9. Структурная схема гэу двойного рода тока с неуправляемым выпрямителем

Структурная схема гребной электроустановки двойного рода тока с неуправляемым выпрямителем в виде одного из возможных вариантов представлена на рис. 14.6.

Рис. 14.6. Структурная схема ГЭУ двойного рода тока

Синхронный генератор СГ, питающий гребной электродвига­тель постоянного тока ГЭД независимого возбуждения, вращается первичным двигателем ПД с постоянной частотой ω.

Гребной элек­тродвигатель ГЭД постоянного тока подключается к синхрон­ному генератору через неуправляемый выпрямитель НВ.

Регули­рование выпрямленного напряжения U осуществляется изме­нением тока в обмотке возбуждения синхронного генератора ОВГ , при помощи тиристорного возбудителя генератора ТВГ. Последний управляется регулятором возбуждения УВГ в зависимости от сигнала с пульта управления ПУ, режима главной цепи (тока I и напря­жения U) и уставок максимального тока I и эталонного на­пряжения U .

В схеме возбуждения ГЭД применяется реверсив­ный тиристорный возбудитель ТВД, управляемый отдельным регулятором УВД. Этот возбудитель предназначен для реверса ГЭД.

Синхронный генератор, неуправляемый вы­прямитель и гребной электродвигатель образуют систему, ана­логичную по структуре ГЭУ постоянного тока.

Однако механиче­ские характеристики такой схемы ГЭУ менее жестки, чем у ГЭУ постоянного тока, благодаря большим внутренним сопротивле­ниям СГ и НВ.

Пуск гребного электродвигателя осуществляется.подачей тока одновременно в обмотки возбуждения СГ и ГЭД. При этом пус­ковые токи I меньше, чем у ГЭУ постоянного тока.

Необходимая величина электромагнитного момента ГЭД при заклинивании винта обеспечивается формой внешней характеристики син­хронного генератора, выпрямителя и жесткой обратной связью по току ( кI ).

Режим постоянства мощности ГЭУ в широком диа­пазоне частот вращения ГЭД автоматически обеспечивается двумя жесткими отрицательными обратными связями (по току I и на­пряжению U ), которые вводятся в регуляторы возбуждения.

Реверс ГЭД производится изменением направления тока в об­мотке возбуждения двигателя ОВД, которое осуществляется ре­версивным тиристорным возбудителем ТВД.

Именно ГЭУ двойного рода тока с неуправляемыми выпрями­телями в цепи якорей ГЭД постоянного тока была реализована на ледоколе-атомоходе «Арктика», что обеспечило:

1. высокую маневренность (широкий диапазон регулирова­ния частоты ГЭД и достаточную быстроту ее изменения) и простоту управления ГЭУ;

2. возможность создания турбогенераторных агрегатов без редукторов и удобство их компоновки в машинном отделении;

3. снижение шумности и вибрации элементов ГЭУ;

4. повышение КПД установки;

5. наибольшую простоту исполнения и надежность работы ГЭД и их питания.

Гребные электроустановки двойного рода тока превосходят по своим характеристикам ГЭУ как постоянного, так и перемен­ного тока.

ГЭУ двойного рода тока имеют лучшие массо-габаритные показатели, чем ГЭУ постоянного тока, из-за приме­нения дизелей с повышенной частотой вращения и турбин без редукторной передачи.

Благодаря отсутствию коллектора синхронные генераторы легче, чем генераторы постоянного тока. Так, синхронный гене­ратор мощностью 1000 кВт при частоте вращения 1000 об/мин имеет относительную массу 6,3 кг/кВт при относительной массе 9 кг/кВт генератора постоянного тока той же мощности и частоты вращения.

20. Общие сведения о принципах систем управления электроприводами земснарядов и их особенности.

Основными видами подводной разработки грунтов являются размыв, всасывание, разрыхление и экскавация.

Дноуглубительные работы общего назначения выполняются землесосными снарядами, землесосными установками, одно- и многочер-паковыми экскаваторами, а также скалодробильными снарядами, скалорезными и гидромониторными агрегатами, канатно-скреперными установками, подводными кабелеукладчиками, дноочистительными снарядами’, водолазными средствами.

Рассмотрим более подробно подводные машины для земляных работ, разделив их на дноуглубительные и дноочистительные работы.

