專利名稱：三鏈輪臥式電動(dòng)錨機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種深水半潛式鉆井平臺(tái)的深水錨泊定位系統(tǒng)，尤其是一種臥式電動(dòng)錨機(jī)。
背景技術(shù)：
深水錨泊定位系統(tǒng)作為深水半潛式鉆井平臺(tái)的關(guān)鍵設(shè)備之一，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠、經(jīng)濟(jì)性好等特點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于深水平臺(tái)的作業(yè)中，進(jìn)行海上油氣資源的勘探與開(kāi)發(fā)。目前世界上在役的半潛式平臺(tái)，包括最先進(jìn)的第六代半潛式鉆井平臺(tái)，多數(shù)配備了多點(diǎn)錨泊定位系統(tǒng)。每套錨泊設(shè)備主要由錨、錨索、錨絞機(jī)、錨索導(dǎo)向裝置等組成。(注錨絞機(jī)分為錨機(jī)和絞車兩種型式，本文所講內(nèi)容都是錨機(jī))
深水錨泊定位用錨機(jī)與船用航行起錨機(jī)一樣，都采用臥式結(jié)構(gòu)。船用航行錨機(jī)用來(lái)拋錨系泊用，一般都為單鏈輪(可以是帶卷筒和絞纜筒的組合錨機(jī))或雙鏈輪的結(jié)構(gòu)，沒(méi)有三鏈輪結(jié)構(gòu)。同時(shí)船用航行起錨機(jī)一般采用液壓或電動(dòng)驅(qū)動(dòng)方式；液壓驅(qū)動(dòng)一般采用低速大扭矩液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)開(kāi)式齒輪，從而帶動(dòng)錨鏈輪運(yùn)轉(zhuǎn)；電動(dòng)驅(qū)動(dòng)一般采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)一套齒輪箱和開(kāi)式齒輪，再驅(qū)動(dòng)錨鏈輪運(yùn)轉(zhuǎn)。錨機(jī)結(jié)構(gòu)上，可以在水平的驅(qū)動(dòng)軸上安裝一套或兩套錨鏈輪；一套驅(qū)動(dòng)裝置同時(shí)只能驅(qū)動(dòng)一套錨鏈輪，因此安裝兩套錨鏈輪的，錨鏈輪之間安裝有動(dòng)力切換裝置(一般都為離合器)。同時(shí)錨鏈輪與驅(qū)動(dòng)裝置(動(dòng)力源)之間設(shè)有離合器能將動(dòng)力斷開(kāi)，而且錨鏈輪上都安裝有制動(dòng)器，一般采用帶式剎車。一般負(fù)載較小的錨機(jī)，離合器和帶式剎車都通過(guò)手操來(lái)實(shí)現(xiàn)的，負(fù)載比較大由液壓來(lái)控制。船用航行錨機(jī)水深不大(一般都為82. 5m)，拋錨時(shí)用帶式剎車控制拋錨速度，不會(huì)配置專門的拋錨限速裝置，因此拋錨過(guò)程帶剎車發(fā)熱嚴(yán)重，產(chǎn)生的沖擊和振動(dòng)比較大。船用航行錨機(jī)工作負(fù)載和支持負(fù)載都不大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功能相對(duì)簡(jiǎn)單、錨索不長(zhǎng)(一般為300nT500m)，控制要求不高，設(shè)備配置也相對(duì)簡(jiǎn)單(電機(jī)功率小)，而且使用的錨鏈都是普通船用錨鏈(錨鏈等級(jí)不超過(guò)AM3)。因此，船用航行錨機(jī)雖然結(jié)構(gòu)上與定位錨機(jī)相似，但無(wú)法勝任定位系泊錨機(jī)。錨泊定位用錨機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，根據(jù)平臺(tái)定位要求一般采用雙鏈輪或三鏈輪結(jié)構(gòu)，甚至四鏈輪結(jié)構(gòu)因此其要求更高、更嚴(yán)格，一般有如下特點(diǎn)
a.錨鏈等級(jí)高，采用海洋系泊鏈(R3以上，一般采用R4或R4S，甚至R5)，而非船用錨
鏈；
b.工作負(fù)載大，通常達(dá)到錨索破斷負(fù)荷的1/3，剎車支持負(fù)載一般與錨索破斷負(fù)荷相當(dāng)，本錨機(jī)是目前國(guó)內(nèi)自行研制的負(fù)載最大的定位錨機(jī)，額定工作負(fù)載為2694kN，支持負(fù)載達(dá)到 8418kN ；
c.錨索很長(zhǎng)，所以其收錨索速度快；一般采用變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)，電機(jī)功率大；
d.在深水中使用的錨機(jī)，設(shè)置自動(dòng)限制錨索拋出速度的機(jī)構(gòu)(一般采用水動(dòng)力剎車)，能控制拋錨時(shí)產(chǎn)生的動(dòng)負(fù)載，保證錨索連續(xù)放出；
e.錨機(jī)采用機(jī)旁控制，同時(shí)平臺(tái)所有錨機(jī)的信息能遠(yuǎn)距離集中顯示，并且在集中顯示臺(tái)上能進(jìn)行應(yīng)急釋放等操作；
f.其它功能錨索張力測(cè)量及指示、錨索拋出長(zhǎng)度指示、起拋錨索速度指示儀等
發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是要提供一種三鏈輪臥式電動(dòng)錨機(jī)，用于解決深水半潛式鉆井平臺(tái)的深水錨泊定位裝置的錨機(jī)布錨及拋錨速度控制、錨機(jī)結(jié)構(gòu)、錨機(jī)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)、錨機(jī)大功率變頻驅(qū)動(dòng)裝置選型、錨機(jī)剎車和離合器控制及錨機(jī)電氣控制的技術(shù)問(wèn)題。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是一種三鏈輪臥式電動(dòng)錨機(jī)，包括錨機(jī)本體裝置、錨鏈導(dǎo)向裝置、傳動(dòng)裝置、掣鏈器、液壓系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)，其特點(diǎn)是三個(gè)錨機(jī)本體裝置分左、中、右布置，并分別通過(guò)離合器與傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)軸連接，錨機(jī)本體裝置下面裝有掣鏈器和錨鏈導(dǎo)向裝置，電氣控制系統(tǒng)由電控箱、啟動(dòng)箱、變頻驅(qū)動(dòng)箱、電阻箱、現(xiàn)場(chǎng)控制盤組成，現(xiàn)場(chǎng)控制盤分別與啟動(dòng)箱和電控箱連接，啟動(dòng)箱分別與變頻驅(qū)動(dòng)箱和液壓系統(tǒng)中的電控系統(tǒng)連接，變頻驅(qū)動(dòng)箱與傳動(dòng)裝置中的變頻電機(jī)連接，水冷剎車與傳動(dòng)裝置中的變速齒輪箱連接；液壓系統(tǒng)中的電控系統(tǒng)通過(guò)液壓泵站分別連接錨機(jī)本體裝置中的帶式剎車裝置、離合器控制裝置、掣鏈器、傳動(dòng)裝置中的盤式制動(dòng)器、齒輪箱換擋裝置，并將帶式剎車裝置、離合器控制裝置、盤式制動(dòng)器、齒輪箱換擋裝置的位置信號(hào)以及錨機(jī)本體裝置的錨鏈張力、長(zhǎng)度及速度信號(hào)分別反饋給電控箱，用于實(shí)現(xiàn)錨機(jī)的動(dòng)力起/拋錨、拋錨和布錨、應(yīng)急釋放、速度限制；液壓系統(tǒng)與電氣控制系統(tǒng)之間通訊連接，電氣控制系統(tǒng)中的PLC控制系統(tǒng)安裝在電控箱內(nèi)，用于數(shù)據(jù)處理及所有錨機(jī)集成同步控制、數(shù)據(jù)采集、信息檢測(cè)及反饋、應(yīng)急自動(dòng)釋放。錨機(jī)本體裝置包括基座支架、制動(dòng)輪、錨鏈輪、傳動(dòng)銷、主軸、大齒輪、編碼器、測(cè)力裝置、齒輪防護(hù)罩、帶式剎車裝置、離合器控制裝置，錨鏈輪通過(guò)主軸安裝在基座支架上，錨鏈輪一端面上裝有大齒輪，另一端面上裝有制動(dòng)輪，制動(dòng)輪外面裝有固定在基座支架上的帶式剎車裝置，主軸的一側(cè)軸承端蓋上安裝有編碼器，用來(lái)檢測(cè)錨鏈放出長(zhǎng)度和移動(dòng)速度，在錨鏈出鏈方向，基座支架支撐處安裝有兩個(gè)銷軸式測(cè)力裝置，用于定時(shí)檢測(cè)錨鏈張力；用作左、右錨機(jī)本體裝置，大齒輪與輸入小齒輪嚙合連接，小齒輪通過(guò)離合器與傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)軸連接；用作中間錨機(jī)本體裝置，大齒輪與小齒輪套嚙合連接，小齒輪套通過(guò)牙嵌離合器與傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)軸連接；離合器或牙嵌離合器與離合器控制裝置連接。傳動(dòng)裝置包括變速齒輪箱、齒輪箱傳動(dòng)軸、電機(jī)聯(lián)軸器防護(hù)罩、盤式制動(dòng)器、中間聯(lián)軸器、變頻電機(jī)、水冷剎車，變速齒輪箱為平行軸箱體式結(jié)構(gòu)，四軸三級(jí)傳動(dòng)，其中，輸入軸通過(guò)盤式制動(dòng)器與變頻電機(jī)連接，中間軸通過(guò)中間聯(lián)軸器與水冷剎車連接。錨鏈導(dǎo)向裝置包括上基座、下基座、上轉(zhuǎn)軸、下轉(zhuǎn)軸、支架、鏈輪軸、鏈輪，上基座下面和下基座上面分別設(shè)有上轉(zhuǎn)軸和下轉(zhuǎn)軸，上轉(zhuǎn)軸和下轉(zhuǎn)軸之間轉(zhuǎn)動(dòng)連接支架，支架前端通過(guò)鏈輪軸活動(dòng)連接鏈輪。帶式剎車裝置和離合器控制裝置中的油缸進(jìn)、出油口裝有單向節(jié)流閥，用于控制帶式剎車裝置、離合器控制裝置的開(kāi)、關(guān)速度。電控箱內(nèi)安裝有電氣控制系統(tǒng)中的PLC系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)量模塊、模擬量模塊和FM350編碼器計(jì)數(shù)模塊，并通過(guò)通訊模塊與液壓控制系統(tǒng)、現(xiàn)場(chǎng)控制盤和變頻器驅(qū)動(dòng)箱連接，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集成控制，同時(shí)與中央控制臺(tái)連接接受中央控制臺(tái)的指令信號(hào)，完成集控和聯(lián)控功能；其中，PLC控制系統(tǒng)包括下列控制模塊
