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船舶甲板机械,是装在船舶甲板上的机械设备,是船舶的重要组成部分。船舶甲板机械是为了保证船舶正常航行及船舶停靠码头、装卸货物、上下旅客所需要的机械设备和装置。主要包括 舵机、起锚机和绞车、艏侧推、克令吊、拖缆机 等等。
甲板机械按所使用动力源的不同可分为蒸汽、液压、电动和手动(一般为小型船和备用品)机械,其中以液压机械较为常用。甲板机械的种类和型式很多,安装部位分散,有不少并非经常工作,而工作时有的需经常变速和变向运行,有的还有一些特殊要求,这些都与舰船的用途和航行水域等有关。
分类
舵机
舵机的大小由外舾装按照船级社的规范决定,选型时主要考虑扭矩(kN/m),在设计工作中有两个考核要点:
1、主机在MCR(最大持续稳定工况)状态下,舵角由一舷的35o转到另一舷的30o需要在28sec之内完成。
2、舵杆的计算,即其直径的确定。
舵机(约125kg)目前多用电液式,即液压设备由电动设备进行遥控操作。产品形式分2类:
1、往复柱塞式舵机(74000DWT散货轮用),原理是通过高低压油的转换而作工产生直线运动,并通过舵柄转换成旋转运动。
2、 转叶式舵机(化学品船用),原理是高低压油直接作用于转子,体积小而高效,但成本较高。
液压系统作用是高、低压转换,将压力损失转化为机械运动。包括1.高压泵组(提供压力油)2.控制、操作设备3.执行机构(油马达,油缸柱塞等)。
起锚机
其选型的参数有
1、锚链的直径(54,60,78mm等),以确定锚机。注意一个重要的指标是起锚速度不能小于9m/min。
2、绞车拉缆的负荷与船舶的大小相关,其收放绳的速度一般无明确要求。
起锚机系安装在船舶首艉部主甲板上,供舰船起锚,抛锚系缆时用。
起锚机按照驱动形式可以分为:手动、电动、液压,按照压力大小分为中低压(压力50-70kg散货轮用),中压(压力大于70kg),高压(压力大于150kg)。
起锚机按照锚链直径可以分为φ12--φ120mm 等若干种规格。
起锚机按照卷筒分布又可以分为单侧和双侧。
起锚机主要由基座、支架、锚链轮、刹车、链轮、变速箱、电控系统(手动起锚机除外)等组成,电动起锚机有电动机,液压起锚机有液压泵站。
起锚机的主要技术指标包括锚链直径、起锚公称速度、额定载荷、支持负载、几级变速、电制等。
起锚机在船舶上的安装要保证锚链与链轮的包角为117-120度。
绞车
按照动力分为手动、电动、液压三类。
手动绞车的手柄回转的传动机构上装有停止器(棘轮和棘爪),可使重物保持在需要的位置。装配或提升重物用的手动绞车还应设置安全手柄和制动器。手动绞车一般用在起重量小、设施条件较差或无电源的地方。绞车按照功能可以分为:船用绞车、工程绞车、矿用绞车、电缆绞车等等。
按照卷筒形式分为单卷筒和和双卷筒。
按照卷筒分布形式有分为并列双卷筒和前后双卷筒。
绞车主要技术指标有额定负载、支持负载、绳速、容绳量等。
性能要求:
1、散货轮:恒张力装置(由锚绞机泵在低负荷下运转,通过变档数提供),舷侧操作满足单人就地解决。
2、化学品船:刹车装置,对缆绳的剖断力有要求。不能使用恒张力装置,以防止驳油时船舶移位导致油管拉断,污染码头。
克令吊
克令吊是一种船舶装卸货物的设备,它具有起重能力大,操纵方便,耐冲击,制动性能好,安全可靠,装卸货效率高与对货物的适应性好等特点。
液压克令吊是船舶上普遍使用的一种装卸货设备,它具有起重能力大,操纵方便,耐冲击,制动性能好,安全可靠,装卸货效率高与对货物的适应性好等特点。在我国各大航运企业船舶上使用的各种型号液压克令吊超过千台。
艏侧推
采用可变螺距浆叶,作用是便于停靠码头,不需要拖船协助。通常包括:电机(散货轮用)或者油马达(化学品船用),变距泵组,重力油泵。
按照样式可以分为:固定式;可升至轴向,进行前后推动的样式。艏侧推没有严格的考核指标,但主机在各速度与艏侧推的配合需要纪录以便于操作。若是渡船之类经常靠港的船舶,则艏侧推需要布置多台。
