Электропривод якорно-швартовного устройства

Электропривод якорно-швартовного устройства

Электропривод якорно-швартовного устройства

Расчетно - пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине «Судовой автоматизированный электропривод»

1 Основные технические требования к якорно-швартовным механизмам с электрическим приводом предусмотрены ГОСТ 5875-69

Ниже приводятся требования к первой группе якорно-швартовных механизмов, к которой относятся брашпили, якорно-швартовные шпили, якорные шпили, якорно-швартовные лебедки с нормальной скоростью выбирания цепи

.1 Якорно-швартовные механизмы должны выполнять следующие основные операции

отдачу якоря при постановке судна на якорь;

снятие с якоря - подтягивание судна к якорю, отрыв и подъем якоря, втягивание якоря в клюз;

одновременный подъем двух якорей с половины расчетной глубины стоянки при неодновременном отрыве их от грунта;

обеспечение швартовки судна при отжимном ветре до 5 баллов.

1.2 Все якорно-швартовные механизмы должны выпускаться с электрооборудованием морского исполнения переменного тока напряжением 380 В , частотой 50 Гц

В технически обоснованных случаях допускается выпуск механизмов ( с калибром цепи до 46 мм и ниже) с электрооборудованием переменного тока напряжением 220 В, частотой 50 Гц, а также брашпилей (с калибром цепи до 46 мм) с электрооборудованием постоянного тока напряжением 220 В

1.3 Электродвигатели, командоконтроллеры, кулачковые контроллеры и другие элементы электрооборудования, устанавливаемые на палубе, должны быть водозащищенного исполнения; магнитные контроллеры, устанавливаемые в помещениях, должны быть брызгозащищенного исполнения

.4 Якорно-швартовные механизмы должны допускать возможность оборудования их устройством для дистанционной (с мостика) отдачи якоря

.5 Якорно-швартовные механизмы должны быть снабжены счетчиками вытравленной якорной цепи, допускающими установку дистанционных репитеров

.6 Якорно-швартовные и якорные механизмы должны обеспечивать работу якорной части механизма в следующих режимах

а) выбирание якорной цепи с малой скоростью при тяговом усилии на звездочке с номинальной скоростью в течении 30 мин;

б) выбирание якорной цепи с малой скоростью при тяговом усилии на звездочке, вычисляемом по формуле F=1,6md2, кгс ( для обыкновенных цепей m=1,0 , для цепей повышенной прочности m=1,15), в течение не менее 3 мин

.7 Якорно-швартовный механизм должен обеспечивать выбирание швартовного каната в следующих режимах

а) в номинальном режиме - с номинальным тяговым усилием на швартовном барабане и номинальной скоростью в течении 30 мин;

б) в режиме работ с малой скоростью при тяговом усилии на швартовном барабане не менее 0,75 номинального в течение 3-5 мин.;

в) в режиме работы с наибольшей скоростью при выбирании каната, не нагруженного в течении 10 мин. (расчетное тяговое усилие при этом принимается равным 0,2 номинального ).

1.8 Электродвигатель якорно-швартовного механизма должен

а) развивать на основной рабочей характеристике, используемой в номинальном режиме работы механизма ( для электродвигателя постоянного тока - на характеристике, предназначенной для пуска), пусковой момент ( для двигателей переменного тока - каталожное значение пускового момента), создающий тяговое усилие на звездочке не менее двухкратного номинального и не более половины пробной нагрузки данной якорной цепи;

б) допускать стоянку под током в течение 30-60 с., после работы в номинальном режиме; стояночный момент электродвигателя постоянного тока должен развивать на звездочке тяговое усилие не менее 1,4 номинального; указанное время стоянки под током должно обеспечиваться электродвигателем переменного тока на основной рабочей характеристике или на характеристике, предназначенной для стоянки;

в) допускать работу (для брашпиля) на выбирание якорной цепи на характеристике, предназначенной для номинального режима, при тяговом усилии на звездочке, равном 1,3 номинального, в течение не менее двух минут с последующей ( без перерыва ) работой с номинальным усилием на звездочке в течение не менее 5 мин.;

г) допускать работу на травление якорной цепи при тяговом усилии на звездочке, равном 0,6 номинального в течение 10 мин.