1)液壓機(jī)組控制模塊用于接收響應(yīng)液壓控制系統(tǒng)的檢測(cè)信號(hào)，并向其發(fā)出動(dòng)作執(zhí)行
信號(hào);
2)變頻器控制模塊用于接收變頻器的控制信號(hào)，并向其發(fā)出響應(yīng)的執(zhí)行信號(hào)，控制調(diào)整變頻器實(shí)現(xiàn)變頻電機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停止，顯示變頻器的工作狀態(tài)以及對(duì)變頻器報(bào)警響應(yīng)和復(fù)位；
3)錨鏈張力采集模塊用于實(shí)時(shí)采集三個(gè)錨鏈輪上錨機(jī)張力信號(hào)，并記錄在數(shù)據(jù)塊
中；
4)編碼器采集模塊用于采集三個(gè)錨鏈輪上的編碼器信號(hào)，并記錄長(zhǎng)的數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)計(jì)算錨鏈速度；
5)通訊模塊用于實(shí)現(xiàn)主站與從站以及中央控制中心之間的通訊和數(shù)據(jù)交換；
6)系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)控制模塊用于當(dāng)操作人員通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)控制盤上的按鈕、轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、操縱手柄進(jìn)行操作時(shí)，依照控制邏輯關(guān)系，發(fā)出組合控制盤指令信號(hào)，實(shí)現(xiàn)裝置的功能性操作；
7)顯示處理模塊用于PLC控制系統(tǒng)對(duì)錨機(jī)工作狀態(tài)、張力數(shù)值、錨鏈長(zhǎng)度、運(yùn)行速度、液壓機(jī)組工作狀態(tài)、變速箱的工作狀態(tài)實(shí)時(shí)檢測(cè)，并將數(shù)據(jù)處理后，傳遞到液晶屏實(shí)時(shí)顯示；
8)液晶觸摸屏模塊用于液晶屏通過(guò)MPI接口與PLC控制系統(tǒng)連接，實(shí)時(shí)接受PLC控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信號(hào)，在液晶屏上編寫人機(jī)界面。錨鏈輪為五齒結(jié)構(gòu)，錨鏈輪主體材料采用ZG20Mn低合金鑄鋼，鏈輪與錨鏈嚙合處補(bǔ)焊一塊20SiMn2MoV或20CrMnMoB高硬度合金鋼，調(diào)質(zhì)后表面硬度達(dá)到HB270，用于長(zhǎng)期使用磨損后，補(bǔ)焊修復(fù)。帶式剎車裝置采用雙帶結(jié)構(gòu)，包括鋼帶組件、拉桿組件、力臂板組件、帶式剎車油缸組件、推板、帶式剎車放油閥、銷軸，鋼帶組件一端通過(guò)拉桿組件和力臂板組件與油缸組件連接，鋼帶組件另一端通過(guò)銷軸與力臂板組件連接，力臂板組件通過(guò)銷軸與推板連接，帶式剎車油缸組件連接帶式剎車放油閥。離合器控制裝置包括油缸組件、撥桿支架、半撥桿、撥軸、隔板、撥桿組件、墊片、銷軸、限位板、接頭、放油閥，半撥桿與撥桿組件固定連接，半撥桿和撥桿組件頂部分別裝有撥軸，撥桿組件中間連接撥桿支架，下面通過(guò)銷軸與油缸組件連接，下端裝有限位板和接頭，油缸組件與放油閥連接。變速齒輪箱的四軸三級(jí)傳動(dòng)，分為低速檔、高速檔和空擋，高速檔傳動(dòng)比為27. 9，低速檔傳動(dòng)比為77. 4，額定扭矩為400kNm，過(guò)載扭矩為620kNm。變頻電機(jī)為六極電機(jī)，三相電壓為690V，基準(zhǔn)頻率為50Hz，功率為585kW，額定扭矩為5701Nm，最大扭矩為12150Nm。本發(fā)明的有益效果是
本發(fā)明通過(guò)對(duì) 錨機(jī)布錨/拋錨速度控制、錨機(jī)本體裝置結(jié)構(gòu)、錨機(jī)傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)、錨機(jī)大功率變頻驅(qū)動(dòng)裝置選型、錨機(jī)剎車和離合器控制技術(shù)、錨機(jī)電氣控制技術(shù)等六方面的研究，經(jīng)過(guò)制造和試驗(yàn)驗(yàn)證，掌握了深水定位錨機(jī)一系列關(guān)鍵技術(shù)，為定位系泊系統(tǒng)國(guó)產(chǎn)化積累了一些經(jīng)驗(yàn)，能為我國(guó)的海洋工程設(shè)備提供配套，改變目前深水系泊系統(tǒng)均需進(jìn)口的狀態(tài)，有利于降低我國(guó)的海洋平臺(tái)建設(shè)成本，增加我國(guó)海工設(shè)備建造的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)能力。
( I )布錨/拋錨速度控制
布錨/拋錨時(shí)變速齒輪箱處于空擋位置，帶式剎車松開(kāi)，水冷剎車通入冷卻水，然后拋出錨鏈，隨著錨鏈移動(dòng)速度增加，水冷剎車慢慢起作用。整個(gè)拋錨過(guò)程中，速度變化可以穩(wěn)定控制，變化比較平穩(wěn)，速度上限一般控制在8(Tl00m，最大 150m/min，整個(gè)過(guò)程對(duì)錨鏈的長(zhǎng)度、速度和張力時(shí)時(shí)檢測(cè)；發(fā)現(xiàn)有異常，帶式剎車可以立即制動(dòng)。( 2 )錨機(jī)本體裝置結(jié)構(gòu)
錨鏈輪采用五齒結(jié)構(gòu)，主體材料采用低合金鑄鋼，整體正火處理；鏈輪與錨鏈嚙合處焊接有一塊耐磨材料；齒形適當(dāng)加厚了齒面厚度，保證在起/拋錨時(shí)不能發(fā)生跳鏈、滑鏈等現(xiàn)象，錨鏈輪到達(dá)使用要求。錨鏈輪裝置結(jié)構(gòu)大齒輪和制動(dòng)輪與錨鏈輪通過(guò)傳動(dòng)銷傳遞扭矩，能降低主軸的尺寸，降低軸的彎矩，提高軸的抗彎性能，同樣使錨機(jī)承受負(fù)載時(shí)主軸不承受扭矩。把制動(dòng)輪和錨鏈輪分開(kāi)鑄造，能降到模具制造難度，降低制造成本和加工難度，提高鑄件質(zhì)量。
基座支架材料采用Q690高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼，強(qiáng)度和剛度都有很大的安全裕度。結(jié)構(gòu)采用鋼板焊接成箱體的結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、強(qiáng)度和剛度比較好，重量相對(duì)較輕，同時(shí)采用對(duì)半式法蘭結(jié)構(gòu)有利于錨鏈輪裝置的拆裝。( 3 )錨機(jī)傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)和匹配
變速齒輪箱作為傳動(dòng)裝置中最主要的部件，分高速/低速/空三檔，滿足不同工況和最大負(fù)載的要求。齒輪箱輸出軸是鎖緊盤的方式來(lái)傳遞扭矩，這種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化了加工工藝、方便了安裝和拆卸，而且提高了軸的連接的剛性和機(jī)械軸的抗彎、抗扭能力，減少了輸出軸端的變形，而且使得齒輪箱裝配具有一定的可調(diào)范圍。齒輪箱的空擋設(shè)在中間軸低速軸上，軸直接與水冷剎車相連接；高/低速檔設(shè)在中間軸高速軸上，軸與變頻電機(jī)相連接。為了便于加工和安裝以及簡(jiǎn)化軸的受力狀態(tài)，將傳動(dòng)軸設(shè)計(jì)成分段結(jié)構(gòu)——傳動(dòng)軸和齒輪箱軸，兩軸通過(guò)花鍵連接套連接。( 4 )錨機(jī)大功率變頻驅(qū)動(dòng)裝置選型
錨機(jī)采用變頻驅(qū)動(dòng)方式具有無(wú)級(jí)調(diào)速、調(diào)速范圍寬、調(diào)速精度高以及調(diào)速過(guò)程平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)錨機(jī)對(duì)錨鏈張力和收放速度的精確控制，顯著改善錨泊系統(tǒng)的運(yùn)行性能。變頻電機(jī)能與變速齒輪箱等設(shè)備協(xié)調(diào)運(yùn)行以完成各種復(fù)雜工況；同時(shí)，滿足海洋平臺(tái)上搖擺、沖擊、振動(dòng)、潮濕、鹽霧和霉菌等惡劣環(huán)境條件；變頻驅(qū)動(dòng)裝置也兼顧了電網(wǎng)、變頻器與電機(jī)之間的電壓匹配。( 5 )錨機(jī)剎車和離合器控制
剎車和離合器控制裝置都實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作和控制，采用液控方式使得剎車和離合器控制具備遠(yuǎn)距離遙控的功能。帶式制動(dòng)器能承受100%的錨鏈破斷負(fù)荷(8418kN)，盤式傳動(dòng)制動(dòng)器承受飛0%的錨鏈破斷負(fù)荷(4200kN);所有的剎車都設(shè)計(jì)為F-Safe型形式，確保在失電情況或者故障情況下都能立即自動(dòng)制動(dòng)。(6)錨機(jī)電氣控制
電氣控制系統(tǒng)的核心內(nèi)容是錨機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制、數(shù)據(jù)處理及實(shí)現(xiàn)與集控系統(tǒng)通訊。錨機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制錨機(jī)系統(tǒng)的控制對(duì)象涉及到大型變頻器控制器，PLC與變頻器之間采用模擬量控制、總線控制和信號(hào)給定控制三種方式，分析三種方式的適用環(huán)境，保證控制手段有效，提高系統(tǒng)相應(yīng)的可靠性。對(duì)液壓閥件控制信號(hào)給定量進(jìn)行算法優(yōu)化分析，提高模擬量控制精度和穩(wěn)定性。數(shù)據(jù)處理對(duì)多路采集信號(hào)進(jìn)行分析比較，實(shí)現(xiàn)執(zhí)行策略的優(yōu)化。集控系統(tǒng)通訊通過(guò)RS485、RS422和工業(yè)以太網(wǎng)與集控中心進(jìn)行多總線數(shù)據(jù)通訊，實(shí)現(xiàn)可靠傳輸，實(shí)現(xiàn)了較好的通訊效果。


