船用起货机电力系统刹车迟缓故障分析

1 研究背景与意义

船舶起重机械是一种船舶上用以装卸货物的装置，主要包括起重臂装置、甲板起重机械和其他装卸机械。海上起重船是特种起重船的一种，是在海洋环境中进行运输作业的，主要用于船舶间货物转运、补给、水下作业等重要任务。海上工作环境给货物起重机的控制带来了巨大的挑战和困难，一方面为了保证起重设备的定位精度和运输效率，需要控制起重运输过程中产生的摆动；另一方面，由于起重设备固定在船舶等移动平台上，平台本身的运动会对载荷的运动产生很大的影响。

目前，货物装运量的持续增加的现状加大了起货机起升机构的作业频率，户外工作会比正常的起货机使用更加容易出现问题，在这种长期工作的条件之下，会由于各种不确定性的因素导致机器故障，其中以起升机构制动器失效影响最大。制动器是作为整个起货机最为关键的设备，设备的常规故障可以进行检修停机，但是制动器的失效往往会在不确定的时候发生不可预知的后果，制动器是作为船用起货机的机械安全防线，为了不发生人员的伤亡和财产的损失，一定要避免发生重大的设备和人身伤亡事故。

2 船用起货机概述

船舶起重设备，又称“船舶起重设备”，指安装在船上装卸货物的设备的总称。不同类型的船舶、不同类型的货物和不同数量的货舱拥有不同类型和数量的货物装卸设备。目前，船舶主要是吊杆起重设备由吊杆、升降柱（或桅杆）、索具和绞车（或绞车）等组成。

吊杆起重设备有两种装卸货物的方式：单杆操作和双杆操作。单杆操作是使用吊杆来装卸货物，吊具吊起货物后，拉绳使其与吊具一起摇摆到舷外或货舱口，然后放下货物，然后将吊具转回其原始位置。双杆操作则是一个动臂放置在货物舱口上方，另一个动臂伸出船外，两个动臂用电缆固定在某个工作位置。两个吊架的吊索同时连接到一个吊钩，双杆作业的装卸效率高于单极作业，而且劳动强度也较轻。埃贝尔吊杆装置由双杆的吊臂装置改进而来，两个千斤顶控制的两组左右臂提升装置通过使用两个操作杆来快速放置，这是实现自动化货物装卸的重要一步。

3 船用起货机的基本制动原理

船用起货机在制动方法上主要分为两种：机械和电气制动。

3.1 机械制动

机械制动方法一般有闸瓦式电磁制动器和圆盘式电磁制动器。闸瓦式电磁制动器是与电动机制造无关的外部机构，电机轴上的制动轮在两个摩擦片之间转动，制动器的电磁线圈不通电，支架在弹簧力的作用下拧紧，摩擦片紧紧抓住制动轮，电机的旋转轴被制动。电磁线圈通电，电枢压缩弹簧，支架松开，摩擦片与制动轮分离，电机轴便可以转动。

3.2 电气制动

电气制动方法有：回馈制动、能耗制动和反接制动。

回馈制动是电动机接在电力网上才能产生的一种制动方式。回馈的电能需要有消耗的对象才能实现电能被消耗，这个对象即接在电网上的各中线性和非线性负荷。如果挂在点网上的功率太小不能全部电能消耗，制动的效果也将会不明显。双速或三速的起货机，操作从高速回到低速运行。原来高速状态的转速高于低速档的同步转速，从高速过渡到低速，也会产生回馈制动。电动机接在电网上运行，转速超过同步转速，回馈制动就必然产生，无须采取任何电路措施。机械能转换成的电能回馈给电网上的负载使用，没有浪费。

能耗制动是在异步电动机与电网断开的情况下进行的。定子绕组切断电源，立即在任意2 相绕组上通人直流电流。定子绕组在被断掉电源之后，转子在原有的储存的机械能作用下继续朝工作的方向旋转，但此时由于转子绕组切割的是直流电，从而在电枢上将产生的恒定磁场，随即产生的感应电势和电流将会产生转子电流与恒定磁场产生，其产生的转矩是与转速方向相反的，这必将会阻止旋转，起到制动的作用直到电动机停转，转子电流消失，这时能耗制动的制动作用也随机消失。

反向制动是指通过突然改变电源的相序，使旋转的异步电动机尽快停止的制动方法。当电源的相序改变时，定子的旋转磁场反向，但电机在惯性的作用下仍保持原来的方向，转子的电流反向，从而产生反向制动力矩。

4 刹车迟缓原因分析及措施

4.1 控制线路故障分析

4.1.1 继电器延时时间过长