交流三速锚机电力系统故障分析与处理
时间：2020-11-28 16:51:42 来源：勤学考试网 本文已影响 人 
刘政伟：交流三速锚机电力系统故障分析与处理
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交流三速锚机电力系统故障分析与处理
摘 要
文章分析了船舶交流三速电动锚机电力系统常见的故障原因，并且提出了处理各种故障的措施。针对三速电动锚机经常出现的故障，通过对三速电动锚机的类型和产生故障原因的分析，提出了相应的解决措施，并且指出了三速电动锚机故障诊断以及维护时应遵循的一般原则。以此来提高锚机设备运行的可靠性以及船舶的安全性和工作的质量，确保人命安全保护海洋环境，为船员的相关工作提供一定的参考应用。
关键词：控制电路，三速锚机，故障分析，电动机
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Abstract
This article analyzes the ship ac three-speed electric windlass common failure reason, puts forward the treatment measures of various kinds of faults. Often three-speed electric windlass fault, through to the three-speed electric windlass type and the analysis of the fault causes, puts forward the corresponding solving measures, and points out the three speed electric windlass general principles should be followed in the fault diagnosis. In order to improve the reliability of windlass equipment operation and the safety of the ship and the quality of the work, to ensure the safety of life at protect the Marine environment, for the relevant work provide certain reference and application of the crew.
Key words: Control circuit, Three speed windlass, Fault analysis, Motor
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目 录
TOC \o "1-3" \h \z \u 22317 前 言 1
24938 1 三速锚机控制系统 2
24169 1.1 系统组成 2
23734 1.1.1 系统结构 2
26786 1.1.2 PLC 控制单元 2
15447 1.1.3 检测与报警单元 2
30460 1.1.4 状态显示单元 2
4401 1.1.5 控制操作单元 2
25048 1.2 三速电机的锚机调速原理 2
22788 1.2.1 变极调速电动机 3
9035 1.2.2 锚机调速系统 4
13182 1.2.3 锚机电气控制电路 5
31353 1.2.4 检测报警单元的选择 8
12478 1.2.5 控制系统软件设计 8
22146 2 交流三速锚机常见故障 10
3312 2.1 交流三速电动起锚机电路图 10
11813 2.2 锚机控制电路的功能及其实现方法 11
2554 2.2.1具有低、中、高三种速度转换 11
20815 2.2.2低、中、高三速启动 11
24393 2.2.3运行过载时三速切换 11
27680 2.2.4自动起动环节 11
14651 2.2.5等速抛锚 12
28472 2.2.6快速停车 12
19652 2.2.7控制系统的对称可逆性 12
28487 2.2.8锚链悬挂空中 12
26934 2.3故障实例分析 12
24113 2.3.1无法正常抛锚和起锚 12
345 2.3.2电磁刹车部分无法松开 12
21065 2.3.3能抛锚而不能收锚或相反 13
11828 2.3.4只有低速而无中、高速 13
29806 2.3.5轻载不能高速运行 13
316 3 维修及保养 14
13331 3.1机械锚机在实际工作中的维护管理 14
26809 3.1.1锚机电气部分的管理和维护 14
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6262 3.1.2锚机机械部分维护管理工作 16
16551 结 论 17
140 致 谢 18
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前 言