Дноуглубительные работы в зависимости от способа разрушения грунта выполняются землесосами, земснарядами, землесосными установками, гидроэлеваторами.

Грунтовыми насосами называются машины, работающие по принципу всасывания и предназначенные для транспортирования смеси грунта с водой.

Установки для подводных земляных работ имеют следующие основные обозначения: М — многочерпаковый тип снаряда; О — одночерпаковый; 3 — землесос; С — самоходный или самоотвозный; Ш — шаландовый способ транспортирования извлеченного грунта; Р — рефулерный; Т — трюмный. Первая буква обозначения характеризует тип снаряда, вторая — способ движения снаряда, третья — способ транспортирования. В числителе дроби, стоящей за буквенными обозначениями, дана производительность снаряда в кубических метрах в час, в знаменателе указаны число установленных главных машин (черпаковы, рефулерных, ходовых, разрыхлительных) и их суммарная мощность. Для самоотвозных снарядов после дроби указывается вместимость грунтового трюма в кубических метрах.

Например, запись ЗС-ТШ- 4 420 читается так: землесос самоотвозный трюмный шаландовый производительностью 400 м3/ч, с четырьмя главными машинами общей мощностью 1750 л. с, вместимость трюма — 420 м3.

Для обозначения типов речных машин на первом месте ставят буквы, указывающие на способ отделения грунта: 3 — землесос, ЗМ — землесос с механическим разрыхлителем; ЗГ — землесос с гидравлическим разрыхлителем; М — многочерпаковый снаряд; ШТ — штанговый снаряд; Г — грейферный. Следующая буква обозначает способ транспортировки грунта: Ш — шаландами; Л — лотком (для землесосов это обозначение отсутствует). Последняя буква указывает систему привода: Э— электропривод; Г — гидропривод; для самоходных машин добавляется буква С и далее указывается производительность в кубических метрах в час.

Рис. 73. Установка грунтозаборных устройств землесосов: а — в кормовой прорези; б — в миделевой прорези; в — бортам судна; 1 — грунтозабор-ное устройство; 2 — вырез корпуса; 3 — грунтовой насос; 4 — приводной двигатель; 5 — двигатели хода; 6 — грунтовой трюм.

Рис. 74. Схемы черпаковых снарядов: о — многочерпакового шаландового; б — одночерпакового; 1 — грунтовой колодец- 2 — верхний ведущий барабан; 3 — полиспает подъема черпаковой рамы; 4 — промежуточные звенья (майоны) цепи; 5 —. черпаки; 6 « нижний барабан; 7 — черпаковая рама- 8 — корпус судна; 9, 10 — сваи; 11 — стойка; 12 — стрела; 13 — ковш; 14 — рукоять.

Классификация землесосных снарядов.

Землесосными снарядами называются несамоходные или самоходные суда, специально оборудованные для разработки грунта в закрытых карьерах. Землесосные снаряды выполняют различные работы в области гидротехнического, гражданского и дорожного строительства, с давних времен несут службу по углублению фарватеров рек, а ныне применяются и в горной промышленности.

Устройство и принцип работы земснарядов.

Основной действующий агрегат на землесосном снаряде — землесос. Все остальное оборудование имеет вспомогательное назначение. Корпус землесосного снаряда предназначен для того, чтобы нести на себе землесос и все вспомогательное оборудование, всасывающий трубопровод подводит грунт в смеси с водой к землесосу, а нагнетательный отводит его к месту укладки; для разрыхления грунта в забое применяют фрезы разных конструкций. Перемещение землесосного снаряда в пределах карьера осуществляется свайным устройством и лебедками с тросами, закрепленными за якоря. Управляет им один человек с пульта управления, а обслуживает команда во главе с начальником снаряда.

Землесосный снаряд 350-50Т характерен разборным корпусом, что позволяет перебрасывать его к месту производства работ сухопутными путями. Имеется вариант этого типа землесосных снарядов с неразборным корпусом. Землесосный снаряд 350-50Т: 1 — грунтозаборное устройство; 2 — стрела; 3 — надстройка; 4 — суперструктура; 5 — аппарат напорного свайного хода; 6 — прикольная свая; 7 — насосы технического водоснабжения; 8 — главный агрегат; 9 — корпус; 10 — всасывающий трубопровод.

КЛАССИФИКАЦИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ МЕХАНИЗМОВ ЗЕМСНАРЯДОВ.

Современные земснаряды имеют высокую степень энергово­оруженности и отличаются от судов транспортного флота боль­шим разнообразием схем электрооборудования и автоматики.

По назначению и участию в технологическом процессе элек­троприводы механизмов земснарядов могут быть класифицированы согласно табл. 5. Подобная классификация, как увидим,

соответствует в большой степени и объединению электроприво­дов механизмов земснарядов по общности характеристик и режимов работы и предъявляемым к электроприводам требо­ваниям.

Папильонажные лебедки.

Папильонажными лебедками называются лебедки, назначение которых

состоит в поддержании непрерывного контакта грунтозаборного устройства

с разрабатываемым грун­том и в осуществлении необходимого напора для

механического разрушения его рыхлите­лем той или иной конструкции.

Рис. 5-44. Папильонажная лебедка землесосного снаря­да 350-50Л. 1 - барабан диаметром 600 мм; 2 -открытая передача:і=4,16; 3 - редуктор РМ-500; і =48.5; 4 - тормоз ТКТГ-200; 5 -электро­двигатель мощностью 20 квт, n=960 об/мин; 6 - канат стальной 31-1

1.Электроприводы механизмов дноуглубления землесоcных и мпогочерпаковых снарядов работают в продолжительном режи­ме, а одночерпаковых — в повторно-кратковременном.

СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ МЕХАНИЗМОВ ЗЕМСНАРЯДОВ.

Для черпакового устройства мпогочерпаковых снарядов, механического рыхлителя землесосных снарядов, подъемного, напорного и поворотного устройств одпочерпакового снаряда и механизмов, обеспечивающих папильонирование и продвиже­ние по траншее, рекомендуется применять регулируемые элект­роприводы. Остальные механизмы, как не требующие плавного изменения скорости или вообще не требующие ее изменения, могут иметь многоскоростной (ступенчатое изменение скорости) или односкоростной электропривод переменного тока.

Системы электроприводов основных механизмов мпогочер­паковых и.землесосных земснарядов приведены в табл. 6. Для систем электроприводов приняты следующие обозначения: Д — электропривод с двигателем постоянного тока; АД — электро­привод переменного тока с асинхронным двигателем с коротко-замкнутым ротором; АДф - - электропривод переменного тока с асинхронным двигателем с фазным ротором; АД₂ — электро­привод переменного тока с двухскоростным асинхронным дви­гателем; АДз — электропривод переменного тока с. трехскоростным асинхронным двигателем; АД4 — электропривод перемен­ного тока с четырехскоростным- асинхронным двигателем; 2АД — электропривод переменного тока с двумя асинхронны­ми двигателями с. короткозамкнутым ротором, планетарным редуктором и электромагнитными тормозами; двухступенчатое регулирование частоты вращения; АД — ЭМС — электропривод с асинхронным двигателем с короткозамкиугым ротором и

электромагнитной муфтой скольжения; СД — электропривод переменного тока с синхронным двигателем; Г —Д —элек­тропривод постоянного тока системы генератор — двига­тель; ТГ —Д — электропривод постоянного тока систе­мы генератор — двигатель с тремя обмотками возбуждения на генераторе; ВГ — Д — электропривод постоянного тока системы генератор — двигатель с возбуждением от возбуди­теля; МУ Г — Д — электропривод постоянного тока системы генератор — двигатель с возбуждением от магнитных усили­телей; ТВ Г—Д — электропривод постоянного тока системы генератор — двигатель с возбуждением от тиристориого вы­прямителя; Др — Д —дроссельный электропривод постоянного тока; ТВ—'Д — вентильный электропривод постоянного тока.

Анализируя табл. 6 можно сделать следующие выводы:

1. при­вод грунтовых насосов не электрический (дизельный); привод механизмов, не требующих регулирования скорости (становые лебедки мпогочерпаковых снарядов, рамоподъемные лебедки), осуществляется двигателями переменного тока;

2.большинство механизмов, требующих изменения скорости в процессе работы, имеют регулируемый электропривод; 3.электропривод системы Г — Д в различном исполнении получил наибольшее распрост­ранение на земснарядах разных лет постройки; 4.дроссельный электропривод постоянного тока (Др — Д) явился промежуточ­ным между системами Г — Д и ТВ — Д;

5.на судах постройки последних лет и строящихся внедряются вентильные электро­приводы постоянного тока.