圖I是本發(fā)明的系統(tǒng)組成框 圖2是本發(fā)明的總體布置 圖3是圖2的左視 圖4是圖2的俯視 圖5是本發(fā)明的安裝示意圖；
圖6是錨機(jī)本體裝置用作左、右布置時(shí)的結(jié)構(gòu)主視 圖7是圖6的左視 圖8是圖6中沿A —A的剖視 圖9是錨機(jī)本體裝置用作中間布置時(shí)的結(jié)構(gòu)主視 圖I 0是圖9的左視 圖I I是圖9中沿A —A的剖視 圖I 2是錨鏈輪結(jié)構(gòu)剖視 圖I 3是圖I 2的左剖視 圖I 4是基座支架結(jié)構(gòu)主視 圖I 5是圖I 4的左視 圖I 6是圖I 4的俯視 圖I 7是傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)示意 圖I 8是帶式剎車裝置結(jié)構(gòu)立體示意 圖I 9是離合器控制裝置結(jié)構(gòu)立體示意 圖2 0是錨鏈導(dǎo)向裝置結(jié)構(gòu)主視 圖2 I是圖2 0的左視 圖2 2是液壓系統(tǒng)原理 圖2 3是液壓系統(tǒng)泵站立體示意 圖2 4是電控系統(tǒng)控制示意 圖2 5是電控系統(tǒng)控制框圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。如圖I至圖2 5所示，本發(fā)明的三鏈輪臥式電動(dòng)錨機(jī)，主要包括機(jī)械部分三套錨機(jī)本體裝置、一套傳動(dòng)裝置、一套錨鏈導(dǎo)向裝置、掣鏈器等；電氣控制系統(tǒng)包括一套電控箱、一套啟動(dòng)箱、一套變頻驅(qū)動(dòng)箱、一套現(xiàn)場(chǎng)控制盤以及四套電阻箱等；液壓系統(tǒng)主要為一套液壓泵站和一套液壓電控系統(tǒng)。三個(gè)錨機(jī)本體裝置分左、中、右布置，并分別通過(guò)離合器與傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)軸連接，錨機(jī)本體裝置下面裝有掣鏈器和錨鏈導(dǎo)向裝置，電氣控制系統(tǒng)由電控箱、啟動(dòng)箱、變頻驅(qū)動(dòng)箱、電阻箱、現(xiàn)場(chǎng)控制盤組成，現(xiàn)場(chǎng)控制盤分別與啟動(dòng)箱和電控箱連接，啟動(dòng)箱分別與變頻驅(qū)動(dòng)箱和液壓系統(tǒng)中的電控系統(tǒng)連接，變頻驅(qū)動(dòng)箱連接傳動(dòng)裝置中的變頻電機(jī)，水冷剎車與傳動(dòng)裝置中的變速齒輪箱連接；液壓系統(tǒng)中的液壓電控系統(tǒng)通過(guò)液壓泵站分別控制錨機(jī)本體裝置中的帶式剎車裝置、離合器控制裝置、掣鏈器、傳動(dòng)裝置中的盤式制動(dòng)器、齒輪箱換擋裝置，并將帶式剎車裝置、離合器控制裝置、盤式制動(dòng)器、齒輪箱換擋裝置的位置信號(hào)以及錨機(jī)本體裝置的錨鏈張力、長(zhǎng)度及速度信號(hào)分別反饋給電控箱，用于實(shí)現(xiàn)錨機(jī)的動(dòng)力起/拋錨、拋錨(布錨)、應(yīng)急釋放、速度限制；液壓控制系統(tǒng)與電氣控制系統(tǒng)之間通訊連接，PLC控制系統(tǒng)安裝在電控箱內(nèi)，用于數(shù)據(jù)處理及所有錨機(jī)集成同步控制、數(shù)據(jù)采集、信息檢測(cè)及反饋、應(yīng)急自動(dòng)釋放。本發(fā)明的主要技術(shù)指標(biāo)
a.錨鏈直徑O84 (R5)，有檔焊接錨鏈
b.工作負(fù)載與速度
(i)齒輪箱低速檔2694kN-9m/min，1200kN-18m/min
(ii)齒輪箱高速檔980kN-25m/min，430kN-50m/min
c.電機(jī)堵轉(zhuǎn)時(shí)(過(guò)載)錨機(jī)負(fù)載3367kN( 40%的錨鏈破斷負(fù)荷)
d.盤式制動(dòng)器制動(dòng)時(shí)錨機(jī)負(fù)載4200kN( 50%的錨鏈破斷負(fù)荷)
e.錨機(jī)支持負(fù)載8418kN(錨鏈破斷負(fù)載)
f.拋錨最大負(fù)載與速度1350kN-160m/min 物理接口
I)機(jī)械接口
a.錨機(jī)機(jī)械各部件與液壓泵站與安裝基座用螺栓剛性聯(lián)接，錨機(jī)本體裝置、變速齒輪箱等用環(huán)氧樹(shù)脂與安裝臺(tái)面澆注。b.電控箱、啟動(dòng)箱，電阻箱通過(guò)減振墊與安裝基座用螺栓彈性連接；變頻驅(qū)動(dòng)箱、現(xiàn)場(chǎng)控制盤與安裝基座用螺栓剛性聯(lián)接。2)電源接口
三相交流690V 50Hz 功率700kW
3)水接口
a.介質(zhì)淡水
b.流量85m3/h
c.壓力0.I 0. 3MPa
d.進(jìn)口水溫<400C
注液壓泵站用水6m3/h,水冷剎車用水79m3/h。4)油源
a.液壓泵站用油HM46液壓油1000L
b.減速器潤(rùn)滑油N320齒輪潤(rùn)滑油430L
c.潤(rùn)滑脂鋰基潤(rùn)滑脂。如圖2，3，4所示，三個(gè)錨機(jī)本體裝置分左、中、右布置，錨機(jī)本體裝置通過(guò)離合器與傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)軸連接，錨機(jī)本體裝置下面裝有掣鏈器84和錨鏈導(dǎo)向裝置86 (圖5 )。如圖5所示，安裝平臺(tái)上面分別裝有左、中、右錨機(jī)本體裝置8 0，8 I，8 2和傳動(dòng)裝置83，以及現(xiàn)場(chǎng)控制盤85，左、中、右錨機(jī)本體裝置8 0,8 1,8 2下面分別裝有掣鏈器84和錨鏈導(dǎo)向裝置86，安裝平臺(tái)內(nèi)還裝有電控箱87、啟動(dòng)箱88、變頻驅(qū)動(dòng)箱89、電阻箱90、液壓泵站電控柜91、液壓泵站92。如圖6至圖I I所示,錨機(jī)本體裝置包括基座支架I、制動(dòng)輪2、錨鏈輪3、傳動(dòng)銷
4、主軸7、大齒輪8、編碼器9、測(cè)力裝置10、齒輪防護(hù)罩11、帶式剎車裝置12、離合器控制裝
置13等。錨鏈輪3通過(guò)主軸I安裝在基座支架I上，錨鏈輪3 —端面上裝有大齒輪8，另一端面上裝有制動(dòng)輪2，制動(dòng)輪2外面裝有固定在基座支架I上的帶式剎車裝置12，主軸7的一側(cè)軸承端蓋上安裝有編碼器9，用來(lái)檢測(cè)錨鏈放出長(zhǎng)度和移動(dòng)速度，在錨鏈出鏈方向，基座支架I支撐處安裝有兩個(gè)銷軸式測(cè)力裝置10，用于定時(shí)檢測(cè)錨鏈張力。其中錨鏈輪3、制動(dòng)輪2和大齒輪8通過(guò)傳動(dòng)銷4聯(lián)接成一整體，通過(guò)大齒輪8和制動(dòng)輪2擱在錨鏈輪3主軸7上，主軸7采用兩點(diǎn)支撐，大齒輪8和制動(dòng)輪2支撐點(diǎn)靠近主軸7支撐點(diǎn)靠，同樣的負(fù) 載條件下，能降低主軸彎矩，從而減小主軸的直徑，降低主軸重量。傳動(dòng)裝置的輸出扭矩通過(guò)開(kāi)式齒輪，直接傳遞給錨鏈輪，同樣帶式制動(dòng)器的制動(dòng)扭矩由制動(dòng)輪傳遞給錨鏈輪。為了進(jìn)一步減低主軸重量，主軸7采用心軸結(jié)構(gòu)(只承受彎矩，不承受扭矩)；主軸7與錨鏈輪3為剛性連接，錨鏈輪3旋轉(zhuǎn)時(shí)帶動(dòng)主軸7旋轉(zhuǎn)，測(cè)速裝置通過(guò)測(cè)出主軸7的轉(zhuǎn)速即可獲得錨鏈的長(zhǎng)度和速度。用作左、右錨機(jī)本體裝置(圖6，7，8)，大齒輪8與輸入小齒輪6嚙合連接，小齒輪6通過(guò)離合器5與傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)軸17連接。離合器5與離合器控制裝置13。用作中間錨機(jī)本體裝置(圖9，10，I I )，大齒輪8與小齒輪套14嚙合連接，小齒輪套14通過(guò)牙嵌離合器15與傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)軸17連接。牙嵌離合器15與離合器控制裝置13連接。如圖I 2，I 3所示，錨鏈輪3為五齒結(jié)構(gòu)，錨鏈輪3主體材料采用ZG20Mn低合金鑄鋼。錨鏈正常工作包角 165°，齒形設(shè)計(jì)也跟CB/T3179有不同的特點(diǎn)。首先滿足錨鏈輪3與錨鏈能正常嚙合(錨鏈輪節(jié)圓與五齒多邊形相外接)，保證在起/拋錨時(shí)不會(huì)發(fā)生跳鏈、歪鏈等現(xiàn)象，其次需要對(duì)齒形厚度等局部修正使其滿足強(qiáng)度要求，最后制造工藝等方面來(lái)保證齒面硬度，使得鏈輪不會(huì)很快被磨損。錨鏈輪主體材料采用低合金鑄鋼(ZG20Mn)，具有良好的鑄造性和焊接性，擁有良好的綜合力學(xué)性能，強(qiáng)度介于ZG270-500和ZG310-570之間，錨鏈輪整體正火處理。錨鏈在起/拋錨時(shí)，鏈輪與錨鏈嚙合處通常都是帶滑動(dòng)的，若鏈輪嚙合處齒面硬度不高，很容易被錨鏈擠壓變形甚至很快被磨損掉，通過(guò)調(diào)研，R5系泊錨鏈表面硬度達(dá)到HB345以上，錨鏈輪的齒廓表面硬度在必須達(dá)到HB28(T310左右，因此在嚙合處補(bǔ)焊一塊硬度較高、焊接性能較好的材料(20SiMn2MoV或20CrMnMoB)，調(diào)質(zhì)后表面硬度能達(dá)到HB270左右；即使長(zhǎng)期使用后被磨損后，也可以補(bǔ)焊進(jìn)行修復(fù)。如圖I 4，I 5，I 6所示，基座支架I采用鋼板焊接結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、強(qiáng)度和剛度比較好，重量相對(duì)較輕。安裝小齒輪和帶式剎車為箱體結(jié)構(gòu)，安裝錨鏈輪主軸支撐支架采用對(duì)半式法蘭安裝，有利于錨鏈輪裝置的整體拆卸?