1.9 Якорно-швартовые механизмы должны иметь автоматический нормально замкнутый тормоз на валу электродвигателя с устройством для ручного растормаживания

Тормоз должен обеспечивать удержание механизма от разворота при действии в цепи на звездочке, соединенной с приводом, статического усилия извне, величина которого не менее 1,3 номинального

.10 Угол обхвата звездочки якорной цепью должен быть

для брашпилей - не менее 117°;

для шпилей - не менее 150°.

1.11 Тяговые усилия в цепи на звездочке при выбирают должны соответствовать значениям

а) Fн=3,0md2, кгс - для механизмов с калибром цепей до 28 мм;

б) Fн=3,8md2, кгс - для механизмов с калибром цепей более 28 мм;

Тяговые усилия при травлении должны быть равны 0,6 номинального.

1.12 Срок службы якорно-швартовного механизма на судне - 20 лет, при сроке службы до капитального ремонта - 10 лет. Расчетное время работы электрооборудования за этот срок - 2000 ч. при расчетном числе пусков и торможений 100000

2 Характеристики судна, якорно-швартовных устройств и вспомогательной электростанции

Из справочника [3] возьмем необходимые технические данные для судна типа " Железный поток ".

Таблица 2.1- Характеристики судна, якорно-швартовых устройств и вспомогательной электростанции

3. Выбор основных параметров якорно-швартовного устройства 3.1 Характеристика якорного снабжения

NС=r2/3 + 2×B×h + 0,1×A

где r - объемное водоизмещение судна при осадке по летнюю грузовую ватерлинию, м3;

В - ширина судна, м;

h - условная высота от летней грузовой ватерлинии до верхней кромки настила палубы у борта самой высокой рубки, имеющей ширину более чем 0,25 В, м ;

А - площадь парусности в пределах длины судна, считая от летней грузовой ватерлинии, м2.

Для расчета парусности судна использовалась проекция судна из справочника [3].

А = 250 м2 ; h = 5 м ;

NC=11922/3 + 2×9,8×5 + 0,1×250 = 863,2

3.2 Якорное вооружение выбрано по табл. 3.1.3-2 [5] для рыболовных судов по характеристике Nc

.2.1 Количество якорей - 2

3.2.2 Масса якоря ma=800 кг

3.2.3 Длина якорных цепей lрасч=179 м

3.2.4 Калибр якорной цепи d=34 мм

3.2.5 Категория цепи: обыкновенная категория прочности - категория 1 (кузнечно-горновая сварка с распорками)

.2.6 Разрывное усилие цепи Qразр=482 кН

.2.7 Пробная нагрузка цепи по таблице 3.6.4.1-1 [5] составляет 320 кН

.2.8Используя данные таблицы 7.3[4], устанавливаем группу якорных механизмов и диаметр цепной звездочки Dэв, м

эв =0,462; группа якорных механизмов VII

.2.9 Используя данные таблицы, устанавливаем массу одного метра цепи mу=24 кг/м

.2.10 Определяем расчетную глубину якорной стоянки, H, пользуясь данными таблицы Н=50 м

.2.11 Номинальное тяговое усилие при выбирании якорной цепи со средней скоростью

1РАСЧ = а×d2 ,H

где а=36,8 - цепь категории 1;

d- калибр цепи, мм.

F1РАСЧ=36,8×342=42,54 кН.

.3 Характеристики швартовного снабжения

Число, длина и разрывное усилие FP определено по таблице 3.1.3 - 2 [5] по характеристике якорного снабжения Nc.

3.3.1 Число швартовных тросов 3

3.3.2 Длина каждого троса 1=140 м

3.3.3 Разрывное усилие троса в целом FP= a2√(Nc -b2), кН

2=500, b2=0 , FP= 75,5 кН.

3.3.4 Используя данные таблицы 7.6 [4], определяем диаметр швартовного троса dШ=13,5 мм

3.3.5 Пользуясь данными таблицы 83 [2], определяем диаметр швартовного барабана DШБ =245мм

.3.6 Номинальное тяговое усилие на швартовном барабане должно быть не выше 1/3 разрывного усилия троса FР ( п.3.3.3)

FШН»1/3×FP,кН [3.4]

FШН » 1/3×75,5= 25,2 кН

3.4 Определение скоростных параметров

.4.1 Средняя скорость подъема якоря после отрыва с номинальной глубины при усилии FНР

VН=0,15 м/с.

