冷装置
冰机系统组成及基本原理
单级压缩制冷四个基本系统:
制冷压缩机、冷凝器、蒸发器、节流阀件
蒸发器是输送冷量的设备。
制冷剂在其中吸收被冷却物体的热量实现制冷。
压缩机是心脏,把所转化的热量一起传递给冷却介质带走。
节流阀对制冷剂起节流降压作用、同时控制和调节流入蒸发器中制冷剂液体的数量,并将系统分为高压侧和低压,起着吸入、压缩、输送制冷剂蒸气的作用。
冷凝器是放出热量的设备。
制冷系统的基本原理:
液体制冷剂在蒸发器中吸收被冷却的物体的热量之后。
汽化成低温低压的蒸气,被压缩机吸入,压缩成高压高温的蒸气后排入冷凝器,在冷凝器中向冷却介质(水或空气)放热,冷凝为高压液体,经节流阀节流为低压低温的制冷剂,再次进入蒸发器吸热汽化,达到制冷的目的。
这样,制冷剂在系统中经过蒸发、压缩、冷凝、节流四个基本过程完成一个制冷循环。
润滑油的作用:
润滑、冷却、密封和降低噪音
冰机的两个控制系统及基本原理
温度控制系统和压力控制系统
温度控制系统:
接受各库温度继电器的信号,库温高时打开相应库的电磁阀,提供冷剂蒸发降温,库温低时停止供液。
压力控制系统:
接受压缩机吸气端制冷剂气体压力信号,压力低时停止压缩,压力高时启动压缩机将气态冷剂压缩成高温高压气体,经冷却形成液态冷剂。
了解蒸发压力调节的作用及原理
1.减少库温波动(保持压力恒定),保证冷藏食物品质,减少干耗
2.是不同库德蒸发器在不同蒸发压力下进行:
菜库最高,乳品库次之,鱼肉库最低
掌握高低压继电器的作用
低压继电器:
安装在压缩机的吸气端,高压启动低压停止
高压继电器:
安装在压缩机的排气端,起保护作用。
压力过高时切断压缩机的运行
理解热力膨胀阀的作用
作用:
使冷剂流量与蒸发器负荷一致
理解油压差继电器的作用及原理
理解压缩机能量调节的作用、控制信号、动力源等
理解融霜的控制方法:
霜的产生原因:
冰机内空气中水分冷凝而结霜
融霜的方法:
淋水融霜、热气融霜、电热融霜,定时融霜、传感器检测融霜。
船舶空调装置
对船舶空调的要求:
温度、相对湿度、空气新鲜程度、气流速度、噪声
空调装置形式:
集中式、半集中式、独立式
理解空调取暖、降温工况下的温度调节方案
温度调节:
(1)控制典型舱室的温度
(2)控制回风温度
理解湿度调节方案
(1)控制送风的相对湿度
(2)控制送风的含湿量
(3)控制回风或典型舱室的相对湿度
掌握湿度检测原理
(1)干、湿温包式湿度调节器:
干温包和湿温包的温差反应相对湿度
(2)氯化锂电动湿度调节器:
感温元件的电阻值取决于涂料的导电性。
空气相对湿度变化,氯化锂涂料含水量改变,其导电性变化
(3)尼龙(或毛发)式气动湿度变送器:
利用尼龙或脱脂毛发在既定拉力下的伸长率与空气相对湿度有关的特点做成敏感元件
(4)电容式湿度变送器:
平板电极,介质是具有吸湿特性的聚合物
自动舵
舵机是转舵的执行机构,操舵仪是控制机构
控制系统分类:
1、直接控制系统或称单舵系统、应急操舵。
自动舵和随动舵失灵情况下使用。
2、随动控制系统,随动舵在进出港或狭窄水道航行或自动舵失灵情况下使用
3、自动舵
船舶航行对舵机装置的要求
1、应设有舵叶偏转限位开关,一般为±35°
2、在船舶高速满载情况下,舵应能自一舷35°转至另一舷35°。
且所需时间不超过28秒。
自动舵的执行机构:
泵控型、阀控型
自动操舵原理及方框图:
比例舵:
偏舵角β的大小与偏航角φ的大小成比例关系
比例微分舵:
偏舵角β的大小与偏航角φ的大小成比例微分关系
偏航初期,偏航角变换率大,比例微分舵能及时给出大偏舵角,有效地阻止偏航(最大偏航角较小)回航时,偏航角变化率变为负值,能适时给出反舵角,阻止船舶反向偏航,即能有效阻止反向偏航。
微分环节的作用:
具有“超前校正”的控制作用,减小船舶航向的振荡,减轻舵机负担,增加航速,提高系统灵敏度和船舶的营运效益。
实现比例微分控制的方案:
A、航向控制器为运算放大器组成的比例微分调节器
B、舵角反馈回路设置比例积分环节
C、“游隙”机构的作用
比例、微分、积分控制的自动操舵:
积分环节的作用:
将小角度偏航进行积累,当积累的偏航角度超过灵敏度时,给出一个纠偏舵角,此舵角即为积分舵角。
相敏整流电路:
自动舵中在偏航信号检测和舵角反馈信号转换中,都采用自整角机或差动变压器(还可为电位器)作为检测元件。
而自整角机或差动变压器的输出信号为交流信号,其相位反映偏航方向,幅值反映偏航角度。
能将交流信号转换为直流信号其极性反映交流信号的相位,大小反映交流信号的幅值的整流电路称为相敏整流电路。
主机遥控
柴油机有五大系统:
燃油系统、滑油系统、冷却系统、空气系统、运动件
主机遥控系统的三种操纵方式?