这些年以来，随着世界一体化、经济全球化的不断进行，全球经济得到了飞速发展，因此，世界各国之间的贸易量大大增长，而海运作为运送货物的主要方式之一，借此机会迅速发展；虽然船队数量与规模越来越大，但是船舶事故的发生频率也越来越高，给船员安全、社会经济和国家的稳定造成了巨大的影响。
锚机作为船舶中必不可缺少的组成部分之一，锚机的可靠运行与否是决定船舶安全可靠运行的重要因素，而锚机电动机能否实现可靠的运行是保证锚机是否可靠运行的重要措施。当锚机不能正常工作时，操作人员应能及时准确地判断出故障的原因，并切能给予及时维修，这就要求操作人员所掌握一定的工作经验、专业知识和维修能力。但随着时下科学技术水平发展的越来越快，船舶电气设备及系统逐步朝着复杂化、智能化和自动化的方向发展，因此所要求的技术管理水平比以往相应较高。所以一旦发生故障，电气管理人员因为个人的经验、技术水平、能力的有限往往很难及时的发现问题并解决问题。本文希望通过对三速锚机电动机的几种常见故障的分析研究找到一些常用的解决问题的方法，为船舶设备管理人员提供参考依据，使故障所在地与故障性质能被船舶维修管理人员能够迅速准确地判别，然后给予故障及时的处理，争取在最短时间内解决问题然后恢复系统的正常运行。
山东交通学院毕业设计（论文）
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1 三速锚机控制系统
1.1 系统组成
1.1.1 系统结构
锚机控制系统在船舶综合控制系统中起着至关重要的作用。系统主要由 PLC控制单元，检测报警单元，状态显示单元，电源系统等组成[1]。
1.1.2 PLC 控制单元
在实际运行与工作过程中，锚机控制系统的核心器件的PLC除了接收来自控制单元的起锚、抛锚、低速运行、中速运行、高速运行以及绞车恒张力运行之外，还要接受应急停止信号，应急运行信号，过载信号等。
最后，PLC将数据状态输出给PLC输出端，控制各个继电器处于ON还是OFF状态，从而控制锚机的起锚、抛锚、低速运行、中速运行、高速运行以及绞车恒张力运行等动作，使其对锚机进行控制。
1.1.3 检测与报警单元
检测与报警单元是组成锚机控制系统的重要部分。其中，最为主要的监测器件是传感器，报警灯、电铃以及蜂鸣器是主要的报警器件[2]。检测与报警单元主要是对锚机的过载保护及报警、过电流保护及报警以及张力检测及控制，检测与报警单元为锚机控制系统的安全运行提供了强有力保证。
1.1.4 状态显示单元
状态显示单元安装于控制台或者机舱监控箱的面板上，包括面板和指示灯，其主要功能是通过不同色的LED灯显示锚机系统目前所处的运行状态。
1.1.5 控制操作单元
锚机的控制和操作主要分为两个方面，控制柜和上位机控制系统，控制柜上连
各操作的控制按钮，当按钮动作，可编程逻辑控制器的输入接口将接到命令并进行识别和逻辑处理，再通过可编程控制器的输出接口执行相应控制信号输出，如锚机运行在哪种模式，起锚，抛锚等。与此同时，状态显示单元和检测与报警单元会显示锚机的运行状态。上位机控制系统的是通过计算机对锚机进行控制，控制信号会直接从工控机发出传送给PLC控制单元[3]。
1.2 三速电机的锚机调速原理
电动机是锚机控制系统的动力源泉。电力拖动系统是由电动机作为原动机来拖动机械运转并完成生产任务的系统。不同种类的电动机，电力拖动系统的控制方法和原理就不一样。现在船舶上所配备或目前正在生产的锚机大多采用的是三速鼠笼式电动机，第一类以三速电机提供系统动力；第二类是以普通的变频电机提供系统动力。
1.2.1 变极调速电动机
此类三速锚机控制系统采用的是三速鼠笼式异步电动机，三速鼠笼式异步电动机带有与电动机一体的圆盘式制动器。
根据电机学原理，只有当定子和转子的极对数相等时二者的磁势才能够互相作用产生恒定的电磁转矩，然而这些对于绕线式转子是不能实现的，能实现变极调速的只有鼠笼式异步电动机。如果要使电动机的同步转速得到改变达到调速的目的，就需要通过改变定子绕组的连接形式来改变其极对数。
同步转速的表达式如下所示：
（1.1）
式中： QUOTE n0 ——同步转速；
QUOTE f1 ——静止的三相绕组中的电流频率；
QUOTE p —磁极对数；
极对数是成倍改变的，所以虽然可在同一电机中做成双速单绕组或三速、四速双绕组电机，变极调速仍然属于有极调速，只在不需要平滑调速的情况下才能适应。变极调速有许多优点：操作简单、机械特性硬、可得到恒转矩与恒功率调速、效率高[4]。
1) 变极调速原理
异步电动机变极是通过改变定子绕组接线来实现的，如图1.1为变极原理图。
图1.1 变极原理图
Fig 1.1 Pole changing schematic diagram
2) 典型的变极连接及特性，典型变极连接图如图1.2所示。
图1.2 典型变极连接图
Fig 1.2 Typical pole changing connection diagram
上图所示，Y连接时，若同步转速为，极对数为2P；则Δ连接时，同步转速为，极对数为2P；YY连接时，同步转速为2 QUOTE ns ，极对数为P。
1.2.2 锚机调速系统
