CC BY
89
УДК 62-83:629.5
А.Ф. Бурков, Н.Д. Крицкий, Дальрыбвтуз, Владивосток
ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ РАБОТ ПО УЛУЧШЕНИЮ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК СУДОВЫХ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ С РЕГУЛИРУЕМОЙ РАБОЧЕЙ СКОРОСТЬЮ
Приведены основные направления работ по повышению надежности судовых электроприводов с регулируемой рабочей скоростью.
Общая тенденция в развитии судового электрооборудования характеризуется усложнением задач, комплексное решение которых направлено на совершенствование оборудования с точки зрения повышения его автоматизации, надежности и упрощения обслуживания для обеспечения неуклонного роста производительности труда. Увеличение производительности труда на судах связано также с непрерывным снижением трудовых затрат на профилактические работы и аварийные ремонты за счет повышения ресурса устройств, их конструктивного совершенствования.
Актуальными направлениями в свете этих задач, в частности, для судовых электроприводов (ЭП) с регулируемой рабочей скоростью, являются повышение их безотказности, долговечности и ремонтопригодности путем внедрения новых технических решений, совершенствования конструкции и правильного выбора отдельных элементов, а также увеличение времени межремонтных периодов и снижение затрат на профилактическое обслуживание за счет использования элементов и систем, соответствующих конкретным условиям эксплуатации.
В настоящее время на судах рыбного флота отечественной и зарубежной постройки проблема регулирования рабочей скорости ЭП во многих случаях решается использованием многоскоростных асинхронных двигателей (АД) с отдельными или полюсопереключаемыми статорными обмотками.
По назначению и условиям эксплуатации многоскоростные ЭП, к которым в первую очередь относятся приводы якорно-швартовных устройств (брашпили, шпили, швартовные лебедки) и грузоподъемных устройств (грузовые лебедки и краны), являются самостоятельными системами и занимают особое место среди других судовых потребителей электроэнергии. От их работоспособности во многом зависит безопасность судна и его нормальная эксплуатация.
В случае низкой надежности ЭП якорно-швартовных устройств (ЯШУ) высока вероятность возникновения у них неисправностей, вследствие которых на судне возможны аварийные ситуации. При неудовлетворительной работе ЭП грузоподъемных устройств (ГПУ), сопровождающейся частыми остановками или длительными
неработоспособными интервалами времени из-за отказов в электрооборудовании, существенно снижается производительность труда, а при наиболее неблагоприятных обстоятельствах может возникать угроза жизни людей.
В связи с этим в процессе проектирования и эксплуатации судна этой группе механизмов уделяется повышенное внимание.
В состав судовых ЭП со ступенчатым регулированием угловой скорости (ЯШУ, ГПУ и пр.) входит многоскоростной АД, передаточное устройство и система управления (СУ), содержащая в большинстве случаев релейно-контакторную (магнитный контроллер и командоконтроллер) или контроллерную (силовой контроллер) схему управления.
Анализ опыта эксплуатации судовых многоскоростных приводов показывает, что самым слабым звеном большинства данных систем является магнитный контроллер (магнитная станция). Наибольшее число отказов приходится на контактные системы силовых контактных коммутационных аппаратов (ККА) - контакторов по причине образования дуги в переходных режимах при отключении, а в ряде случаев и при включении электрических цепей. Отказы прочих элементов являются нетипичными и носят случайный характер [1].
Кроме снижения надежности многоскоростных ЭП, уменьшения межремонтных периодов и повышения затрат на обслуживание, дугообразование ограничивает диапазон или является причиной невозможности использования данных приводов в условиях, несовместимых с возникновением электрической дуги (во взрывоопасных средах и пр.), а также вызывает дополнительные потери электроэнергии.
В настоящее время вопросам ликвидации или уменьшения электрической дуги в процессе коммутаций электрических цепей уделяется большое внимание. Можно выделить следующие основные направления, по которым ведутся работы:
- применение новых контактных материалов (металлокерамических композиций [2] и т.д.);
- создание более эффективных способов гашения дуги (в среде сжиженного элегаза БГб [3] и пр.);
- разработка контактных смазок (отечественные - «Электросил», смазки ВНИИ НП; типа 2ЭХ и 2в фирмы «Е1ейго1иЬ», Англия [4] и др.);
- усовершенствование приводных устройств (синхронных контакторов [5] и т.п.);
- применение силовых управляемых полупроводниковых приборов (ПП) в ключевом режиме для коммутации электрических цепей (тиристорных коммутаторов [6] и др.);
- совместное использование контакторов и полупроводниковых аппаратов (гибридных контакторов [5, 7] и др.).
Первые три направления контактного способа представляют собой полумеры, так как не обеспечивают бездуговую коммутацию контакторов, а только несколько повышают электрическую
износостойкость, уменьшают электрическую дугу по величине и времени горения.