；Ъ懿牧喜捎肣690高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼(GB/T16270)，支持負(fù)載下支架總體受力比較好，強(qiáng)度和剛度都有很大的安全裕度，安裝帶式剎車的支架處也采取了降低應(yīng)力集中的措施(增加鋼板厚度和添加鋼套)。如圖I 7所示，傳動(dòng)裝置83包括變速齒輪箱20、齒輪箱的傳動(dòng)軸17、電機(jī)聯(lián)軸器防護(hù)罩22、盤式制動(dòng)器23及電機(jī)聯(lián)軸器、中間聯(lián)軸器防護(hù)罩24、中間聯(lián)軸器25、變頻電機(jī)26、水冷剎車27及支架等。變速齒輪箱20為平行軸箱體式結(jié)構(gòu)，四軸三級(jí)傳動(dòng)，其中，輸入軸通過(guò)盤式制動(dòng)器23及電機(jī)聯(lián)軸器與變頻電機(jī)26連接，中間軸通過(guò)中間聯(lián)軸器25與水冷剎車27及支架連接。電機(jī)采用變頻方式驅(qū)動(dòng)，具有無(wú)級(jí)調(diào)速、調(diào)速范圍寬、調(diào)速精度高以及調(diào)速過(guò)程平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)。較液壓驅(qū)動(dòng)相比，能避免漏油污染，配置大型液壓泵站等問(wèn)題，具有體積小，單位能效高，造價(jià)相對(duì)較低等特點(diǎn)。目前大多數(shù)海洋平臺(tái)錨泊系統(tǒng)均采用變頻驅(qū)動(dòng)方式。經(jīng)選型，電機(jī)選用法國(guó)EMERSON產(chǎn)品，變頻電機(jī)26采用六極電機(jī)，690V的三相電壓，基準(zhǔn)頻率為50Hz，功率為585kW，額定扭矩為570 INm，最大扭矩為12150Nm，是額定扭矩的2. 13倍。首先，變頻電機(jī)26要與變速齒輪箱20 —體協(xié)調(diào)地工作，能保證整套錨機(jī)正常運(yùn)行，根據(jù)不同工況下錨機(jī)和變速齒輪箱20的運(yùn)行與傳動(dòng)特性，對(duì)變頻電動(dòng)機(jī)26的機(jī)械特性以及大容量變頻器的輸出特性進(jìn)行詳細(xì)研究，實(shí)現(xiàn)變頻驅(qū)動(dòng)裝置與變速齒輪箱和錨機(jī)的最佳匹配。其次，錨 泊定位系統(tǒng)包括多種復(fù)雜的運(yùn)行工況，每種工況對(duì)電機(jī)的要求不盡相同，在拋錨階段，拋錨結(jié)束后，需要確認(rèn)拋錨是否成功；在錨泊階段，海洋工程平臺(tái)受風(fēng)、浪、流、潮的影響會(huì)發(fā)生移動(dòng)，此時(shí)，需要根據(jù)平臺(tái)的移動(dòng)情況頻繁地調(diào)整相應(yīng)錨鏈的張力；在起錨階段，根據(jù)錨鏈回收的情況，對(duì)錨鏈張力和速度進(jìn)行精確控制和調(diào)整。第三，錨泊定位系統(tǒng)中的電機(jī)需要適應(yīng)十分惡劣的運(yùn)行環(huán)境，除搖擺、沖擊、振動(dòng)、潮濕、鹽霧和霉菌等因素外，還要特別做到海浪對(duì)裝置產(chǎn)生直接影響，使其可以長(zhǎng)期適應(yīng)惡劣的環(huán)境條件。最后，由于電機(jī)的工作條件比較惡劣，傳統(tǒng)電機(jī)會(huì)帶來(lái)效率降低、發(fā)熱嚴(yán)重、振動(dòng)和噪聲增加等一系列的問(wèn)題，從而導(dǎo)致電機(jī)的可靠性和使用壽命大大降低；另外，除了滿足功率、轉(zhuǎn)速范圍和電壓等級(jí)時(shí)，還必須全面考慮電機(jī)的冷卻方式、防護(hù)等級(jí)、轉(zhuǎn)速范圍、絕緣水平、共振問(wèn)題和軸電流問(wèn)題，以便電機(jī)能夠安全可靠的長(zhǎng)期運(yùn)行，因此選用變頻電機(jī)。兩側(cè)左、右錨機(jī)本體裝置的小齒輪6采用齒輪軸形式，通過(guò)離合器5實(shí)現(xiàn)與齒輪箱軸及傳動(dòng)軸17連接，離合器5與小齒輪6及傳動(dòng)軸17采用矩形花鍵連接。中間錨機(jī)本體裝置設(shè)有牙嵌離合器15，傳動(dòng)軸17穿過(guò)牙嵌離合器15傳遞扭矩。由于每套錨機(jī)由一臺(tái)齒輪箱傳遞動(dòng)力，錨機(jī)之間距離較大，因此左、右錨機(jī)本體裝置的開(kāi)式小齒輪6與傳動(dòng)軸17之間的同軸度要求很高，否則離合器5無(wú)法對(duì)上，甚至?xí)绊扆X輪傳動(dòng)，同時(shí)引起很大的附加彎矩等，影響傳動(dòng)軸的剛度和齒輪箱的性能。該結(jié)構(gòu)便于錨機(jī)的整體安裝，小齒輪6與傳動(dòng)軸17之間的同軸度要求也容易調(diào)整得到保證。為了便于安裝和制造，傳動(dòng)軸17設(shè)計(jì)成分段式結(jié)構(gòu)，中間用花鍵聯(lián)軸器相連，傳動(dòng)軸17只傳遞扭矩，不承受彎矩。較短的齒輪箱傳動(dòng)軸17穿過(guò)齒輪箱，并和齒輪箱右錨機(jī)本體裝置齒輪相配；較長(zhǎng)的傳動(dòng)軸17和變速齒輪箱20右邊右錨機(jī)本體裝置與中間錨機(jī)機(jī)本體裝置相配。三臺(tái)錨機(jī)通過(guò)離合器實(shí)現(xiàn)動(dòng)力與小齒輪的通斷，當(dāng)其中一臺(tái)錨機(jī)工作時(shí)離合器閉合，其它兩臺(tái)都脫開(kāi)。離合器是由離合器控制裝置控制，該裝置液壓控制，在液壓動(dòng)力控制的作用下，離合器油缸推動(dòng)或拉動(dòng)撥叉，使離合器處于脫開(kāi)或閉合狀態(tài)，離合器所處狀態(tài)有相應(yīng)的行程開(kāi)關(guān)檢測(cè)。變速齒輪箱20作為傳動(dòng)裝置最為關(guān)鍵的部件，采用為平行軸箱體式結(jié)構(gòu)，四軸三級(jí)傳動(dòng)，分低速檔、高速檔和空擋，高速檔傳動(dòng)比為27. 9，低速檔傳動(dòng)比為77. 4，在負(fù)載比較大時(shí)采用低速檔；在負(fù)載比較輕時(shí)采用高速檔；當(dāng)拋錨水冷剎車作用時(shí)采用空擋。齒輪箱的額定扭矩為400kNm，過(guò)載扭矩為620kNm。高/低速檔設(shè)在低速中間軸上，空檔設(shè)在高速中間軸上，高/低速檔與空擋分開(kāi)，有利于保證齒輪箱換擋過(guò)程可靠、準(zhǔn)確，不會(huì)出現(xiàn)滑檔、停檔現(xiàn)象。齒輪箱換擋撥叉也是通過(guò)齒輪箱變擋調(diào)速油缸28控制，位置也有相應(yīng)的行程開(kāi)關(guān)檢測(cè)，與離合器控制裝置一樣，都由液壓系統(tǒng)提供動(dòng)力。齒輪箱輸出軸是以空心低速軸帶鎖緊盤的方式來(lái)傳遞扭矩，取代普通的鍵連接，這種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化了加工工藝、方便了安裝和拆卸，而且提高了軸的連接的剛性和機(jī)械軸的抗彎、抗扭能力，減少了輸出軸端的變形，同時(shí)正由于輸出軸與減速箱的分體，使得傳動(dòng)裝置與兩側(cè)錨機(jī)本體裝置的裝配有一定的可調(diào)范圍。平臺(tái)定位錨機(jī)一般配置水冷剎車作為布錨/拋錨制動(dòng)器，提供足夠的制動(dòng)能力控制拋錨時(shí)產(chǎn)生的動(dòng)負(fù)載，保證能夠連續(xù)放出錨鏈，限制錨鏈速度，避免錨鏈速度過(guò)快發(fā)生事故。水冷剎車把機(jī)械能轉(zhuǎn)換熱量，通過(guò)冷卻系統(tǒng)冷卻，達(dá)到制動(dòng)和持續(xù)散熱的要求。剎車工作時(shí)內(nèi)部轉(zhuǎn)子和殼體之間的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生阻力，將錨鏈移動(dòng)的動(dòng)能迅速轉(zhuǎn)化為熱能，冷卻水將吸熱量，并將熱量帶走。該型剎車能將下降負(fù)載控制在某一速度范圍內(nèi)，阻礙其速度加快但不能完全將負(fù)載剎??；通過(guò)流入水冷剎車的冷卻水流量來(lái)控制制動(dòng)力矩，當(dāng)沒(méi)有冷卻 水通入時(shí)，就不產(chǎn)生制動(dòng)力矩；當(dāng)冷卻水通入并逐漸加大，產(chǎn)生制動(dòng)力矩也逐漸加大，直至最大極限。盤式制動(dòng)器23安裝在齒輪箱的輸入軸上，產(chǎn)生的額定制動(dòng)扭矩能使錨機(jī)以承受50%的錨鏈破斷負(fù)載。該制動(dòng)器為集成件，結(jié)構(gòu)緊湊，安裝方便，彈簧制動(dòng)，液壓松開(kāi)，選用瑞典丹納SKP95-27型產(chǎn)品，最大額定制動(dòng)扭矩為8040Nm，并帶剎車指示開(kāi)關(guān)。如圖I 8所示，帶式剎車裝置12包括鋼帶組件4 I、拉桿組件4 2、力臂板組件4
3、帶式剎車油缸組件4 4、推板4 5、帶式剎車放油閥46、銷軸4 7,鋼帶組件4 I 一端通過(guò)拉桿組件4 2和力臂板組件4 3與帶式剎車油缸組件4 4連接，鋼帶組件4 I另一端通過(guò)銷軸4 7與力臂板組件4 3連接，力臂板組件4 3通過(guò)銷軸4 7與推板4 5連接，帶式剎車油缸組件4 4連接帶式剎車放油閥46。帶式剎車承受錨鏈破斷負(fù)載，采用雙帶結(jié)構(gòu)，單根剎車帶制動(dòng)扭矩為2410kNm，剎車帶采用緊邊和松邊組成的Half結(jié)構(gòu)，液壓松開(kāi)，彈簧制動(dòng)，即F-safe型。帶式制動(dòng)器能承受2 X 4209kN的拉力(每根剎車帶相當(dāng)于承受50%的錨鏈破斷負(fù)荷，雙帶必須能承受錨鏈破斷負(fù)荷)，帶式剎車的制動(dòng)力矩很大，用普通的圓柱彈簧制動(dòng)器結(jié)構(gòu)必然尺寸很大，無(wú)法安裝，因此采用碟片式彈簧(彈力大，行程短)。制動(dòng)器油缸雙腔進(jìn)油，具有支持剎車和打開(kāi)剎車功能，在應(yīng)急情況下若碟簧產(chǎn)生的制動(dòng)力不夠的情況下，安裝碟簧的一腔進(jìn)油可以加大剎車制動(dòng)力矩。在剎車鋼帶采用D36材料，考慮到緊邊受力比較大，松邊受力相對(duì)小的情況，為了達(dá)到等強(qiáng)度的目的，緊邊鋼帶厚度適當(dāng)加厚。剎車襯墊采用耐磨、耐熱、比壓強(qiáng)度高、摩擦系數(shù)相對(duì)高和穩(wěn)定的材料。由于制動(dòng)輪尺寸較大，并且受較大的彎曲作用力，制動(dòng)帶比壓和磨損不均勻，可以通過(guò)調(diào)整裝置拉緊緊邊，保證制動(dòng)鋼帶內(nèi)弧形摩擦片的貼合均勻性。錨機(jī)在承受支持負(fù)載時(shí)，帶式剎車所有的受力零部件應(yīng)力都不超過(guò)材料屈服極限的85%。剎車位置帶有位置指示功能。如圖I 9所示，離合器控制裝置13包括油缸組件5 I、撥桿支架5 2、半撥桿5 3、撥軸5 4、隔板5 5、撥桿組件5 6、墊片5 7、銷軸5 9、限位板6 0、接頭6 I、放油閥6 2等。半撥桿5 3與撥桿組件5 6固定連接，半撥桿5 3和撥桿組件5 6頂部分別裝有撥軸5 4，撥桿組件5 6中間連接撥桿支架5 2，下面通過(guò)銷軸5 9與油缸組件5 I連接，下端裝有限位板