甲板机械安全操作规程
第一条:操作前
1.取下机械上的帆布罩,检查周围有无障碍物,检查操纵手柄是否处于中立位置,以防启动液压泵时油马达突然转动。
2.检查确认液压油箱油位正常。
3.禁止使用岸电操纵液压甲板机械。
4.初次启动或维修完毕后应检查液压泵的转向是否与泵壳体箭头方向一致,勿使液压泵反转,以免损坏液压泵。检查管路是否泄漏,泵运行中有无异响、异振。
5.确认上述正常后,将止动器从甲板机械换向手柄上脱开。
第二条:操作中
1.在驾驶台操纵时(若已长时间停用),将遥控操纵台上的旁通阀朝操作中的方向旋到底,然后将甲板机械的换向阀杆与遥控油缸的执行机构连接起来。
2.操纵绞缆机时将操纵手柄推向绞缆位置。绞锚时松开制链器和手动刹车带,将离合器手柄推向绞锚位置。
3.运转时注意遥控箱上压力表指示,如超过说明书额定压力须停止作业。
4.遥控手柄在中间位置时,缆机液压制动油缸处于制动位置,遥控台红灯亮表示制动系统工作良好。
第三条:操作结束后
1、刹紧锚机刹车,合上止链器,打开离合器,将操纵手柄置于中立位置,脱开遥控用油缸的执行机构,然后用止动器锁定手柄。
2.将驾驶台遥控手柄置于中立位置,将旁通阀向旁通(BYPASS)方向旋转到底,关闭油泵电源。
3.用帆布罩罩好机械。
甲板机械的维护和保养:
船舶在海上的正常航行、靠离码头、装卸货物、海上特种作业等,都离不开液压甲板机械,特别是舵机、锚机、绞车、拖缆机、拖销、鲨鱼钳、克令吊、吊艇架等。因其具有重量轻、尺寸小、工作平稳、调速范围大、便于遥控等特点,在船舶上大量使用。但这些液压甲板机械的缺点是容易泄漏,维修需要专门技术,损坏后可能对人员和船舶安全造成影响,甚至造成海上污染。因此在日常工作中对液压甲板机械的维护保养非常重要。由于组成液压甲板机械的各种元件和系统都是整套装置不可缺少的部分,任何一方面出现问题都将影响到设备的正常使用,有时甚至还会对设备造成损害。因此,我们会针对液压甲板机械的常见故障及动力元件,执行元件,控制元件,辅助元件等进行分析和研究。
1 常见故障
1. 1 动作故障
1) 启动不正常;
2) 执行元件速度过慢或不能动作;
3) 负荷作用下执行元件速度明显降低;
4) 换向精度差。
造成原因: 外界条件、液压油条件、元件本身的好坏等。
1. 2 压力故障
1) 压力达不到要求;
2) 压力不稳或压力调节失灵;
3) 压力冲击;
4) 卸荷回路不能正常工作。
1.3 噪音和振动
造成原因: 空气侵入液压系统,液压泵或液压马达质量不好,溢流阀不稳定,换向阀不当、机械故障等。
1.4 油温过高
造成原因: 严重泄漏、散热不良、卸荷回路不能正常工作、油液粘度过大等。
1.5 油液污染
造成原因: 随新油进入,随周围空气进入,检修时带入,液压部件内部磨损等。
2 液压甲板机械的维修保养
2.1 动力元件的维修保养
动力元件主要包括液压泵和蓄能器。功用: 液压泵将泵的机械能转化为液压油的压力能。
蓄能器在应急状态下释放一定的压力能,短时间内维持设备的功能性使用,起到应急保障作用。
为了保证液压泵的正常运行,在日常管理中应注意以下几点。
1) 泵不能空转,以防干磨。特别是误关吸入阀启动泵,可在短时间内将泵烧毁,这就要求日常检查
要着重检查,或将吸入阀锁死,防止人为误动作,造成不可挽回的损失。对于变量泵最好不要在零排量下长时间运转,以防止因局部油温过高润滑条件变差造成不必要的磨损;
2) 注意液压油柜油位。通常油位不能低于70%,以保证可靠地进油,特别是需要一定吸入压力的开式系统更要随时检查油位;
3) 定期清理回油滤器。保证回油压力不能过高,在滤器中发现有异物立即查找原因,解决隐患,防止损坏的进一步发展;
4) 定期检查液压油。保证液压油清洁,不变质,如油质发生变化应立即查找原因,在进行妥善处理的同时,按油质检查化验结果选择是否换油。如前面常见故障中提到液压油的污染是造成液压泵故障的主要原因之一。防止污染的方法如下:
安装前后要对管道,铸件等进行认真彻底清洗;
