1 甲板机械控制系统研究现状现代甲板机械已逐步向自动化、智能化、一体化和多功能化的方向发展,众多高新技术也已成功应用于船舶设计与制造工程上,例如模块化、PID、有限元分析等。这些技术使现代甲板机械摆脱了传统意义上的“粗糙机械”称号,同时更加可靠、节能、高效、稳定、便于操作及维护。82901
目前,船舶甲板机械的控制系统可以采用纯电气系统或液压系统来组成,主要靠电动机或者液压泵站(液压泵、液压马达)来驱动。其相应的控制回路为电气控制回路和液压控制回路,这两种控制系统的各有其优势与不足。
在液压控制回路中,为了提高控制系统的自动化程度,基本上采用电气技术和液压技术一起结合的电液拖动系统,使得电液控制系统在船舶甲板机械的驱动和控制方面都有了进一步的发展。相比于其他控制方式,液压控制系统易于获得较大的力和力矩,液压马达、液压泵和同功率的电动机相比:外形尺寸小、重量轻,单位重量传递功率大,灵敏性较强;能实现无极调速,且变速范围大;具有自润滑性能和吸振性能,平稳性较好;液压元件可以使用的时间较长,而且在设计过程中通常采用标准件,节约了设计时间;操纵方便,液压与电气相结合易于实现远程控制和自动控制。然而液压系统的总效率较低,对元件的制造精度要求高,同时还需要定期对液压管道进行清洗。论文网
在电气控制回路中,为了提高控制系统的可行性,目前很多船舶已将可编程序控制器引入到控制系统中来。利用可编程序控制器实现甲板机械的就地与遥控控制可提高控制系统的自动化程度和集成度,显著提升控制系统的可靠性、准确性和效率。
2 锚绞机的发展及应用
在船舶刚出现时期,船舶起锚和抛锚过程均由人力完成,劳动强度较大,因此人类发明了手动人力锚机,用手摇动锚机来控制起抛锚。然而随着船舶逐渐向大型化发展,手动人力锚机的缺点也随之显现,所以人类又发明了新型的人力电动锚机,后来又出现了电动锚机、蒸汽锚机。如今,锚机应用于各类船舶,其中中小型船舶大多使用电动锚机,大型船舶使用液压锚机。
目前,电动锚机在船舶上的应用有直流电动和交流电动两种。直流电动锚机优点在于使用性能较好,而且在系统中的工作效率较高,但是价格相对较高。
交流电动锚机虽然调速性能差,但传递效率高,维护保养方便,所以应用较多[4]。
绞车具有极其悠久的发展历程,我国在几千年前便已发明了由曲拐手柄驱动的砂轮。在人类的进化过程中,绞盘被用于提升和下放重物,目前在很多地方人们仍运用绞车作为日常取水的工具,矿井提升机便是由此逐步发展演变而来。作为一种大型的提升机械设备,绞车广泛应用于各个领域。
拖曳绞车的卷筒具有恒张力功能,可以根据被拖物体的吨位及大小设置张力的范围,主要用于拖曳船舶。船舶在受到风、浪、流的影响时,连接拖船与被拖船之间的缆绳张力会发生改变,此时卷筒将会通过拖曳设备自动调整收缆和放缆操作,让绞车更加安全可靠。
此外,绞车还可应用于救生系统之中,主要用于救生钟下水后的收放缆操作,也为铠装电缆传递信号和输送动力。当救生钟在水下工作时,其工作状态等信息均由铠装电缆和绞车监控。
3 可编程序控制器的发展和研究现状
PLC诞生之前,继电器、接触器组成的控制系统构成单一、成本低且方便应用,但是需要大量的控制柜,接线复杂,也存在大量对电能的浪费,占据空间大、安装维护时间长也容易产生故障,当工作情况发生改变时通用性差,已逐渐背离市场的发展趋势。