ЭЛЕКТРОПРИВОДЫ МЕХАНИЗМОВ ДНОУГЛУБЛЕНИЯ.

1.Приводным двигателем грунтового насоса дноуглубитель-ных землесосных снарядов является дизель.

2.На земснарядах, занятых на строительных работах в пределах ограниченной ак­ватории и получающих электроэнергию с берега, приводом грунтового насоса служит синхронный электродвигатель, на­пример на земснаряде проекта 350 — 50Л.

3.В электроприводе гидравлических рыхлителей используются асинхронные элек­тродвигатели.

4.Для механического рыхлителя и черпакового уст­ройства применяются регулируемые электроприводы, обеспечи­вающие стабилизацию скорости движения исполнительных ор­ганов и ограничение момента при перегрузках.

21. Характерные неисправности в схемах и системах управления электроприводами постоянного и переменного тока, причины их возникновения, способы обнаружения и устранения.

Отказы, связанные с воздействием внешней среды

Отказы первой группы обусловлены прежде всею недостаточной герметичностью ЭД и аппаратуры управления. Попадание влаги в обмотки ЭД приводят к выходу его из строя. Это происходит из-за неудовлетворительного выполнения коробок выводов концов валов, фланцевых соединений корпуса с подшипниковыми щитами, наличием отверстий в корпусах ЭД для спуска масла и конденсата.

Из электрических аппаратов этот недостаток свойствен командоконтроллерам и конечным выключателям, подверженным воздей­ствию морской воды и волн непосредственно. Проникновение влаги и солей в эти аппараты через уплотнения приводит к снижению сопротивления изоляции, замыканиям на корпус, усиленной кор­розии, заеданию подвижных механических соединений, нарушению прилегания контактов и пр.

Отказы, связанные с напряженным режимом работы

Отказы второй группы связаны с перегрузкой ЭП и нарушением режима его эксплуатации. При этом часто возникают следующие неисправности:

1. Повреждение статорных обмоток, которое в АД происходит вследствие ухудшения сопротивления изоляции под воздействием высоких температур, значительно превышающих допустимые значения.

Возможны также случаи повреждения изоля­ции в период сборки АД. Основная причина перегрева статорных обмоток - несоответствие эксплуатационной производительности ЭП грузового устройства допустимой по условиям нагрева.

2. Повреждения ротора, характеризующиеся обрывом стержней, а иногда и контактных колец короткозамкнутого ротора, и связанные с напряженным динамическим режимом, возникающим в многоскоростном АД из-за резкого изменения скоростей.

При наличии лопнувших стержней последние перемещаются в пазах, и внутрен­ ние клетки сдвигаются вдоль оси ротора. В последней стадии, когда все стержни оборваны, выступающие из пазов стержни наружной пусковой клетки разрушаются оторвавшимися кольцами рабочей клетки, которые в свою очередь разрушают лобовые части ста­торных обмоток.

3. Повреждения контакторов, обусловленные весьма слабыми пластмассовыми держателями, которые под воздействием температуры деформируются, вследствие чего возникают перекосы и заедания в подвижной системе, а также появляются трещины.

Так же происходит разрегулировка контактной и магнитной систем из-за больших механических нагрузок при работе.

4. Неточное срабатывание коммутационной аппаратуры при быстрых перекладках рукоятки контроллера, особенно при реверсировании ЭП, что приводит к большим броскам тока.

Это может вызвать выход обмотки ЭД из строя и подгорание контакторовскорости.

При ра зрегулировке реле времени в ЭП с многоскорост­ным АД может произойти одновременное подключение двух ско­ростей, что также приводит к дополнительному нагреву и обгоранию контактов.

5. Ненадежная работа электромагнитных тормозов, обуслов­ленная тем, что при работе изменяется воздушный зазор между дисками. При разрегулированном электромагнитном тормозе про­исходит повышенный нагрев ЭД. а также поломка толкателей механически связывающих тормоз с экономическими выключате­лями. В процессе работы необходимо периодически измерять и вести запись размеров зазоров, чтобы иметь возможность следить за изнашиванием дисков и проводить соответствующую регулировку.

