船舶起貨機電氣控制系統

    船舶起貨機是遠洋船舶甲板機械最典型的設備之一。其結構復雜，難于管理，專業性強，不易掌握。船舶起貨機多采用傳統的繼電器---接觸器控制系統，該控制方式故障率高，可靠性和可維護性差，靈活性和擴展性也很差，所以有必要采用PLC控制技術來取代。

1、起貨機工作原理

    起貨機控制系統一般包括主令控制器、控制保護電路、主電路和保護檢測等環節，其原理方框圖如圖5-24所示。

2、起貨機的控制要求

    起貨機的控制在保證滿足提升、下降、停車和調速基本工藝的前提下，工作效率和可靠性要高，且操作靈活。具體要求如下： 

    ⑴ 為加快啟動過程，降低接觸器的斷開電流，當手柄從零位快速扳到提升或下降的高速擋時，應能逐級延時起動，起動時間應小于2s。

    ⑵ 為了減輕電磁制動器的負擔，縮短制動過程，當手柄從高速擋快速扳到停車時，應有三級制動過程，即：轉速高時的單獨電氣制動；速度降低到一定值后的電氣與機械聯合制動以及速度接近零時的單獨機械制動，直到停車。另外，制動時間應小于1s。

    ⑶ 下降貨物時，應有電氣制動以保證貨物勻速下降；在起動時應先接通低速繞組電源后才能松開電磁制動器；在換擋過程中，起貨電機應總有一個繞組通電，比如在提升貨物時，中速繞組通電低速繞組才能斷電，高速繞組通電，中速繞組才能斷電。

    ⑷ 為了防止發生中速繞組和高速繞組的反接制動，避免過大的沖擊電流，當控制從提升高速擋快速扳到下降的高速擋時，應首先實現從高速擋到零的自動制動停車過程，然后再實現零位到反方向高速擋的自動起動過程。

    ⑸ 中速繞組通電時電磁制動器不能抱閘，或者當電磁制動器抱閘時，中速和高速繞組應立即斷電。

    ⑹ 當風機運行后才能起動起貨機。風機故障停止運行時，起貨電動機只能在低速狀態下運行，以便放下貨物。

    ⑺ 應具有失壓保護，單相保護、過載保護和短路保護等保護措施。

    交流船舶電動起貨機用于船上貨物的裝卸，其驅動電機一般采用變極變速籠型轉子電動機，以滿足起卸貨在不同工況的變速需求。三速交流起貨電動機的定子內設有3套各自獨立的繞組，對應不同的極對數（如JZF2-H-6型三速籠型轉子電動機3套繞組所對應的極對數分別為4極、8極和28極），其中中間極（8極）為額定級，少極（4極）為快速級，多極（28極）為慢速級。由于變極變速是恒功率負載特性，所以少極繞組工作時，只允許提升1/2額定負載以下的貨物，以獲得輕載及空鉤快速提升，而多極（28極）工作時，可以保證貨物安全著落。

3、三速起貨電動機的控制要求

    (1) 使用簡單主令控制器完成起貨機提升一檔（低檔）、二檔（中速）、三檔（高檔）和下降一檔、二檔、三檔的速度控制，控制器中間為零位，并可用“緊急停車”按鈕實現應急狀態下的停車。

    (2) 在加速換擋過程中電磁制動器保持釋放、且當高速繞組接通后才能斷開低速繞組，以防換擋過程中電動機失電。

    (3) 當手柄從零位直接至高速檔時，能逐級按以下順序自動起動：低速繞組通電后制動器松閘，0.4 ~ 0.6s后中速繞組接通，斷開低速繞組，0.9 ~ 1.1s后高速繞組接通，斷開中速繞組。

    (4) 當手柄從高速檔迅速至零位時，能按下順序實現三級制動停車：首先高速、中速繞組立即斷開，低速繞組和方向接觸器維持閉合，進入再生制動，0.5 ~ 0.9s后電磁制動器抱閘制動，實現再生制動與機械制動同時聯合制動，0.2 ~ 0.3s后低速繞組斷開，進入單一的機械制動。

    (5) 具有逆轉矩控制功能。在高速檔突然換向時，首先如(4)所述實現三級制動，在電磁制動器抱閘制動后0.5 ~ 0.6s后再如(3)所述進入反向逐級自動起動。

    (6) 風機要與主電機聯鎖。當主電機過載時風機應繼續運行，當風機出現過載故障時，起貨機僅可使用下降一檔（低速）下放重物。

    (7) 當主電機出現非臨界高溫時，起貨機應能自動降至低速檔，而當出現臨界性高溫或其他故障時，應能自動緊急停車。此類停車與按下“緊急按鈕”一樣，均要求將手柄放至零位后才能復位。

    (8) 對各類故障應具有聲光報警，并能予以消聲應答。