各种液压元件装配时,禁止用含有纤维的织物擦拭;
油箱要合理密封; 合理选择滤清器的类型和安装位置; 定期更换液压油。
现今大部分蓄能器为气囊式,在日常维护保养中最主要是防止气囊内的气体( 绝大部分为氮气)泄漏,正常使用时蓄能器出口阀处于关闭位置,蓄能器内维持一定压力,如发现压力下降较快,在确认阀门正常的情况下,先检查气囊是否漏气,如漏气,进行必要检修,再向气囊内充入氮气,充气压力严格按照设备说明书给定值进行操作,过高会带来安全隐患,过低则不能实现预设的功能。
2.2 执行元件的维护保养
执行元件主要包括油马达、液压油缸。功用: 将压力能转化为机械能以带动工作部件运动。油马达大部分为低速大扭矩油马达,常见的有活塞连杆式、静力平衡式、叶片式、内曲线式等,大部分可以通过换向阀和流量调节阀实现换向和无极调速功能。液压缸在液压甲板机械中使用较多,配备在拖缆机刹车、离合器、拖销、鲨鱼钳以及克令吊吊杆俯仰机构。这些元件基本上布置在室外,工作环境恶劣,是日常维护保养的重点;
1) 润滑部位( 轴承) 保养。这是日常保养的重点,这些轴承分为球轴承和铜套,良好的润滑是保障执行元件功能实现的保障,大部分使用润滑脂润滑,每次加油时均要加到位,将内部的油道和油腔全部充满油,一直加到轴承边缘有脏油挤出来,出现新油为止。如条件许可可以在轴转动时加油,以保证布油均匀,液压油缸支点轴承加油时,尽量使油缸处在松弛自由状态,保证布油均匀。日常使用时最好每个月加油1 次;
2) 液压油缸保养。
液压油缸在不使用时尽可能将油缸柱塞放置在回缩位置,防止柱塞锈蚀或沾染杂质,动作后破坏油缸密封。如油缸柱塞必须处于支出位置,可将柱塞外露部位涂油保养,定期清洁外表面;
3) 低温工况使用时,应先低负荷慢速运行,防止马达配合面咬伤,待油温上升后再正常使用;
4) 日常使用时不能超负荷使用;
5) 定期放气。因大部分油马达高于油泵,长期使用或设备检修后系统内的气体会集中到油马达附近,微量气体对油马达运行影响不大,较多的气体会对马达叶片、柱塞等液压元件造成冲击,具体现象是马达本体和操作手柄有冲击声音,输出转速波动,甚至有时爬行,输出力量变小。应定期从油马达的放气塞处放气,防止出现爬行和冲击。
2.3 控制元件维护保养
控制元件主要以阀门为主。功用: 控制系统中液压油的压力、流量、方向等。常见的有压力控制阀( 溢流阀、减压阀、顺序阀) ,方向控制阀( 换向阀、单向阀) ,流量控制阀( 调速阀、节流阀) 。这些阀门在日常使用中出现问题有些是共性的。
1) 阀门卡死。
不论阀门在什么位置卡死其功能均不能实现,原因分为两种,一种是液压油中杂质卡死阀门,这种情况经常发生,主要原因是液压油不干净,应定期检查清洁滤油器,向油柜补油必须通过过滤器,防止杂物进入系统。另一种卡死原因是因为阀芯故障,阀芯拉毛后动作不灵活,这种现象与油质不洁和加工阀门精度有关,现场应急处理是将阀芯拆下,轻微损伤的可以打磨去除毛刺,严重损伤必须更换备件,才能恢复使用;
2) 阀门泄漏。
最常见的为内部密封泄漏或间隙过大,此现象与密封件老化或液压油污染变质有关,在更换损坏部件的同时还应检查液压油;
3) 阀门内部弹簧故障。
弹簧故障可引起控制功能无法实现,常见的有弹簧移位和断裂,例如溢流阀、减压阀、安全阀内部弹簧损坏均可引起系统压力不正常,判断出发生故障的阀门,进行拆检,如损坏
更换损坏部件即可;
4) 阀门内部油路堵塞。
有些阀门内部设有平衡、阻尼和卸载油路,如阻塞可以使部分或全部功能无法实现,拆检疏通清洁油道即可;
5) 比例控制阀。
此阀在拖缆机上使用较多,特别注意的是阀体两端的电磁线圈,保持紧固,应定期
检查,并使其保持水密。
2.4 辅助元件维护保养
辅助元件是将整个液压系统完整地联系在一起不可缺少的部分,包括油箱、管路、滤器、冷却器等,它们在系统中起辅助作用,但在保证系统有效工作中又是很重要的,在日常管理中要引起重视。
1)滤器。
能清除系统中的颗粒污染物,降低油液污染度,应定期对滤器进行拆检清洁,如发现滤器