6O和接頭6 1，油缸組件5 I與放油閥6 2連接。在沒(méi)有液壓動(dòng)力控制的作用下，可通過(guò)手動(dòng)推動(dòng)撥叉使離合器保持脫開(kāi)或閉合狀態(tài)；在液壓動(dòng)力控制的作用下，離合器油缸推動(dòng)或拉動(dòng)撥叉，使離合器處于脫開(kāi)或閉合狀態(tài)，離合器所處狀態(tài)有相應(yīng)的行程開(kāi)關(guān)檢測(cè)。如圖20，2 I所示，錨鏈導(dǎo)向裝置86包括上基座3 I、下基座3 2、上轉(zhuǎn)軸3 3、下轉(zhuǎn)軸3 4、支架3 5、鏈輪軸3 6、鏈輪3 7等。上基座3 I下面和下基座3 2上面分別設(shè)有上轉(zhuǎn)軸3 3和下轉(zhuǎn)軸3 4，上轉(zhuǎn)軸3 3和下轉(zhuǎn)軸3 4之間轉(zhuǎn)動(dòng)連接支架3 5，支架3 5前端通過(guò)鏈輪軸3 6活動(dòng)連接鏈輪3 7。錨鏈導(dǎo)向裝置86安裝在平臺(tái)立柱側(cè)面，平時(shí)都浸在海水之中，因此必須具有很高的耐腐蝕性等要求，同時(shí)作為錨鏈導(dǎo)向之用，包角一般比較小，錨鏈包角在20°、0°之間，在包角范圍內(nèi)必須能夠承受錨鏈破斷負(fù)載。
鏈輪37作為錨鏈導(dǎo)向裝置86的關(guān)鍵零件，其結(jié)構(gòu)直接影響了導(dǎo)向裝置運(yùn)行的平穩(wěn)性，導(dǎo)向鏈輪37采用七齒結(jié)構(gòu)，由于錨鏈導(dǎo)向裝置是安裝在平臺(tái)的張力腿上，而且工作時(shí)主要在海平面以下工作的，故對(duì)于錨鏈導(dǎo)向裝置86的抗海水腐蝕性能的要求就特別高。為此，為了進(jìn)一步提高整體結(jié)構(gòu)的防腐性能，除了在各關(guān)節(jié)處軸及導(dǎo)鏈輪軸采用噴焊不銹鋼涂層的方法來(lái)進(jìn)行防腐處理之外，還將通過(guò)特殊的油漆及加陰極防腐的方法進(jìn)行防腐處理。如圖2 2,2 3所不,液壓系統(tǒng)由兩套分液壓系統(tǒng)和一套電控系統(tǒng)組成。通過(guò)對(duì)PLC可編程控制器的控制，液壓控制系統(tǒng)合理、有序的為錨機(jī)帶式剎車裝置12、離合器控制裝置13、盤式制動(dòng)器23、水冷剎車27和掣鏈器84提供液壓動(dòng)力，以實(shí)現(xiàn)錨機(jī)的動(dòng)力起/拋錨、拋錨(布錨)、應(yīng)急釋放、速度限制。分液壓系統(tǒng)主要由油箱、加熱器、液位液溫傳感器、濾油器、液壓泵、電動(dòng)機(jī)、壓力傳感器、蓄能器、壓力繼電器、電磁溢流閥、電磁控制閥組、冷卻器等組成。其中一套分液壓系統(tǒng)與錨機(jī)帶式剎車裝置12和離合器控制裝置13連接，為錨機(jī)帶式剎車和離合器控制裝置提供液壓動(dòng)力，另一套分液壓系統(tǒng)與盤式制動(dòng)器23、齒輪箱換擋裝置和掣鏈器84連接，為盤式制動(dòng)器23、齒輪箱換擋裝置和掣鏈器84提供液壓動(dòng)力。根據(jù)使用要求，采用液壓泵和蓄能器組成液壓動(dòng)力源，設(shè)計(jì)成以蓄能器供能為主，以液壓泵供能為輔的方式，短時(shí)間Imin)向液壓執(zhí)行裝置提供液壓能。蓄能器帶有壓力檢測(cè)，一旦壓力低于設(shè)定值時(shí)，泵站會(huì)產(chǎn)生信號(hào)給總體，提示要開(kāi)啟泵站，給蓄能器充壓。主要控制回路調(diào)壓回路、卸荷回路、調(diào)速回路、減壓回路和保護(hù)裝置。I)調(diào)壓回路主要是負(fù)責(zé)液壓系統(tǒng)的壓力調(diào)節(jié)。系統(tǒng)中采用電磁溢流閥進(jìn)行壓力調(diào)節(jié)，兼安全閥使用。2)卸荷回路是當(dāng)液壓泵向蓄能器充油時(shí)，所有蓄能器全部充滿、系統(tǒng)壓力達(dá)到壓力繼電器設(shè)定的壓力24MPa時(shí)，通過(guò)電磁溢流閥使液壓泵卸荷，液壓泵輸出的油液經(jīng)電磁溢流閥、過(guò)濾器濾器、冷卻器流回油箱。此時(shí)，液壓系統(tǒng)用油則由蓄能器供油；當(dāng)蓄能器放油使系統(tǒng)壓力降至壓力繼電器設(shè)定的壓力15MPa時(shí)，電磁溢流閥恢復(fù)原狀，使液壓泵停止卸荷。電磁溢流閥不僅能實(shí)現(xiàn)泵的卸荷，而且當(dāng)系統(tǒng)或泵出口壓力過(guò)高時(shí)可高壓溢流兼作泵的安全閥使用。3)調(diào)速回路進(jìn)/出口節(jié)流調(diào)速回路，主要采用單向節(jié)流閥來(lái)控制錨機(jī)帶式剎車裝置、離合器控制裝置的開(kāi)/關(guān)速度。4)減壓回路是通過(guò)減壓閥將泵出口壓力或蓄能器壓力油減壓為合適壓力后，送往盤式制動(dòng)器、齒輪箱換擋裝置油缸、離合器控制裝置以及掣鏈器等使用。(帶式剎車裝置和離合器控制裝置中的油缸進(jìn)、出油口裝有單向節(jié)流閥，用于控制帶式剎車裝置、離合器控制裝置的開(kāi)、關(guān)速度)。5)保護(hù)裝置在回油濾器上，有壓差傳感繼電器，當(dāng)濾器兩端的壓力差達(dá)到其調(diào)定值時(shí)，壓差繼電器發(fā)訊使指示燈發(fā)亮，從而提示操作人員停機(jī)，檢修清洗或更換濾芯。液壓泵站的電控系統(tǒng)主要組成元件有控制箱、S7-300 CPU314C-2DP可編程控制器(PR0FIBUS-DP接口，同時(shí)提供以太網(wǎng)接口，RS485/422接口，MPI接口)、接線盒、線纜等。電控系統(tǒng)主要用于液壓控制系統(tǒng)中控制閥組、壓力傳感器、壓力繼電器、電磁溢流閥、加熱器、液位液溫傳感器等的信號(hào)傳輸和邏輯控制，以及錨機(jī)帶式剎車裝置、離合器控制裝置等行程開(kāi)關(guān)的信號(hào)傳輸。它與錨機(jī)主體電控系統(tǒng)之間的通訊方式采用PR0FIBUS通訊方式，在 錨機(jī)整套控制系統(tǒng)中，處在從屬位置。如圖2 4，2 5所示，錨機(jī)的電氣控制系統(tǒng)由一套電控箱87、一套啟動(dòng)箱88、一套變頻驅(qū)動(dòng)箱89、一組電阻箱90、一套現(xiàn)場(chǎng)控制盤85等組成。液壓系統(tǒng)與主控系統(tǒng)之間通過(guò)PR0FIBUS通訊網(wǎng)線連接。I)電控箱 87
電控箱外形尺寸 1750X1200X500，防護(hù)等級(jí)為IP23，主要由如下部分組成主斷路器、中間繼電器、控制開(kāi)關(guān)、PLC控制器、輸入、輸出模塊、指示燈。在電控箱87內(nèi)安裝一組西門子S7系列PLC控制系統(tǒng)，PLC控制系統(tǒng)對(duì)錨機(jī)系統(tǒng)、變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、液壓機(jī)組系統(tǒng)等進(jìn)行檢測(cè)和控制。系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，PLC首先對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行自檢，發(fā)現(xiàn)故障發(fā)出報(bào)警型號(hào)。在電控箱87的面板上，有工作狀態(tài)指示燈，PLC控制系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)對(duì)系統(tǒng)工作狀態(tài)進(jìn)行逐個(gè)監(jiān)測(cè)。PLC—旦檢測(cè)到系統(tǒng)的異常狀態(tài)，立即發(fā)出報(bào)警信號(hào)。低油位報(bào)警，電機(jī)過(guò)載報(bào)警，油高溫報(bào)警，濾器堵塞報(bào)警等報(bào)警會(huì)實(shí)時(shí)顯示在現(xiàn)場(chǎng)控制盤和遠(yuǎn)程控制盤上，指示出故障狀態(tài)，提示用戶進(jìn)行故障處理。PLC控制系統(tǒng)還將各種報(bào)警信號(hào)、重要的工作狀態(tài)實(shí)時(shí)傳送到專題四中的集控中心上。2)啟動(dòng)箱 88
啟動(dòng)箱88外形尺寸 2080 X 1000 X 600，防護(hù)等級(jí)為IP23，由如下部分組成主斷路器、繼電器、中間繼電器、控制開(kāi)關(guān)、控制變壓器、按鈕、指示燈等。在進(jìn)行起拋錨作業(yè)操作時(shí)，首先接通啟動(dòng)箱上的主電源開(kāi)關(guān)，為液壓系統(tǒng)供電，待油泵電機(jī)，液壓系統(tǒng)運(yùn)行正常，操作人方可在控制盤上進(jìn)行起錨和拋錨的上操作。在裝置操作使用過(guò)程中，對(duì)應(yīng)不同的工作位置，電控箱上的工作狀態(tài)指示燈，會(huì)相應(yīng)亮起。啟動(dòng)箱為液壓機(jī)組系統(tǒng)提供電源。安裝有液壓機(jī)組油泵啟動(dòng)/停止控制按鈕，控制油泵的啟動(dòng)和停止；在啟動(dòng)箱面板上有運(yùn)行時(shí)間顯示、電源開(kāi)關(guān)、電源指示燈、電壓顯示、電流顯示、指示燈。3)變頻驅(qū)動(dòng)箱89
