船舶錨機(jī)是一種大甲板機(jī)械設(shè)備，用來起錨和拋錨的機(jī)械，是必不可缺的一種設(shè)備，其作用在于保證船舶安全停泊于水面、系泊于碼頭等位置。

　　1 錨機(jī)的分類以及特點(diǎn)

　　大致上，船舶錨機(jī)分為蒸汽錨機(jī)、電動(dòng)錨機(jī)、電動(dòng)-液壓錨機(jī)、手動(dòng)錨機(jī)四大類(見表1所示)。

表 1 船舶錨機(jī)分類

　　根據(jù)設(shè)備類型的不同，船舶錨機(jī)的特點(diǎn)表現(xiàn)為以下幾點(diǎn)：

　　? 手動(dòng)錨機(jī)：以人作動(dòng)力，用于錨重不超過25kg的船舶，應(yīng)有防止手柄打傷人的措施;

　　? 蒸汽錨機(jī)：以蒸汽為動(dòng)力，無引起火災(zāi)的危險(xiǎn)，特別適用于油船; 但效率低、體積大、操作管理麻煩， 在嚴(yán)寒冬天使用時(shí)， 要有較長的暖機(jī)時(shí)間， 并要注意泄放殘水;

　　? 電動(dòng)錨機(jī)：直流電動(dòng)錨機(jī)：使用性能好、效率高， 但初置費(fèi)用高， 換相器易產(chǎn)生火花， 維護(hù)工作量大; 其中，交流電動(dòng)錨機(jī)：調(diào)速性能差，通常只能有級(jí)變速(電機(jī)變極或利用減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)變檔)，但成本較低、維護(hù)保養(yǎng)簡便，使用最普遍;

　　? 液壓錨機(jī)：亦稱電動(dòng)-液壓錨機(jī)，由交流電機(jī)間接驅(qū)動(dòng)，其速度和功率可在廣泛范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)節(jié)，性能良好，目前在新建船舶上使用已日漸增多。

　　2 錨機(jī)工況結(jié)構(gòu)

　　錨機(jī)是船舶錨設(shè)備的其中一個(gè)機(jī)械設(shè)備。通常來說，

　　錨機(jī)在錨設(shè)備的位置與錨設(shè)備的布置構(gòu)成。

　　(1)錨機(jī)運(yùn)行工況包括正常起錨工況和正常起錨過程，具體流程為：

　　? 第I階段：收起躺在水底的余鏈階段，電動(dòng)機(jī)軸上負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變，且較小;

　　? 第Ⅱ階段：隨著懸鏈形狀的改變，軸上負(fù)載轉(zhuǎn)矩逐漸增大，直到錨破土;

　　? 第Ⅲ階段：負(fù)載轉(zhuǎn)矩達(dá)到最大，“出土”后突然減小;

　　? 第Ⅳ階段：收錨出水，隨著錨鏈長度減小，負(fù)載轉(zhuǎn)矩逐漸減小;

　　? 第V階段： 收錨入孔， 是將錨拉入并緊固于錨鏈孔中，負(fù)載轉(zhuǎn)矩再次有所增大，但不多。

圖 1 錨機(jī)運(yùn)行工況圖

　　(2)應(yīng)急起錨工況：

　　1、海事局定義：深水拋錨時(shí)，由于水深錨拋不到底， 需將錨拉起， 找合適地方再拋。因?yàn)殄^鏈最長( 約200 米左右)，此時(shí)起錨負(fù)載轉(zhuǎn)矩最大;2 、一般定義： 在電動(dòng)機(jī)熱繼電器動(dòng)作后，由于情況緊急通過應(yīng)急起錨按鈕短接熱繼電器進(jìn)行的起錨。

　　拋錨工況：

　　船舶拋錨時(shí)有兩種情況：

　?、偎畈淮髸r(shí)，直接松開制動(dòng)器，錨自由下落，靠錨和錨鏈自重 進(jìn)行拋錨;

　?、诤Ｋ^深時(shí)，則錨自由下落的速度較大，為了較好地控制下落速度也為了防止起錨困難和損壞設(shè)備，應(yīng)該采取電氣制動(dòng)的方法，使錨下落的速度恒定。

　　電氣制動(dòng)的方法有：

　?、倌芎闹苿?dòng);

　?、谠偕?回饋、發(fā)電)制動(dòng)。

　　3 錨機(jī)對(duì)電力拖動(dòng)系統(tǒng)的基本要求

　　一般來說，錨機(jī)對(duì)電力拖動(dòng)系統(tǒng)的基本要求包括以下幾個(gè)方面：

　　(1)在錨機(jī)和絞纜機(jī)的控制系統(tǒng)中應(yīng)設(shè)置自動(dòng)逐級(jí)延時(shí)起動(dòng)電路和應(yīng)急保護(hù)電路。

　　(2)電動(dòng)機(jī)應(yīng)具有足夠大的過載能力，應(yīng)能滿足任何一種起錨狀態(tài)所需要的最大轉(zhuǎn)矩，并且能在最大負(fù)載力矩下起動(dòng)(在30min內(nèi)允許起動(dòng)25次)。