3.4.2 Скорость втягивания якоря в клюз

М=0,083-0,116м/с.

3.4.3 Скорость выбирания троса с помощью швартовной головки:

при номинальном тяговом усилии FШН:

VШН=0,233-0,3 м/с,

при выбирании ненагруженного троса

VШБ=0,43-0,5 м/с,

при малой скорости выбирания

VШМ=0,1-0,13м/с.

3.4.4 Скорость выбирания швартовного троса швартовной лебедки на первом слое навивки: VШН = 0,25 м/с.

4. Расчет мощности электродвигателя

.1 При выбирании якорной цепи

PHPACЧ = (FlРАСЧ×VH)/ hПЕР, кВт

где hПЕР=0,76 для механизмов с червячными передачами

PHPACЧ =(42540×0,15)/0,76=8,4 кВт.

.2 При выбирании нагруженного швартовного каната

РШНРАСЧ=(FШН×VШН)/ hПЕР,кВт [4.2] РШНРАСЧ=(25,84×0,25)/0,76 =8,5 кВт.

5. Предварительный выбор электродвигателя

.1 Пусковой момент электродвигателя в соответствии с п. 1.8

МПУСК ≥ 2МН РАСЧ [5.1]

.2 Расчетное тяговое усилие на звездочке, удерживаемое электромеханическим тормозом на валу электродвигателя, в соответствии с п. 1.9

FЭТ РАСЧ = 1,3×F1РАСЧ, кH [5.2]

FЭТ РАСЧ = 1,3×42,54 = 55 кH

.3 Электростанция судна переменного тока, поэтому наиболее целесообразно для привода брашпиля использовать электродвигатели переменного тока серии МАП. Выбранный электродвигатель должен реализовывать номинальную мощность в течение 30 мин. при номинальной частоте вращения, допускать нормированную величину времени стоянки под током

Выбираем трехскоростной электродвигатель серии МАП 422-4/8из таблицы 2.42 [4] в комплекте с тормозом ТМТ 42. Данные электродвигателя приведены в таблице 5.1

Таблица 5.1 - Технические данные электродвигателя МАП 422-4/8

Таким образом, условие: РН ³ РН.РАСЧ на основной обмотке выполнено.

.4 Передаточные числа для якорного механизма и швартовного устройства согласно рекомендации, приведенной в методических указаниях, имеем

i £ (p×nН×DЗВ)/(60×VН)

где nН - частота вращения электродвигателя на основной обмотке 2р=4.

Для якорного механизма имеем:

iЯ £ (p×645×0,462)/(60×0,15)= 104

принимаем i=100

Для швартовного устройства имеем:

iШ £ (p×1390×0,245)/(60×0,25)= 71

принимаем i=50

Таблица 5.2 - Технические данные дискового тормоза ТМТ 42.

6. Расчет механических и скоростных характеристик электродвигателя

Предварительная оценка скоростных параметров

Для втягивания якоря в клюз и швартования с малой скоростью используется первая характеристика.

Для отрыва якоря от грунта и последующего его подъема используется вторая характеристика.

Для выбирания нагруженного и ненагруженного швартовного троса используется третья характеристика.

.1 Номинальный момент для обмотки с числом пар полюсов 2р:

МH = (30×РH)/( p×nH)

а) для 2р=4, Mн =(30×12000)/( p×1390)= 82,4 Н×м

б) для 2р=8, Мн =(30×8000)/( p×645)= 118,4Н×м

6.2 Критическое скольжение

kM=МMAX/МH

SH=1-hH/hо

ho= 60×f/р [6.5]

Wo = 2×p×f/p [6.6]

а) для 2p=4 kМ=200/82,4=2,43; n0=60×50/2=1500 об/мин; W0=2×p×50/2=157,1 р/с;

sH=1-1390/1500=0,073

Sкр=0,073×[2,43+√(1,43×(2,43+1+1,4+0,073))]/1-1.4×0.073×1.43=0.37

б)для 2р=8 kM=300/118.4=2,53; n0=60×50/4=750 об/мин; W0 =2×p×50/4=78,5 р/с;

sН= 0,14

Sкр=0,073×[2,43+√(1,43×(2,43+1+1,4+0,073))]/1-1.4×0.073×1.43=0.37

.3 Частота вращения электродвигателя

W = W0×(l - s) [6.7]

а) 2р=4 W=157,1 ×(1-s),p/c

б) 2р=8 W=78,5 ×(1-s), р/с

.4 Задаваясь значениями скольжений s, определяем соответствующие значения частоты вращения электродвигателя, момента, тока, потребляемого из сети. Ток, потребляемый из сети, определяется следующим выражением

где In - пусковой ток электродвигателя, А.