答:
机旁手动操纵,机控室遥控、驾驶台自动遥控
三种操纵方式的选择优先权是:
机旁优先于机控室;机控室优先于驾驶台,除非越控。
主机遥控系统按照操纵用途可分为:
正常操纵、应急操作、模拟试验
主机遥控系统的类型:
按照螺旋桨的特征可分为:
定距桨自动遥控系统、变距桨自动遥控系统
按照系统所采用元件形式可划分为:
机械遥控系统、液压遥控系统、气动遥控系统、电动遥
控系统、电-气结合的遥控系统
主机转速控制系统
柴油机起动逻辑条件
(1)发出起动指令
(2)换向结束
(3)盘(转)车机脱开
(4)开始起动时,油门必须关闭
(5)柴油机转速必须低于正常起动转速
(6)无三次起动失败
(7)柴油机转向正确
(8)起动空气压力足够
(9)对油气并进的柴油机,先由压缩空气使主机转起来,随后就打开油门,当转速达到起动结束转速时,切断压缩空气,对油气分开的柴油机,先用压缩空气起动主机,当转速达到发火转速时,切断压缩空气,同时喷油器向气缸喷油。
柴油机换向逻辑条件
(1)发换向指令
(2)关闭油门
(3)低于换向转速
(4)由换向活塞移动凸轮轴换向
柴油机制动逻辑条件
(1)主机实际转向与指令不一致
(2)按下紧急操纵按钮或处于在其他类似紧急情况下。
(3)主机断油减速
(4)当主机转速降到紧急换向转速以下时进行换向
(5)换向结束后进行制动
(6)反向起动
(7)反向起动结束
主机自动遥控系统由哪些环节组成
定距桨主机遥控系统由两大部分组成:
主机起、停控制单元;主机转速控制单元
变距桨自动遥控系统由两大部分组成:
螺距控制系统;主机遥控系统:
主机起、停控制单元;
柴油机的制动有几种形式?
柴油机的制动共分三种:
(1)自然减速(依靠螺旋桨的阻力)
(2)减压制动(依靠能量的消耗,能耗制动)
(3)强制制动(依靠反向起动力矩)
柴油机进行制动的前提和条件是什么?
柴油机减压制动及强制制动的两个条件:
油门关闭、换向结束
在哪些情况下停车电磁阀将动作?
(1)车钟发出停车指令
(2)故障停车信号
(3)紧急停车信号
(4)车令与运转方向不一致
停车控制单元有三个控制阀:
停车电磁阀(油路切断)
调速器停车电磁阀(油门杆拉到零位)
紧急停车电磁阀(喷油泵齿条零位)
什么叫重复起动?
重复起动由哪些环节组成?
重复启动:
当主机第一次起动不成功时,系统应能自动进行多次起动,超过三次或四次,系统将不再允许起动,并发出故障报警信号。
重复起动环节:
换向时间监视电路;起动时间监视电路;起动间歇延时电路;起动次数寄存电路
什么情况下需要进行慢转?
1、主机停车超过30分钟
2、遥控系统断电后恢复供电
慢转的目的是什么?
1、使主机各运动部件之间,通过满转建立起润滑油膜
2、通过压缩空气吹走气缸中的残水、积油或杂质等
慢转对控制电路有什么要求?