　　(3)電動(dòng)機(jī)在堵轉(zhuǎn)情況下能承受堵轉(zhuǎn)電流時(shí)間為1min(堵轉(zhuǎn)力矩為額定力矩的兩倍)，在堵轉(zhuǎn)時(shí)，對(duì)直流而言，應(yīng)能使電動(dòng)機(jī)自動(dòng)轉(zhuǎn)到人為機(jī)械特性上運(yùn)行，對(duì)交流而言，應(yīng)能自動(dòng)轉(zhuǎn)換到低速運(yùn)行。

　　(4)為滿足必須的起錨速度和拉錨入孔時(shí)的低速， 要求電動(dòng)機(jī)有一定的調(diào)速范圍，一般要求在5:1～3:1。

　　(5)在電動(dòng)拋錨時(shí)，由于是位能性負(fù)載，所以要求控制系統(tǒng)必須具有穩(wěn)定的制動(dòng)拋錨功能，勻速拋錨。

　　(6)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)次數(shù)不宜過于頻繁，應(yīng)能連續(xù)工作30min，且要滿足 30min內(nèi)起動(dòng)25次的要求。

　　(7)采用電氣和機(jī)械聯(lián)合制動(dòng)，以便滿足快速停車及系纜時(shí)具有輕載高速性能。

　　(8)電力拖動(dòng)裝置應(yīng)能滿足在給定航區(qū)內(nèi)，單錨破土后，能收起雙錨。

　　(9)電動(dòng)液壓錨機(jī)來應(yīng)具有獨(dú)立的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，其液壓管路應(yīng)不受其它甲板機(jī)械的管路影響。鏈輪與驅(qū)動(dòng)軸之間應(yīng)裝有離合器，離合器應(yīng)有可靠的鎖緊裝置;鏈輪或卷筒應(yīng)裝有可靠的制動(dòng)器，制動(dòng)器剎緊后應(yīng)能承受錨 鏈斷裂負(fù)荷45%的靜拉力;錨鏈輪上必須裝有止鏈器。

　　4 錨機(jī)的控制系統(tǒng)介紹

　　目前國內(nèi)錨機(jī)的新控制方式包括下面兩種：

　　(1) ) 用PLC實(shí)現(xiàn)繼電邏輯的升級(jí)， 其它基本不作太大的設(shè)計(jì)改變，電機(jī)調(diào)速還保留傳統(tǒng)的雙速或三速，非無級(jí)調(diào)速形式。

　　(2) ) 采用PLC為控制核心， 交流變頻調(diào)速器進(jìn)行速度控制，能夠?qū)崿F(xiàn)無級(jí)調(diào)速;這一控制方式目前已經(jīng)逐漸成為主流。

　　5 錨機(jī)的自動(dòng)控制技術(shù)發(fā)展方向

　　(1)新的控制方式相比傳統(tǒng)控制方式能夠大幅度提高安全可靠性，維護(hù)、維修工作也大幅減少，操作更加人性化。

　　(2) PLC本身具有很高的無故障率，提高了系統(tǒng)的安全可靠性，維護(hù)查找故障也非常方便，且采用PLC與變頻調(diào)速器相結(jié)合的控制方式， 更能充分發(fā)揮變頻調(diào)速器本身的多功能調(diào)速特點(diǎn)， 在硬件線路上較為簡單地實(shí)現(xiàn)了雙速、三速調(diào)節(jié); 而讀取有關(guān)的設(shè)備運(yùn)行參數(shù)， 如轉(zhuǎn)速、電流、電壓等， 也變得極為方便， 易于檢測、顯示參數(shù)。

　　(3) 經(jīng)濟(jì)性方面考慮，采用變頻調(diào)速和 PLC等智能化核心的部件設(shè)計(jì)、制造的系統(tǒng)無疑要大于一般常規(guī)的繼電邏輯系統(tǒng)。但對(duì)于深水、大功率錨機(jī)控制來說，一般的繼電邏輯并沒有優(yōu)勢可言。綜合考慮產(chǎn)品的性能價(jià)格比， 采用變頻調(diào)速的優(yōu)勢更為明顯。目前，行業(yè)內(nèi)多數(shù)用戶對(duì)深水和大功率錨機(jī)的控制都傾向于采用PLC+變頻調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路。

　　6 總結(jié)

　　采用庫馬克ES580驅(qū)動(dòng)器在船舶錨機(jī)上解決了低頻輸出力矩不夠、遇到復(fù)雜海域負(fù)載突變而導(dǎo)致報(bào)警以及溜鉤不穩(wěn)的現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)了以下功能，具有較高的市場推廣價(jià)值：

　　? 零速松閘、抱閘，啟停穩(wěn)定;

　　? 低頻大力矩輸出，穩(wěn)速運(yùn)行后電流最小化;

　　? 響應(yīng)速度快，大轉(zhuǎn)矩啟動(dòng)，能較好地抑制振動(dòng)現(xiàn)象;

       ? 高過載能力，突升、突降不易引起報(bào)警。