а) 2р=4 I1=107 A

б) 2р=8 I1=74,3 A

Полученные результаты заносим в таблицу 6.1

Таблица 6.1- Данные для построения характеристик W=f(M) и W=f(I)

По данным таблицы 6.1 строим характеристики W=f(M) и W=f(I). Характеристики W=f(M) и W=f(I) приведены на рисунках 6.1 и 6.2 соответственно.

7. Построение нагрузочной диаграммы и определение времени работы электродвигателя при выбирании одного из якорей с расчетной глубины стоянки

.1 Сопротивление воды подтягиванию судна к якорю

Ft = (kп ×et + ret )×Sсм ×r×VД2/2, Н

где kп - поправочный коэффициент на влияние кривизны корпуса, определяется из таблицы 7.1 [ 2 ]; Lвл/В=6 тогда kп=l,04;

ret = 0,0007 ¸ 0,0012 - поправка на шероховатость корпуса;

принимаем ret =0,001;

et =0,00114 ¸ 0,00384 - коэффициент трения об воду;

принимаем et =0,002;

Sсм= Lвл ×(d×В+1,7×Tср.гр) - смоченная поверхность корпуса;

здесь d =r/(r× Lвл ×В× Tcp.rp) - коэффициент полноты водоизмещения;

где r = 1,025т/м3

d=11192 / (1,025×49,4×9,8×4,245)=0,57

Sсм =49,4×(0,57×9,8+1,7×4,245)=632м2;

Vд=Vт+Vпт,

где Vт= l ¸ 3 - скорость течения, (м/с), принимаем Vт = 2 м/с;

Vпт= 0,1¸0,3 - скорость подтягивания судна к месту залегания якоря, м/с, принимаем Vпт=0,2 м/с

Vд=2+0,2=2,2 м/с.

Ft= (1,04×0,002+0,001)×632×1025×2,22/2= 4175 H

7.2 Сила ветрового сопротивления

Fb= kв×Sn×Vв2

где kв = 0,17-0,21 - коэффициент ветрового давления, кг/м3;

принимаем kв= 0,19;

Sn - парусная поверхность судна (сумма проекций надводной части на плоскость мидель-шпангоута), м2 .

Sn = 113 м2

Fb = 0,19×113×102=2147 H

.3 Длина провисающей части цепи

где F=Ft+Fв

F= 6322 H

q=9,8×mу - вес погонного метра якорной цепи, Н/м (см. п.3.2.9),

q=9,8×24=235,2 Н/м;

Н=50 м - глубина якорной стоянки ( см.п.3.2.10.);

Lц=√[2×50×6322/(235.2×0.87+502)]=75 м

.4 Длина цепи, лежащей на грунте

L1=1/2×LРАСЧ.- LЦ , м

где значение LРАСЧ= 179 м взято из п.3.2.3.

L1 = l/2×179 - 75= 14,5 м

.5 Усилие на звездочке при выбирании цепи, лежащей на грунте ( 1-я стадия)

Т1=fКЛ×q×(LЦ2 +Н2)/(2×Н), Н

где fКЛ=1,23 - коэффициент потерь на трение.

Tl = 1,23×235,2×(752+502)/(2×50)=23505 H

.6 Усилие на звездочке при отрыве якоря от грунта (3-я стадия)

T3 = fКЛ×(2×Q+(Q+q×H)×b), Н

где b=0,87- коэффициент потери веса якоря в воде;

Q=9,81×ma, см. п. 3.2.2.;

Q=9,81×800=7848 H;

Т3=1,23×(2×7848+(7848+235,2×50)×0,87)=40288 Н

.7 Усилие на звездочке на второй стадии принимается линейно возрастающим от T1 до Т3.