1、满足起动条件
2、计算主机的停车是否超过30分钟,或有否失电信号
3、无紧急操纵信号
4、计算慢转延时时间,或主机正好转过一圈(两圈)时,撤销慢转信号
对定距桨船舶而言:
航行速度——螺旋桨的转速——柴油机的转速——调速器——转速给定值——车令发送器的指令
在电动式车令发送器中,微速电位器长期接入的作用是什么?
1、主车令发送器的断线保护。
(防止自动停车)
2、相当于最小转速限制作用
说明磁脉冲测速装置测速和测向的原理
答:
通过测量磁脉冲的频率可以测量转速
设置两个磁脉冲探头,通过比较所得的两个磁脉冲的波形的相位相对关系来测向
简述三种电子调速器各自的组成情况
答:
都含有比例积分环节,执行环节分别为电液执行器、气动执行器、电动执行器
请画出带电/液执行器的电子调速系统框图,并叙述系统工作原理
电液执行器的工作原理:
1、主阀的跟踪过程2、调节过程
转速控制系统中的保护与限制环节有哪些?
一、转速限制:
两故两动两最负荷和临界
1、故障停车
2、故障减速
3、起动转速限制
4、手动转速限制
5、最大转速限制
6、最小稳定转速限制
7、符合程序限制
8、临界转速限制
二、加速度限制
三、燃油限制:
1、转矩限制2、扫气压力限制3、手动燃油限制4、螺旋桨特性限制
为什么要设置起动转速限制?
1.如果船舶停止不动,而主机转速为额定值,那么转矩就要大大超过额定值,从而使主机功率大大超过额定功率,造成主机过载。
2.为了避免主机承受的热负荷过大,以及产生的热应力过大。
为什么要设置临界转速限制?
把引起主机与船体共振的转速叫做临界转速,共振会使得主机和船体遭到极大的破坏。
所以要设置临界转速限制以避开临界转速区。
临界转速区的避让方法有哪几种?
1.限位在下限的方法
2.限位在上限的方法
3.将临界转速区分为高、低区
4.转速上升和下降采用不同的避让方法上升限位在下限下降限位在上限
为什么要设置最大转速限制
设置最大转速限制的目的是要防止主机超速
引起主机故障停车的原因有哪些?
1.滑油压力低
2.凸轮轴滑油压力低
3.推力轴承高温
4.超速
5.曲柄箱油雾浓度高
引起主机故障减速的原因有哪些?
1.滑油温度高
2.汽缸和活塞冷却水温度高
3.排烟温度高
4.废气透平温度高
5.废气锅炉故障
6.曲柄箱油雾浓度大
为什么要设置负荷程序限制?
为了防止柴油机汽缸部件的热应力过大造成金属材料表面疲劳,产生裂纹、表面变形或出现桔皮现象
限制热负荷的手动措施:
备车时,提前2到4小时让滑油系统投入工作,因滑油的工作温度约为60到70度,起到暖机作用。
人为控制主机的加速时间。
在主机进入负荷限制区后,通过观察冷却水温度和滑油温度的变化,还要结合排烟温度的变化情况,来确定何时对主机的转速增加多少转。
没有用专门的传感器来检测主机的热负荷。
而是利用主机的转速来模拟热负荷的变化范围。
停车stop微速deadslow慢速slow半速half全速full
为什么要设置加速度限制器?
为了使系统稳定,同时还要考虑主机所能承受的热负荷的影响,并且获得满意的调速性能,所以需设置加速度限制器
为什么要设置转距限制?
假设主机在额定转速上运行,航行速度为全速,主机输出额定转矩,如果主机负载增加由于负反馈和PI调节器的作用使主机产生的转矩随负载的增加而增加,从而导致主机输出转矩过大。
为什么要设置扫气压力限制?
主机迅速加速至全速或大负荷低速运行时——喷油量很大或转速较低——增压器供气不足——燃烧不充分——冒黑烟、气缸结炭、受热件过热所以要设置扫气压力限制器。
在紧急情况下,以及当主机处于重复起动的第二次或第三次起动时,可以撤销扫气压力限制
手动燃油限制:
轮机长根据主机的运转性能,限制最大燃油给定值,最大油量限制
螺旋桨特性限制
变距桨系统有两个被调量:
转速n(转速控制系统),螺距H(螺距调节系统)
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