變頻驅(qū)動(dòng)箱89選用芬蘭VACON公司NXC柜機(jī)產(chǎn)品，外形尺寸 2200 X 1600 X 600，該變頻器諧波抑制能力能夠滿足定位平臺(tái)電網(wǎng)電能質(zhì)量要求，柜機(jī)功率重載630kW，額定輸入電壓690V，防護(hù)等級(jí)IP44。變頻驅(qū)動(dòng)箱89需要通過(guò)變壓器或直接與平臺(tái)電網(wǎng)相連，此時(shí)需要兼顧電網(wǎng)、變頻器與變頻電機(jī)之間的電壓匹配問(wèn)題，達(dá)到合理選擇變壓器、變頻器和變頻電機(jī)，從而優(yōu)化整個(gè)錨機(jī)裝置的體積、重量和設(shè)備費(fèi)用。此外變頻驅(qū)動(dòng)裝置可能會(huì)對(duì)電網(wǎng)電能質(zhì)量產(chǎn)生諧波污染，從而影響其他平臺(tái)裝置的正常工作，因此需要優(yōu)化變頻器·控制策略必要情況下考慮添加相應(yīng)的濾波裝置或措施。綜合考慮，變頻驅(qū)動(dòng)箱89采用十二脈沖型式，把二套整流橋以移相變壓器供電，在電源中通過(guò)消除最低次的諧波來(lái)減少諧波畸變總量，滿足錨機(jī)起錨、拋錨、剎車、變速等工作條件。4)電阻箱 9O
電阻箱90共四套，每套電阻箱外形尺寸 2080\820\700，每套電阻箱制動(dòng)單元881^，阻值50 Q，4臺(tái)電阻箱并聯(lián)后，總功率約為350kW，是變頻器額定功率的60%，符合變頻器制動(dòng)的配比要求。在錨機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，通常情況下不進(jìn)行急速剎車操作。當(dāng)進(jìn)行錨機(jī)剎車時(shí)，機(jī)械剎車裝置配合進(jìn)行制動(dòng)，可有效減少制動(dòng)電阻發(fā)熱功率。5)現(xiàn)場(chǎng)控制盤85
現(xiàn)場(chǎng)控制盤85外形尺寸 1150 X 900 X 650，防護(hù)等級(jí)為IP56，作為簡(jiǎn)潔的現(xiàn)場(chǎng)控制裝置，通過(guò)功能選擇，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)錨機(jī)的全功能控制，并具有狀態(tài)檢測(cè)功能，實(shí)時(shí)發(fā)出報(bào)警信息。通過(guò)面板上的液晶屏幕實(shí)時(shí)顯示錨機(jī)的工作狀態(tài)，顯示電壓、電流、功率等電氣參數(shù)；顯示液壓系統(tǒng)的壓力、溫度、液位等液控參數(shù)；顯示水溫、水壓等水系統(tǒng)參數(shù)。6)錨機(jī)電控系統(tǒng)操作介紹
正常情況下對(duì)錨機(jī)的操作在現(xiàn)場(chǎng)控制盤上完成。當(dāng)將控制權(quán)限切換到中央控制方式時(shí)，可以通過(guò)中央集控操作臺(tái)，對(duì)錨機(jī)進(jìn)行操作控制。液壓泵站和啟動(dòng)箱、電控箱也可以對(duì)錨機(jī)進(jìn)行操作和控制，這種操作和控制一般用于系統(tǒng)調(diào)試和調(diào)整以及維修和檢測(cè)，操作人員正常狀態(tài)下，不進(jìn)行這類操作控制。a.上電前檢查
設(shè)備在較長(zhǎng)時(shí)間(一般為30天)沒(méi)有通電運(yùn)行時(shí)，在上電前應(yīng)進(jìn)行檢查。檢查內(nèi)容包括主電路電纜連接是否牢固，測(cè)試主電路的絕緣電阻，絕緣電阻應(yīng)大于IOMQ，元器件上無(wú)明顯的灰塵和凝露；確認(rèn)無(wú)滴水、噴水及水珠凝結(jié)。即使切斷了交流電后，變頻器內(nèi)的電容器仍保持充電狀態(tài)且電壓很高。若變頻器此前已經(jīng)上電，則須將交流電源切斷十分鐘以上方可開(kāi)始維護(hù)工作。通常，內(nèi)置電阻器會(huì)使電容器放電。但在某些異常情況下，電容器可能并未放電，或因輸出端子帶有電壓而無(wú)法放電。b.系統(tǒng)上電和自檢
在對(duì)錨機(jī)進(jìn)行操作，首先為控制裝置接通電源。(I)接通變頻器的總電源，變頻器的工作電源是三相交流690V，變頻器電源指示燈亮，系統(tǒng)自檢完成后，顯示狀態(tài)正常，進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)。在初次使用時(shí)，應(yīng)依照變頻器控制器使用手冊(cè)，認(rèn)真核實(shí)變頻器控制參數(shù)，確認(rèn)輸入的參數(shù)與控制要求一致。某些參數(shù)對(duì)變頻器運(yùn)行有很大影響，更改此類參數(shù)之前，須仔細(xì)考慮后果，不建議使用人員修改變頻器參數(shù)。(2)在接通啟動(dòng)箱電源前，確認(rèn)箱體內(nèi)的開(kāi)關(guān)處于接通狀態(tài)，電控箱和液壓機(jī)組、現(xiàn)場(chǎng)控制盤等處于上電狀態(tài)。在初次調(diào)試時(shí)，應(yīng)先接通啟動(dòng)箱總電源，再逐個(gè)接通每部分的電源。
(3)通過(guò)啟動(dòng)箱和液壓機(jī)組上的控制按鈕啟動(dòng)液壓泵組，檢查液壓泵組的運(yùn)行情況。確認(rèn)液壓泵運(yùn)行平穩(wěn)，管路壓力正常，沒(méi)有滴漏現(xiàn)象發(fā)生。(4)觀察現(xiàn)場(chǎng)控制盤上的工作指示燈和液晶屏顯示的狀態(tài)，當(dāng)發(fā)生報(bào)警時(shí)，應(yīng)及時(shí)處理。(5) PLC控制系統(tǒng)
安裝在電控箱內(nèi)的PLC系統(tǒng)由一臺(tái)S7300 CPU314C-2DP和開(kāi)關(guān)量模塊、模擬量模塊FM350編碼器計(jì)數(shù)模塊組成。這組PLC是錨機(jī)控制系統(tǒng)的主站，通過(guò)PR0FIBUS-DP連接液壓機(jī)組、現(xiàn)場(chǎng)控制盤和變頻器驅(qū)動(dòng)器，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集成控制。同時(shí)與中央集中控制臺(tái)連接接受中央集中控制臺(tái)的指令，完成集控和聯(lián)控功能。在PLC上電后首先通過(guò)PR0FIBUS-DB連接線檢測(cè)連接主站和從站的工作狀態(tài)，在連接正常進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)，連接異常時(shí)，PLC系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，應(yīng)依照提示故障信息及時(shí)處 理。系統(tǒng)診斷模塊對(duì)通訊狀態(tài)進(jìn)行檢驗(yàn)，當(dāng)檢測(cè)狀態(tài)正確時(shí)，進(jìn)入系統(tǒng)工作準(zhǔn)備狀態(tài)；當(dāng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)，檢測(cè)程序發(fā)出通訊報(bào)警信號(hào)，等待對(duì)報(bào)警狀態(tài)進(jìn)行處理，系統(tǒng)運(yùn)行后，實(shí)時(shí)進(jìn)行FR0FIBUS數(shù)據(jù)交換和共享。PLC功能檢測(cè)模塊對(duì)系統(tǒng)的初始狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)檢測(cè)狀態(tài)正確時(shí)，進(jìn)入系統(tǒng)工作準(zhǔn)備狀態(tài)；當(dāng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)，檢測(cè)程序發(fā)出報(bào)警信號(hào)，等待對(duì)報(bào)警狀態(tài)進(jìn)行處理。PLC控制系統(tǒng)中主要包括下列控制模塊
1)液壓機(jī)組控制模塊用于接收響應(yīng)液壓控制系統(tǒng)的檢測(cè)信號(hào)，并向其發(fā)出動(dòng)作執(zhí)行
信號(hào);
2)變頻器控制模塊用于接收變頻器的控制信號(hào)，并向其發(fā)出響應(yīng)的執(zhí)行信號(hào)，控制調(diào)整變頻器實(shí)現(xiàn)變頻電機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停止，顯示變頻器的工作狀態(tài)以及對(duì)變頻器報(bào)警響應(yīng)和復(fù)位；
3)錨鏈張力采集模塊用于實(shí)時(shí)采集三個(gè)錨鏈輪上錨機(jī)張力信號(hào)，并記錄在數(shù)據(jù)塊
中；
4)編碼器采集模塊用于采集三個(gè)錨鏈輪上的編碼器信號(hào)，并記錄放出錨鏈長(zhǎng)度，實(shí)時(shí)計(jì)算錨鏈速度；
5)通訊模塊用于實(shí)現(xiàn)主站與從站以及中央控制中心之間的通訊和數(shù)據(jù)交換；
6)系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)控制模塊用于當(dāng)操作人員通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)控制盤上的按鈕、轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、操縱手柄進(jìn)行操作時(shí)，依照控制邏輯關(guān)系，發(fā)出組合控制盤指令信號(hào)，實(shí)現(xiàn)裝置的功能性操作；
7)顯示處理模塊用于PLC控制系統(tǒng)對(duì)錨機(jī)工作狀態(tài)、張力數(shù)值、錨鏈長(zhǎng)度、運(yùn)行速度、液壓機(jī)組工作狀態(tài)、變速箱的工作狀態(tài)實(shí)時(shí)檢測(cè)，并將數(shù)據(jù)處理后，傳遞到液晶屏實(shí)時(shí)顯示；
8)液晶觸摸屏模塊液晶屏通過(guò)MPI接口與PLC控制系統(tǒng)連接，實(shí)時(shí)接受PLC控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，在液晶屏上由WINCC編寫設(shè)計(jì)良好的人機(jī)界面，人機(jī)界面包括狀態(tài)顯示、系統(tǒng)設(shè)置、基本功能控制、報(bào)警顯示和記錄等。同時(shí)WINCC組態(tài)軟件中包括比較豐富的幫助文檔，使用者可以方便地獲得幫助信息，更好地完成錨機(jī)的操作和控制。c.基本控制功能