.8 Усилие на звездочке при подъеме якоря после отрыва(4-я стадия):

а) в начале подъема

T4НАЧ = fКЛ×(Q+q×H)×b , Н [7.7]

Т4НАЧ=1,23×(7848+235,2×50)×0,87=20983 Н

б) в конце подъема

T4КОН = fКЛ×Q×b , Н [7.8]

Т4КОН= 1,23×7848×0,87=8398 Н

7.9 Моменты на валу электродвигателя на различных стадиях съемки с якоря рассчитываются по формуле

Мi = Тi×DЗВ/(2×i×hМЕХ), Н×м

где Тi - см. пп. 7.5-7.8.

M1= 23505×0,462/(2×104×0,76)=68,7 H×м

М3= 40288×0.462/(2×104×0,76)=117,7 Н×м

М4НАЧ= 20983×0.462/(2×104×0,76)=61,3 Н×мКОН= 8398×0.462/(2×104×0,76)=24,5 H×м

По расчетным значениям Мi на основной механической характеристике W=f(M) найдем значения частот вращения электродвигателя. По характеристике W=f(I) для полученных значений частот вращения электродвигателя определим токи, потребляемые электродвигателем из сети. Полученные значения занесем в таблицу 7.1.

Таблица 7.1 - Данные для построения нагрузочной диаграммы при выбирании одного из якорей с расчетной глубины

.10 Время работы электродвигателя на отдельных стадиях съемки с якоря, с

t1=2×L1×iЯ / (DЗВ×W1), с

t2=2×(Lц-H)× iЯ /(D3B×( W1+W2)/2), с

t3 = 30¸60, с

t4=2×Н× iЯ /( D3B ×(W4НАЧ+W4КОН)/2), c

где W1, W2, , W4НАЧ, W4КОН - угловые скорости электродвигателя на основной характеристике W=f(M) (см. таблицу 7.1).

t1=2×14,5×104/(0,462×147)= 44 с

t2=2×(75-50)×104/(0,462×(147+140)/2)= 78 с

t3=50 с

t4=2×50×104/(0,462×(16+6)/2)= 1023 с

.11 Полное время съемки с якоря

tn=tl+t2+t3+t4 , c

где tn £ 1800 с согласно п. 1.6.

tn=44+78+50+1023 = 1195 < 1800 с

8. Построение нагрузочной диаграммы электродвигателя при выбирании двух якорей с половины глубины стоянки

.1 Момент на валу электродвигателя

в начале подъема

Qнач=(DЗВ ×b)/(iЯ×hМЕХ)×fкл ×(Q+q ×H/2), Н×м

M2Qнач =0,462×0,87/(104×0,76)×1,23×(7848+235,2×50/2)=85,8 Н×м

в конце подъема

Qкон=(DЗВ×b)/(iЯ×hМЕХ )×fкл ×Q, Н×м

M2Qкон =0,462×0,87/(104×0,76)×1,23×7848=49 Н×м

.2 По расчетным значениям Мi определим Wi, и Ii, на основных характеристиках W=f(М) и W=f(I)

Полученные данные внесем в таблицу 8.1

Таблица 8.1 - Данные для построения нагрузочной диаграммы при выбирании двух якорей с половины глубины стоянки

.3 Время подъема двух якорей

Q=Н×iЯ/(DЗВ×(W2Qнач+W2Qкон)/2), с

t2Q =50×104/(0,462×(145+151)/2)=76 с

.4 Построение нагрузочной диаграммы при подъеме двух якорей с половины расчетной глубины

Диаграмма Мi=f(ti) приведена на рисунке 8.1.

9. Построение нагрузочной диаграммы электродвигателя при выбирании якоря и цепи, вытравленной на 85 % ее полной длины согласно ГОСТ 5875-69 (аварийный режим)

.1 Усилие на звездочке в начале подъема

Т0,85Lнач=fКЛ×b×(Q+0,425×Lрасч ×q) ,Н

Т0,85Lнач =1,23×0,87×(7848+0,425×179×235,2)=27545 Н

.2 Усилие на звездочке в конце подъема

Т0,85Lкон= Т4кон ,Н [9.2]

где Т4кон -см.п. 7.8.б).