Одним из вариантов усовершенствования приводных устройств при контактном способе коммутации электрических цепей является синхронный контактор, в котором размыкание главных контактов в цепях переменного тока осуществляется без возникновения дуги. Вместе с тем, из-за сложности, относительно высокой стоимости и низкой надежности эти устройства не получили широкого распространения.
Использование силовых ПП в ключевом режиме сопровождается размыканием цепей без механического разрыва, а, следовательно, без дуги - бесконтактный способ коммутации. Основным недостатком, ограничивающим использование силовых бесконтактных (полупроводниковых) коммутационных аппаратов (БКА) в многоскоростных ЭП, является использование для коммутаций большого числа силовых ПП, имеющих сравнительно высокие массоразмерные и стоимостные показатели.
Стремление объединить достоинства силовых ККА и БКА привело к созданию гибридных устройств - комбинированный способ коммутации цепей. При совместном использовании силовых ККА и БКА возможны два основных варианта взаимного включения главных контактов ККА и силовых ПП: параллельное и последовательное.
В случае параллельного соединения ККА и БКА, встречающегося в большинстве технических решений, ток во включенном состоянии устройства проходит через главные контакты ККА, а в переходных режимах (включение и отключение электрических цепей) функционируют БКА, обеспечивая бездуговую коммутацию [7]. При комбинированной параллельной коммутации практически не удается достичь бестокового расхождения главных контактов ККА. Кроме того, для коммутации цепей необходимо такое же число БКА, что и при бесконтактном способе.
Последовательное соединение ККА и БКА используется ограниченно (там, где необходимо при помощи БКА регулировать параметры электрических цепей, обеспечить наличие гальванической развязки между источником электроэнергии и потребителем).
Необходимо отметить, что при комбинированной последовательной коммутации в установившемся режиме, соответствующем включенному состоянию аппаратов, через БКА протекает ток нагрузки.
Учитывая изложенное, необходимо отметить, что наибольшее распространение в судовых многоскоростных ЭП получил контактный способ коммутации электрических цепей (обмоток многоскоростных АД, тормоза и т.п.).
Для увеличения срока службы контактных систем ККА со всеми вытекающими из этого последствиями наиболее эффективным средством является совместное использование ККА и БКА.
В МГУ им. адм. Г.И. Невельского разработано устройство бездуговой коммутации (УБК), позволяющее минимальным числом тиристоров обеспечить бездуговую коммутацию главных контактов контакторов большинства судовых многоскоростных ЭП с регулируемой угловой скоростью, включающих многоскоростной АД и релейноконтакторную СУ [8, 9].
Библиографический список
1. Повышение надежности электроприводов грузовых лебедок судов типа п/з «А. Захаров» путем их реконструкции при капитальном ремонте: отчет по НИР промежуточ / ДВВИМУ; рук. Б.В. Осокин. Владивосток, 1985. 46 с. ГР 01840058812. Инв. № 0285.0052996.
2. Теория электрических аппаратов / Под ред. Г.Н. Александрова. М.: Высш. шк., 1985. 312 с.
3. Проектирование электрических аппаратов / Под ред. Г.Н. Александрова. Л.: Энергоатомиздат, 1985. 448 с.
4. Филимонов В.Д. Смазки для продления срока службы контактов в судовом электрооборудовании: обзор. информ. Сер. Техническая эксплуатация флота / В.Д. Филимонов, Е.А. Калязин, Ю.В. Головин. М.: ЦБНТИ, 1981. Вып. 2 (506). С. 3-11.
5. Таев И.С. Электрические аппараты. Общая теория. М.: Энергия, 1977. 272 с.
6. Петров Л.П. Асинхронный электропривод с тиристорными коммутаторами / Л.П. Петров, В.А. Ладензон, М.П. Обуховский, Р.Г. Подзолов // Библиотека по автоматике. Вып. 380. М.: Энергия, 1970. 128 с.
7. Могилевский Г.В. Гибридные электрические аппараты низкого напряжения. М.: Энергоатомиздат, 1986. 233 с.
8. Осокин Б.В. Бездуговая коммутация в электроприводах с многоскоростными асинхронными двигателями / Б.В. Осокин, Н.В. Сгребнев, А.Ф. Бурков и др. // Электротехника. 1989. № 5. С. 74-76.
9. Осокин Б.В. Тиристорное устройство для бездуговой коммутации контакторов судовых многоскоростных электроприводов / Б.В. Осокин, Н.В. Сгребнев, А.Ф. Бурков и др. // Морской транспорт. Сер. Техническая эксплуатация флота. М.: В/О «Мортехинформреклама», 1989. Вып. 10 (702). С. 1-7.