6. Нарушение регулировки конечных выключателей, происхо­дящее вследствие изменяющейся деформации длины троса и при­ водящее к затягиванию гака в нок стрелы, перегрузке ЭД и др.

Для регулирования конечных или путевых выключателей механизм грузоподьемного устройства подводят ЭП к положению, в котором выключатель должен сработать, а кулачок регулируемого аппарата устанавливают так, чтобы соответствующие контакты разомкну­лись. Окончательно кулачки устанавливают в нормальных условиях работы механизма с некоторым опережением срабатывания кон­тактов, чтобы учесть свободный выбег механизма.

Обслуживание электроприводов ГПМ

Обслуживание ЭП грузоподъемных устройств, предусматриваю­щее осмотр и чистку электрооборудования без разборки или с раз­боркой, выполняется, как правило, в рейсе.

Проверка действия механизма проводится также перед началом грузовых работ. В этом случае электротехнический персонал проверяет действие командоконтроллеров, магнитных контроллеров, электромагнит­ных тормозов, блокировочных устройств.

Затем открывают венти­ляционные люки и проверяют работу механизма в целом на всех рабочих положениях контроллера.

Последовательность поиска неисправностей в работе электрооборудования ГПМ

Если в процессе проверки обнаружился какой либо недостаток в работе, то необходимо выяс­нить, в какой части ЭП ( в электрических машинах или в системе управления) имеется неисправность.

Если отказ произошел в системе управления, то составляется конкретный план, обеспечивающий обнаружение любой неисправ­ности. Поиск следует начинать с определения простейших возмож­ных причин отказов (наличие питания, целостность предохранителей, действие блокировок).

Аппаратуру первоначально проверяют при ее обесточенном состоянии вручную. При этом обращают внимание на состояние контактных поверхностей, на плотность прилегания и нажатия контактов, отсутствие заеданий подвижных частей кон­такторов и реле. Проверку работы аппаратов проводят при снятых дугогасительных камерах.

Следующей операцией является проверка сопротивления изоляции всей схемы относительно корпуса и между полюсами или фазами. После выполнения указанных операций и устранения выявленных дефектов можно приступить к проверке действия системы под напряжением, строго придерживаясь правил техники безопасности. При этом наблюдают за последователь­ностью срабатывания реле и контакторов для двух направлений вращения ЭД, а также определяют действие защиты и конечных выключателей.

Электротехническому персоналу в процессе грузовых операций необходимо наблюдать за работой ЭП и за действиями операторов. Если во время эксплуатации обнаруживается, что момент, разви­ваемый ЭД, недостаточен для вращения приводимого механизма, то причиной этому может быть как неисправность приводного механизма (заклинивание), так и неисправность ЭД (задевание ротора о статор, обрыв стержней ротора, повреждение или износ подшипников, перекос подшипниковых щитов).

Для выявления причины ненормальной работы необходимо отсоединить ЭД и про­верить его работу на холостом ходу без механизма. Если ЭД на холостом ходу работает нормально, необходимо искать поврежде­ние в самом механизме или в аппаратуре управления. Работу ЭП грузоподъемного механизма также следует прекратить в случае перегрева ЭД, сильного искрения под щетками, нечеткой работы тормозов и пр.

Повышенный нагрев ЭД нередко связан с его перегрузкой вследствие повышенной массы груза или увеличенной продолжительности включения.

С целью устранения перегрузки можно переключить редуктор на большую грузоподъемность или же, исходя из существующей про­должительности включения, определить для механизма допускаемый вес (кН) груза.

После окончания грузовых работ необходимо осмотреть все электрооборудование, установить контроллер в нулевое положение, выключить питание и закрыть вентиляционные лючки во избежание появления конденсата.

После этого палубная команда должна укрыть все электрооборудование промасленными брезентовыми чехлами.

Периодически не реже одного раза в неделю следует проветривать магнитный контроллер, открывая его дверцы на 10— 15 мин, а также наблюдать за состоянием аппаратуры.

22. Основные положения по эксплуатации судовых электроприводов. Виды, объем и периодичность технического обслуживания судовых электроприводов. Проведение технического обслуживания электроприводов.