Т0,85Lкон=Т4кон =8398 Н

.3 Моменты на валу электродвигателя в начале и конце подъема

М0,85Lнач = Т0,85Lнач ×Dзв/(2×iя×hмех), Н×М [9.3]

М0,85Lкон= М4кон, Н×м [9.4]

М0,85Lнач =27545×0,462/(2×104×0,76)=80 Н×м

М0,85Lкон= М4кон =24,5 Н×м

где М4кон - см. п.7.9.

9.4 По расчетным значениям Мi, определяем Wi; и Ii, на основных характеристиках W=f(М) и W=f(I). Полученные данные заносим в таблицу 9.1

Таблица 9.1 - Данные для построения нагрузочной диаграммы при выбирании якоря и цепи, вытравленной на 85 % ее полной длины

.5 Время подъема якоря

.85L = 0,85×Lрасч×iя./(Dзв ×(W0,85Lнач+W0,85Lкон)/2)),с

.85L = 0,85×179×104/(0,462×(146+154)/2) = 228 с

.6 Построение нагрузочной диаграммы при выбирании якоря и цепи, вытравленной на 85 % ее полной длины

Диаграмма Мi=f(ti) приведена на рисунке 8.1.

10 Проверка электродвигателя на нагрев

.1 Для асинхронных электродвигателей проверка на нагрев производится методом эквивалентного тока

10.2 Нормальный режим

ЭКВ=Ö1/tп(I12t1+t2(I12+I1I3+I32)/3+I32t3+t4(I4нач2+I4начI4кон+I4кон2)/3)

где tП - см. п. 7.11, tп =1195 с.

IЭКВ=Ö1/1195(232×44+78(232+23×40+402)/3+402×50+1023×(162+16×6+62)/3) =12,3А

.3 Выбирание двух якорей

IЭКВ=Ö (I2Qнач2 +I2QначI2Qкон+I2Qкон2 )/3

IЭКВ=Ö (302+30×12+122)/3=16,1 А

.4 Аварийный режим

IЭКВ=Ö (I0,85Lнач2 +I0,85LначI0,85Lкон+I0,85Lкон2 )/3

ЭКВ=Ö (252+25×6+62)/3 = 12,4 А

.5 Для всех трех режимов съемки с якоря должны выполняться условия:

Мэкв£Мдоп [10.4]

Iэкв£Iдоп

где Мдоп=МнÖ1800/t

Iдоп=IнÖ1800/tп

Мдоп=82,4Ö1800/1195=101 Н×мдоп=25,5Ö1800/1195=31,3 А

Условие проверки по допустимому току выполняется.

По графикам W=f(М) и W=f(I) для IЭКВ=12,4 А имеем Мэкв=52 Н×м, следовательно, условие по допустимому моменту также выполняется

11. Проверка электродвигателя на обеспечение заданных скоростей

.1 Выбирание якорной цепи после отрыва якоря с номинальной глубины

Из таблицы 7.1 по значению момента М4нач выпишем значение частоты вращения электродвигателя Wрасч.,

Wрасч.=150 р/с

Скорость выбирания цепи

выб.= Wрасч.×Dзв./(2×iя), м/с

Vвыб.= 150×0,462/(2×104)=0,33 м/с

.2 Втягивание якоря в клюз

По значению момента М4кон. (таблица 7.1) на механической характеристике W=f(М) с большим числом пар полюсов 2р=8 найдем частоту вращения электродвигателя Wрасч.=76 р/с.

Скорость втягивания якоря в клюз

втяг.= Wрасч ×Dзв./(2×iя), м/с

Vвтяг.= 76×0,462/(2×104)=0,169 м/с

.3 Выбирание швартовного каната с номинальным усилием

По значению момента Мшн расч на механической характеристике W=f(М) 2р=4 найдем частоту вращения электродвигателя Wшн

Мшн расч = Fшн ×Dшб/(2×iШ ×hмех), Н×м

Мшн расч = 25840×0,245/(2×80×0,6)=66 Н×м

По рисунку 6.1 находим Wшн=147 р/с

Скорость выбирания швартовного каната

шн= Wшн ×Dшн./(2×iш), м/с

Vшн= 147×0,245/(2×50)=0,36 м/с

.4 Выбирание ненагруженного швартовного каната

По значению момента М=0,2Мшн на характеристике W=f(М) с наименьшим числом пар полюсов 2р=4 определяем частоту вращения электродвигателя Wшб

М=0,2×18,6=4 Н×м, а Wшн =157 р/с.