電源總開(kāi)關(guān)在啟動(dòng)箱上，使用設(shè)備時(shí)，首先合上電源總開(kāi)關(guān)。
在電控箱有一組變頻器控制按鈕和指示燈。操作這些按鈕可以對(duì)變頻器進(jìn)行控制，電控箱上的按鈕用于變頻器動(dòng)作控制，僅在系統(tǒng)調(diào)試時(shí)使用。按下正轉(zhuǎn)按鈕，變頻器輸出正轉(zhuǎn)控制指令，變頻電動(dòng)正轉(zhuǎn)，正轉(zhuǎn)指示燈亮；按下反轉(zhuǎn)按鈕，變頻器輸出反轉(zhuǎn)控制指令，變頻電動(dòng)反轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)指示燈亮；當(dāng)變頻器發(fā)生故障時(shí)，變頻器故障報(bào)警指示燈量，按下故障復(fù)位按鈕，可進(jìn)行故障復(fù)位。電控箱上的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)按鈕，與所有的剎車制動(dòng)、離合狀態(tài)沒(méi)關(guān)聯(lián)和連鎖，在操作時(shí)，應(yīng)將剎車制動(dòng)器、離合器調(diào)整到相應(yīng)的狀態(tài)。在電控箱上，有液壓泵站機(jī)組啟動(dòng)和停止開(kāi)關(guān)，在電控箱上可以操作液壓泵站。液壓機(jī)組有獨(dú)立的電氣控制系統(tǒng)和操作面板，在分系統(tǒng)調(diào)試時(shí)，使用操作面板上可對(duì)所有的液壓執(zhí)行部件進(jìn)行控制。當(dāng)液壓泵站的PLC控制系統(tǒng)與電控箱中的PLC控制系 統(tǒng)通過(guò)PR0FIBUS-DP連接后，液壓泵站的PLC作為一個(gè)從站，接受主站的控制指令，向主站發(fā)送檢測(cè)和報(bào)警信號(hào)。此時(shí)操作面板上除液壓泵站的啟動(dòng)、停止和急停外其他操作功能將被屏蔽。d.錨機(jī)操作控制
正常情況下，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)控制盤對(duì)錨機(jī)進(jìn)行操作?，F(xiàn)場(chǎng)控制盤的操作面板上包括以下內(nèi)
容
(I)數(shù)字顯示儀表數(shù)字儀表選用OMRON K3HB-S系列產(chǎn)品，采用易于識(shí)別判斷的彩色顯示屏，彩色顯示屏根據(jù)數(shù)值的區(qū)間可以在紅綠之間轉(zhuǎn)換。采樣周期0. 5ms，最大輸出相應(yīng)時(shí)間1ms，滿足實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示的要求。數(shù)字顯示儀表接受PLC的數(shù)據(jù)，在系統(tǒng)運(yùn)行是可以顯
示拉力/速度/長(zhǎng)度。(2)控制全轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)選擇控制權(quán)限。當(dāng)選擇現(xiàn)場(chǎng)控制方式時(shí)，使用現(xiàn)場(chǎng)控制盤操作錨機(jī)；當(dāng)選擇集中控制方式時(shí)，使用集控中心控制方式操作錨機(jī)；當(dāng)選擇調(diào)試方式時(shí)，用于調(diào)試和維修調(diào)整。(3)離合器控制轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)選擇離合器控制方法。選擇聯(lián)動(dòng)方式時(shí)，離合器隨操作手柄和控制指令自動(dòng)分開(kāi)和嚙合；選擇離合器分開(kāi)方式，離合器始終在分開(kāi)狀態(tài)；選擇離合器嚙合方式，離合器始終在嚙合狀態(tài)。離合器轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)上有操作鑰匙，使用人員不可隨意操作，正常情況下，設(shè)置在聯(lián)動(dòng)方式。(4)操作狀態(tài)設(shè)置按鈕分別設(shè)置⑶R，⑶L-I、⑶L三組錨機(jī)的操作方式，三組按鈕分別設(shè)置三個(gè)錨機(jī)的操作，對(duì)于電機(jī)操作方式每次只有一個(gè)控制功能有效，三組停車控制同時(shí)有效。(5)指示燈&按鈕設(shè)置和顯示減速箱的檔位狀態(tài)
(6)電源開(kāi)關(guān)接通或斷開(kāi)現(xiàn)場(chǎng)控制盤的電源。(7)緊急停止按鈕在出現(xiàn)非正常危險(xiǎn)狀態(tài)時(shí)，按下緊急停止按鈕，設(shè)備停止運(yùn)行，所有裝置處于安全停止?fàn)顟B(tài)。(8)緊急釋放按鈕在裝置處于停車狀態(tài)時(shí)，當(dāng)出現(xiàn)極度危險(xiǎn)情況，將會(huì)導(dǎo)致錨鏈斷裂、平臺(tái)被撞擊、傾覆事態(tài)時(shí)，按下緊急釋放按鈕，快速放出錨鏈。(9)液晶屏由WINCC組態(tài)，通過(guò)MPI接口與PLC連接，實(shí)時(shí)接受PLC的數(shù)據(jù)，在液晶屏上由WINCC編寫設(shè)計(jì)良好的人機(jī)界面，人機(jī)界面包括狀態(tài)顯示、系統(tǒng)設(shè)置、基本功能控制、報(bào)警顯示和記錄等。同時(shí)WINCC組態(tài)軟件中包括比較豐富的幫助文檔，使用者可以方便地獲得幫助信息，更好地完成錨機(jī)的操作和控制。(10)操縱手柄控制錨鏈的收放。當(dāng)手柄向前推時(shí)，錨鏈放出；當(dāng)手并向后拉時(shí)，錨鏈?zhǔn)栈?。手柄的推拉角度，決定收放速度。在完成自由拋錨設(shè)置后，推出手柄，實(shí)現(xiàn)自由拋錨，手柄回到中位，拋錨停止。本發(fā)明的主要功能
I )動(dòng)力起/拋錨
平臺(tái)復(fù)位調(diào)整位置或平臺(tái)需要撤離起錨時(shí)，錨機(jī)進(jìn)行起拋錨作業(yè)。起拋錨過(guò)程中，等所有程序和檢測(cè)到位后，讓需要?jiǎng)幼鞯腻^機(jī)離合器合上之后，便可扳動(dòng)操作手柄進(jìn)行作業(yè)。起拋錨過(guò)程中，錨鏈的張力、長(zhǎng)度、速度等信息實(shí)時(shí)顯示。起錨工況若錨鏈張力比較大，變速齒輪箱必須掛在低速檔；當(dāng)錨鏈張力比較小時(shí)，變速齒輪箱可以掛高速檔。起錨過(guò)程中不允許離合器脫開(kāi)，或者變速齒輪箱換擋，必須在電機(jī)停止以后進(jìn)行操作，若發(fā)生應(yīng)急情況，電機(jī)必須停止，帶式制動(dòng)器閉合將錨鏈輪剎住。 2 )布錨/拋錨
平臺(tái)布錨/拋錨時(shí)，錨鏈由承擔(dān)拋錨任務(wù)的工作船拖出，在拋出過(guò)程中水冷剎車控制錨鏈拋放速度；根據(jù)實(shí)際工況需要，帶式剎車可以配合水冷剎車一同作用。布錨/拋錨過(guò)程中，錨鏈的張力、長(zhǎng)度、速度等信息實(shí)時(shí)顯示。3 )應(yīng)急釋放
當(dāng)平臺(tái)遭遇最大風(fēng)暴、惡劣環(huán)境條件，錨鏈張力超過(guò)設(shè)定值時(shí)；或者有緊急異常情況時(shí)(有失常船舶撞向平臺(tái))，此時(shí)錨鏈應(yīng)急釋放功能開(kāi)啟，離合器脫開(kāi)，帶式剎車松開(kāi)，放出錨鏈。應(yīng)急釋放的最終目的一般都是快速棄鏈。
權(quán)利要求
1.一種三鏈輪臥式電動(dòng)錨機(jī)，包括錨機(jī)本體裝置、錨鏈導(dǎo)向裝置(86)、傳動(dòng)裝置(83)、掣鏈器(84)、液壓系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)，其特征在于三個(gè)錨機(jī)本體裝置分左、中、右布置，并分別通過(guò)離合器與傳動(dòng)裝置(83)的傳動(dòng)軸(17)連接，錨機(jī)本體裝置下面裝有掣鏈器(84)和錨鏈導(dǎo)向裝置(86)，電氣控制系統(tǒng)由電控箱(87)、啟動(dòng)箱(88)、變頻驅(qū)動(dòng)箱(89)、電阻箱(90 )、現(xiàn)場(chǎng)控制盤(85 )組成，現(xiàn)場(chǎng)控制盤(85 )分別與啟動(dòng)箱(88 )和電控箱(87 )連接，啟動(dòng)箱(88)分別與變頻驅(qū)動(dòng)箱(89)和液壓系統(tǒng)中的電控系統(tǒng)連接，變頻驅(qū)動(dòng)箱(89)與傳動(dòng)裝置中的變頻電機(jī)(26 )連接，水冷剎車(27 ) 與傳動(dòng)裝置中的變速齒輪箱(20 )連接；液壓系統(tǒng)中的電控系統(tǒng)通過(guò)液壓泵站分別連接錨機(jī)本體裝置中的帶式剎車裝置(12)、離合器控制裝置(13)、掣鏈器(84)、傳動(dòng)裝置(83)中的盤式制動(dòng)器、齒輪箱換擋裝置，并將帶式剎車裝置(12)、離合器控制裝置(13)、盤式制動(dòng)器、齒輪箱換擋裝置的位置信號(hào)以及錨機(jī)本體裝置的錨鏈張力、長(zhǎng)度及速度信號(hào)分別反饋給電控箱(87)，用于實(shí)現(xiàn)錨機(jī)的動(dòng)力起/拋錨、拋錨和布錨、應(yīng)急釋放、速度限制；液壓系統(tǒng)與電氣控制系統(tǒng)之間通訊連接，電氣控制系統(tǒng)中的PLC控制系統(tǒng)安裝在電控箱(87)內(nèi)，用于數(shù)據(jù)處理及所有錨機(jī)集成同步控制、數(shù)據(jù)采集、信息檢測(cè)及反饋、應(yīng)急自動(dòng)釋放。