内有杂质,特别是金属杂质,必须对杂质进行分析,这对设备损坏能起到预警作用,当系统初次使用或大修后,应缩短检查间隔。日常检查时应注意滤器上的压差指示( 正常工作时) 和前后压力表的压差值,原则上吸入管路上压力降不能超过0. 015MPa,压力油管路上压力降不能超过0. 03MPa,在低温工况下运行时应打开旁通阀,防止压差过大损坏滤器,
待油温正常后关闭旁通阀;
2)冷却器。
有些液压系统中加入了冷却器,功能为防止油温过高,分为风冷型和水冷型。风冷型应定期检查风道是否顺畅,水冷型应定期清洁水道,避免阻塞而影响冷却效果,定期检查是否泄漏,防止污染油液。冬季不使用冷却器时应将残水放净,有时可以用压缩空气吹扫,防止冻裂冷却器;
3)油箱。
油箱在系统中起储油、分离油中气体作用,我们使用的大部分为开式油箱( 开式系统) 和
重力油箱( 闭式系统) ,日常应保证油位处在70%左右位置,检查时注意油箱透气孔呼吸阀的顺畅,应定期检查清洁呼吸阀。冬季应对油箱适当加温,保证油液粘度适当,定期( 3 ~ 5 年) 对油箱内部清洁;
4)管路。
随时检查,防止跑冒滴漏,轻微滴渗在保证设备安全前提下可以暂时使用,需尽快修理,
严重泄漏必须停机修理,防止发生机损和污染事故。日常检查中要经常注意管路连接法兰和马脚,防止法兰固定螺栓松脱造成管路泄漏。
2.5 液压油使用注意事项
液压油在系统中主要起传递能量作用,另外还有润滑、清洁液压元件,调节液压元件温度作用,是整个系统的血液。在日常使用中要注意以下几点。
1) 使用同一油品。
设备在出厂后会在说明书中列出可以使用液压油的品牌及型号,在日常使用中严格按照说明书要求添加液压油,不能随意添加不同品种,不同牌号的液压油,避免造成严重的损失;
2) 定期检查油质。
日常检查可用直观方法进行检测,如看外观有无杂质、乳化、变色、分层等现象,也可以闻味道,与正常油品比较如异常则油品可能变质。在自己无法判断出油品是否可以继续使用
时可取样化验,化验项目可选取运动粘度、酸值、水分、开口闪点、杂质含量等参数,将化验值与标准值进行比较,确定是否超标,再决定部分换油还是全部换油。分析油品化验报告还可以发现设备损坏和即将损坏的部件,查找出自己日常管理的漏洞;
3) 控制油温。
冬季对油箱加温,提高油温,降低粘度。夏天开启冷却系统,降低油温,具体油温以
30 ~ 50℃为宜,最高不能超过65℃。
总之,一套完整液压甲板机械,只有在良好的维护保养状态下,才能保证设备持续性和稳定。在发生故障时具体问题要具体分析,不但要找出故障问题所在,还要查出损坏的原因,从根本上解决问题,制定相应的预防措施,防止以后再次发生类似问题。日常将预防检修工作做好,做到未雨绸缪,防患于未然,确保设备正常运行,保证生产顺利进行。
甲板机械的发展趋势:
为顺应船舶技术发展要求,甲板机械制造商纷纷致力节能环保、大型化、模块化、智能化设备的研发,并已成为引领未来的发展趋势。
节能环保
与液压甲板机械相比,电动甲板机械具有无液压油、低噪音、低能耗等优势,符合节能环保的要求,已成为甲板机械技术的研发方向。芬兰Cargotec公司提出,其当前的研发重点是减少产品生命周期的能源消耗,提供环境友好型解决方案。据星科五金网了解,目前,该公司正致力电动舷梯、电动甲板起重机、电动舱口盖驱动器、电动绞车,以及散货船无尘全封闭的自卸货系统的研发。
大型化
随着船舶朝大型化方向发展,为满足船舶装载能力的要求,船用起重机你在逐步大型化。同时,舵机、锚绞机也在朝着功率大型化方向发展。2011年,Cargotec公司为世界上最大、最先进的海上施工船“北海巨人”号制造和安装了1台400吨麦基嘉牌半主动升沉补偿起重机。
模块化
HATLAPA公司、罗·罗公司等采用了模块化的甲板机械设计生产模式,这不仅有利于降低生产成本、提高产品质量和稳定性,也有助于产品的批量生产、安装和维修。
智能化
微电子数字技术的广泛应用,大大提高了甲板机械操作控制的自动化、智能化水平,集中控制和遥控程度大幅提高,使操作更加方便、安全。