Скорость выбирания швартовного каната

Vшб= Wшб ×Dшб./(2×iш), м/с

Vшб= 157×0,245/(2×50)=0,38 м/с

12. Выбор типовой системы управления электроприводом якорно-швартовного механизма

Систему управления нормализованного электропривода переменного тока выбираем по таблице 8.13[4]: силовой кулачковый контроллер и командоаппарат серии КВ2832.

Проверяем магнитный контроллер БТ94, имеющий контакты главной цепи, рассчитанные на номинальный ток 150 А согласно требованиям п.7.3.14 [4]:

при нагрузке 35×d2 , Н по характеристикам двигателя соответствует момент электродвигателя, равный 61 Н×м и ток обмотки статора 16 А, условие, что номинальный ток аппарата при режиме 60 мин. выше номинального тока, протекающего по контактам, при нагрузке в цепи, равной 35×d2, Н выполняется;

номинальный ток аппарата в режиме 30 мин. при работе двигателя на основной характеристике больше 130 % номинального тока электродвигателя на этой характеристике (1,3×24,7=32,1 А £ 150 А), таким образом, условие, что номинальный ток аппарата должен быть выше 130% номинального тока электродвигателя выполняется;

пусковой ток при работе на характеристике, обеспечивающей отрыв якоря от грунта 142 А меньше 80 % допустимого тока включения аппарата, составляющего 720 А (меньше 0,8×900 = 720 А), таким образом это условие также выполняется;

контакты аппарата переменного тока должны допускать протекание тока перегрузки в течение времени I, удовлетворяющего условию:

Т=З6ОО×(Iна60/Iст)3>tст

где Iна60- номинальный ток аппарата в режиме 60 мин., А;ст -ток стоянки под током. А;ст=50с. - время стоянки под током при отрыве якоря от грунта.

Т =3600×(16/142)3=405,6>50 с, условие выполнено.

Таким образом, контроллер обладает необходимыми термической устойчивостью и коммутационной способностью.

.1 Расчет установок тепловых реле

.1.1 Тепловые реле, применяемые для ограничения времени стоянки электродвигателя под током

Время срабатывания реле с холодного состояния tср в режиме стоянки необходимо выбирать равным 1,3 tст, где tст - расчетное время стоянки электродвигателя под пусковым током.

Номинальный ток нагревательного элемента будет всегда значительно выше номинального тока защищаемого электродвигателя.

Порядок расчета:

задаемся временем срабатывания реле

ср=1,3 × tст, с

а) для основной обмотки: tср =1,3×30=39 с;

б) для быстроходной обмотки: tср =1,3×45=58,5 с;

по ампер-секундной характеристике определяем

kр’=IП/IРАСЧ

где IП- пусковой ток двигателя, А (таблица 6.1);

IРАСЧ- расчетный ток нагревательного элемента реле, А.

Для расчета выбираем реле серии ТРТ, которые относятся к категории температурно-токовых и служат для защиты цепей электроприводов переменного или постоянного тока от недопустимых токов перегрузки.

а) для основной обмотки: kр’=2,62;

б) для быстроходной обмотки; kр’=2,15;

определяем

Iрасч=Iп/ kр', А

а) для основной обмотки: Iрасч=142/2,62=54 А;

б) для быстроходной обмотки: Iрасч=75/2,15=33 А;

по таблице 3.21 [4] принимаем стандартное значение номинального тока теплового элемента Iнр;

а) для основной обмотки: Iнр =56 А; используем тепловое реле ТРТ137.

б) для быстроходной обмотки: Iнр =35 А; используем тепловое реле ТРТ135.

определяем время срабатывания реле в нагретом состоянии

ср.гор.=0,7×tср.×(1-kр/(1,5×к2)) ,с

где kр =Iп/Iнр; k=Iп/Iн.дв; Iн.дв - номинальный ток двигателя, А.