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的三鏈輪臥式電動(dòng)錨機(jī)，其特征在于所述錨機(jī)本體裝置包括基座支架(I)、制動(dòng)輪(2)、錨鏈輪(3)、傳動(dòng)銷(4)、主軸(7)、大齒輪(8)、編碼器(9)、測(cè)力裝置(10)、齒輪防護(hù)罩(11)、帶式剎車裝置(12)、離合器控制裝置(13)，錨鏈輪(3)通過(guò)主軸(7 )安裝在基座支架(I)上，錨鏈輪(3 ) 一端面上裝有大齒輪(8 )，另一端面上裝有制動(dòng)輪(2 )，制動(dòng)輪(2 )外面裝有固定在基座支架(I)上的帶式剎車裝置(12 )，主軸(7 )的一側(cè)軸承端蓋上安裝有編碼器(9)，用來(lái)檢測(cè)錨鏈放出長(zhǎng)度和移動(dòng)速度，在錨鏈出鏈方向，基座支架(I)支撐處安裝有兩個(gè)銷軸式測(cè)力裝置(10)，用于定時(shí)檢測(cè)錨鏈張力；用作左、右錨機(jī)本體裝置，大齒輪(8)與輸入小齒輪(6)嚙合連接，小齒輪(6)通過(guò)離合器(5)與傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)軸(17)連接；用作中間錨機(jī)本體裝置，大齒輪(8)與小齒輪套(14)嚙合連接，小齒輪套(14)通過(guò)牙嵌離合器(15)與傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)軸(17)連接；離合器(5)或牙嵌離合器(15)與離合器控制裝置(13)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的三鏈輪臥式電動(dòng)錨機(jī)，其特征在于所述傳動(dòng)裝置(83)包括變速齒輪箱(20)、齒輪箱傳動(dòng)軸(17)、電機(jī)聯(lián)軸器防護(hù)罩(22)、盤式制動(dòng)器(23)、中間聯(lián)軸器(25)、變頻電機(jī)(26)、水冷剎車(27)，變速齒輪箱(20)為平行軸箱體式結(jié)構(gòu)，四軸三級(jí)傳動(dòng)，其中，輸入軸通過(guò)盤式制動(dòng)器(23)與變頻電機(jī)(26)連接，中間軸通過(guò)中間聯(lián)軸器(25)與水冷剎車(27)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的三鏈輪臥式電動(dòng)錨機(jī)，其特征在于所述錨鏈導(dǎo)向裝置(86)包括上基座(3 I)、下基座(3 2)、上轉(zhuǎn)軸(3 3)、下轉(zhuǎn)軸(3 4)、支架(3 5)、鏈輪軸(3 6)、鏈輪(3 7)，上基座(3 I)下面和下基座(3 2)上面分別設(shè)有上轉(zhuǎn)軸(3 3)和下轉(zhuǎn)軸(3 4)，上轉(zhuǎn)軸(3 3)和下轉(zhuǎn)軸(3 4)之間轉(zhuǎn)動(dòng)連接支架(3 5)，支架(3 5)前端通過(guò)鏈輪軸(36)活動(dòng)連接鏈輪(3 7)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的三鏈輪臥式電動(dòng)錨機(jī)，其特征在于所述帶式剎車裝置(12)和離合器控制裝置(13)中的油缸進(jìn)、出油口裝有單向節(jié)流閥，用于控制帶式剎車裝置、離合器控制裝置的開(kāi)、關(guān)速度。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的三鏈輪臥式電動(dòng)錨機(jī)，其特征在于所述電控箱(87)內(nèi)安裝有PLC控制系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)量模塊、模擬量模塊和FM350編碼器計(jì)數(shù)模塊，并通過(guò)通訊模塊與液壓系統(tǒng)、現(xiàn)場(chǎng)控制盤(85)和變頻驅(qū)動(dòng)箱(89)連接，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集成控制，同時(shí)與中央控制臺(tái)連接接受中央控制臺(tái)的指令信號(hào)，完成集控和聯(lián)控功能；其中，PLC控制系統(tǒng)包括下列控制模塊 1)液壓機(jī)組控制模塊用于接收響應(yīng)液壓控制系統(tǒng)的檢測(cè)信號(hào)，并向其發(fā)出動(dòng)作執(zhí)行信號(hào); 2)變頻器控制模塊用于接收變頻器的控制信號(hào)，并向其發(fā)出響應(yīng)的執(zhí)行信號(hào)，控制調(diào)整變頻器實(shí)現(xiàn)變頻電機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停止，顯示變頻器的工作狀態(tài)以及對(duì)變頻器報(bào)警響應(yīng)和復(fù)位； 3)錨鏈張力采集模塊用于實(shí)時(shí)采集三個(gè)錨鏈輪上錨機(jī)張力信號(hào)，并記錄在數(shù)據(jù)塊中； 4)編碼器采集模塊用于采集三個(gè)錨鏈輪上的編碼器信號(hào)，并記錄放出錨鏈長(zhǎng)度，實(shí)時(shí)計(jì)算錨鏈速度； 5)通訊模塊用于實(shí)現(xiàn)主站與從站以及中央控制中心之間的通訊和數(shù)據(jù)交換； 6)系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)控制模塊用于當(dāng)操作人員通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)控制盤上的按鈕、轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、操縱手柄進(jìn)行操作時(shí)，依照控制邏輯關(guān)系，發(fā)出組合控制盤指令信號(hào)，實(shí)現(xiàn)裝置的功能性操作； 7)顯示處理模塊用于PLC控制系統(tǒng)對(duì)錨機(jī)工作狀態(tài)、張力數(shù)值、錨鏈長(zhǎng)度、運(yùn)行速度、液壓機(jī)組工作狀態(tài)、變速箱的工作狀態(tài)實(shí)時(shí)檢測(cè)，并將數(shù)據(jù)處理后，傳遞到液晶屏實(shí)時(shí)顯示； 8)液晶觸摸屏模塊用于液晶屏通過(guò)MPI接口與PLC控制系統(tǒng)連接，實(shí)時(shí)接受PLC控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信號(hào)，在液晶屏上編寫人機(jī)界面。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的三鏈輪臥式電動(dòng)錨機(jī)，其特征在于所述錨鏈輪(3)為五齒結(jié)構(gòu)，錨鏈輪(3)主體材料為ZG20Mn低合金鑄鋼，錨鏈輪(3)與錨鏈嚙合處補(bǔ)焊一塊20SiMn2MoV或20CrMnMoB高硬度合金鋼，調(diào)質(zhì)后表面硬度達(dá)到HB270，用于長(zhǎng)期使用磨損后，補(bǔ)焊修復(fù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的三鏈輪臥式電動(dòng)錨機(jī)，其特征在于所述帶式剎車裝置(12)采用雙帶結(jié)構(gòu)，包括鋼帶組件(4 I )、拉桿組件(4 2)、力臂板組件(4 3)、帶式剎車油缸組件(4 4)、推板(4 5 )、帶式剎車放油閥(46 )、銷軸(4 7 )，鋼帶組件(41) 一端通過(guò)拉桿組件(4 2)和力臂板組件(4 3)與帶式剎車油缸組件(4 4)連接，鋼帶組件(4 I )另一端通過(guò)銷軸(4 7)與力臂板組件(4 3)連接，力臂板組件(43)通過(guò)銷軸(47)與推板(4 5)連接，帶式剎車油缸組件(44)連接帶式剎車放油閥(46 )。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的三鏈輪臥式電動(dòng)錨機(jī)，其特征在于所述離合器控制裝置(13)包括油缸組件(5 I)、撥桿支架(5 2)、半撥桿(5 3)、撥軸9 5 4)、隔板(5 5)、撥桿組件(5 6)、墊片(5 7)、銷軸(5 9)、限位板(6 O )、接頭(6 I)、放油閥(6 2)，半撥桿(5 3)與撥桿組件(5 6)固定連接，半撥桿(5 3)和撥桿組件(5 6)頂部分別裝有撥軸(5 4)，撥桿組件(5 6)中間連接撥桿支架(5 2)，下面通過(guò)銷軸(5 9)與油缸組件(5 I)連接，下端裝有限位板(6 0)和接頭(6 1)，油缸組件(5 I)與放油閥9 6 2)連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的三鏈輪臥式電動(dòng)錨機(jī)，其特征在于所述變速齒輪箱的四軸三級(jí)傳動(dòng)，分為低速檔、高速檔和空擋，高速檔傳動(dòng)比為27. 9，低速檔傳動(dòng)比為77. 4，額定扭矩為400kNm，過(guò)載扭矩為620kNm ;所述變頻電機(jī)(26)為六極電機(jī)，三相電壓為690V，基 準(zhǔn)頻率為50Hz，功率為585kW，額定扭矩為5701Nm，最大扭矩為12150Nm。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種三鏈輪臥式電動(dòng)錨機(jī)，三個(gè)錨機(jī)本體裝置分左、中、右布置，并通過(guò)離合器與傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)軸連接，錨機(jī)本體裝置下面裝有掣鏈器和錨鏈導(dǎo)向裝置，錨機(jī)本體裝置中的帶式剎車裝置、離合器控制裝置、傳動(dòng)裝置中盤式制動(dòng)器、水冷制動(dòng)器和齒輪箱換擋裝置以及掣鏈器分別與液壓控制系統(tǒng)連接，電氣控制系統(tǒng)中的啟動(dòng)箱分別與變頻驅(qū)動(dòng)箱和電控箱連接，電控箱與傳動(dòng)裝置中的變頻驅(qū)動(dòng)箱連接，變頻驅(qū)動(dòng)箱與傳動(dòng)裝置中的變頻電機(jī)連接，液壓控制系統(tǒng)與電氣控制系統(tǒng)之間通訊連接，現(xiàn)場(chǎng)控制盤和中央控制器與電控箱連接，用于數(shù)據(jù)處理及所有錨機(jī)集成同步控制、數(shù)據(jù)采集、信息檢測(cè)及反饋、應(yīng)急自動(dòng)釋放。
文檔編號(hào)B63B21/24GK102745309SQ20121024990
公開(kāi)日2012年10月24日 申請(qǐng)日期2012年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月19日
發(fā)明者余德泉, 卓濤, 王煒, 胡曉東, 董俊, 顧炳 申請(qǐng)人:中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七0四研究所