а) kр =142/56=2,54; k =142/25,5=5,57 ;ср.гор.=0,7×39×(1-2,54/(1,5×5,572)) = 19 с;

б) kр ==75/35=2,23; k =75/22,5=3,33;ср.гор.=0,7×58,5 ×(1-2,23/(1,5×3,332))=22,7 с;

.1.2 Тепловое реле, применяемое в качестве грузового (для переключения на скорость с большим временем стоянки), выбираются на одну-две величины меньше (по току) по сравнению с защитным тепловым реле этой скорости. Выбираем на две величины меньше чем защитное тепловое реле быстроходной обмотки. Принимаем в качестве грузового реле ТРТ133.

12.2 Расчет уставок реле времени

Реле времени РН имеет уставку времени порядка 0,6 с и предназначено для контроля алгоритма срабатывания аппаратов. Выдержка времени необходима для удержания реле в притянутом состоянии при переключении аппаратов.

При резком переводе ручки командоконтроллера из нулевого положения в третье примем уставку реле времени равной 0,4 с.

.3 Выбор кабелей якорно-швартовного устройства

Электропривод ЯШУ расположен на открытой палубе, где возможны механические повреждения кабеля и воздействие морской воды, поэтому возьмем кабель КНРП. Кабель имеет медные жилы с резиновой изоляцией в поливинилхлоридной оболочке маслобензостойкий, коррозионностойкий, не распространяющий горение, в оплетке из оцинкованных проволок. Расчетный ток кабеля определяется выражением;

Iрасч=Iн дв/( к2× к1)

где к1=0,6 -коэффициент, учитывающий прокладку кабеля в трассах длиной более 1,3 м при трехрядной и более прокладке;

где Qн=65°С - номинальная температура жилы кабеля КНРП;

Qср=45°С-температура окружающей среды по Регистру;

Qо=45°С-нормированная температура окружающей Среды;

Iрасч=Iн дв/(0,89×0,6)=1,86×Iн дв

а) для основной обмотки имеем: Iрасч=1,86×25,5=47 А

по приложению 14 [7] для 30 мин. режима работы берем кабель КНРП 3х6.

б) для быстроходной обмотки имеем: Iрасч=1,86×22,5=42 А

по приложению 14 [7] для 30 мин. режима работы берем кабель КНРП 3х4.

В соответствии с требованиями Регистра п.16.8.1.2.1 для командоаппарата выбираем кабель СПОВ 27х1мм2 по таблице 5.4.33 [6]. СПОВ - кабель для сигнализации, управления с медными жилами и изоляцией из облучённого (структурированного) полиэтилена в поливинилхлоридной, маслобензостойкой, тропикоустойчивой, не распространяющей горение изоляции.

Питающий кабель тормоза ТМТ 42.

По таблице 1.2.28 [6] фазный ток тормоза равен 6А, соответственно Iрасч=6 А. Выбираем для тормоза кабель КНРП 3х1 мм2 .

Для питающего фидера выбираем кабель КНРП на величину больше, чем кабель для обмотки, работающий в самом напряжённом режиме. Принимаем кабель КНРП 3х10 мм2. Расчётный ток кабеля по таблице в приложении 14 [7] равен 81 А.

.4 Выбор установочного автомата, защищающего электропривод

По рекомендациям в §3.5 [4] необходимо выбрать автоматический выключатель, удовлетворяющий следующим условиям:

) при номинальном режиме защищаемого объекта и напряжении, составляющем 110% номинального, выключатель не должен срабатывать;

) при токе свыше 150% номинального выключатель должен срабатывать в течение часа,

3) выключатель должен пропускать без срабатывания токи, составляющие 150% расчётных пусковых токов электропривода. Выбираем автоматический выключатель серии А3700М по условию

н расц ³ I раб

где Iн расц - номинальный ток электромагнитного расцепителя;раб - рабочий ток защищаемого фидера, который равен 47 А.

Выбираем по таблице 10.23 [8] автомат АК63ТМ-2М с Iн расц = 50 А, номинальная уставка тока срабатывания расцепителя 5 Iн= 250 А.

Автомат не сработает при токе составляющем 150% расчётного пускового тока при пуске на обмотку 2р=4 в функции времени.П = 142 Ауст а >1,5×Iп

А >213А

Соответственно условие 3 выполняется.

якорь электропривод швартовный судно

13.