毕业设计（论文）-滚装船舶艏艉门系统的电气设计

专科毕业设计（论文）设计题目滚装船舶艏艉门电气系统设计系部电气工程系专业工企电气班级工企091301姓名学号093905130113指导教师职称副教授2012年6月南京摘要滚装船是用来运输由集装箱连同滚车底盘组成的单元的专门的水面上运输的交通工具。滚装船作为一种新的特殊船型出现在历史的舞台，虽然其历史不久，但其发展速度却十分的快，并且占有相当大的市场份额，随着世界性汽车贸易的繁荣，滚装船的发展地位是无法被其他船舶所取代的。然而目前无论是在中国还是国外，都存在由于滚装船舶设计和操纵技术上的不成熟,以及人们对这种特殊船型的特点掌握的不完全,因此产生的各种海事故。本文根据自己所学的知识结合实例介绍了滚装船艏艉门系统中的电气控制。在对电气控制原理、安全报警原理的分析设计中从而得到对滚装船舶的一些认识与注意事项，为在滚装船上工作的海员们的操作提供一些专业性的参考。关键词滚装船艏艉门电气控制报警ABSTRACTTHESHIPWASUSEDTOTRANSPORTTHECONTAINERALONGWITHAROLLINGCHASSISUNITCONSISTINGOFASPECIALWATERTRANSPORTATIONTOOLTHESHIPASANEWSPECIALTYPEOFSHIPAPPEAREDONTHEHISTORICALSTAGE,ALTHOUGHITSHISTORYLONG,BUTITSDEVELOPMENTSPEEDISVERYFAST,ANDOCCUPIESALARGEMARKETSHARE,WITHTHEWORLDAUTOMOBILETRADEANDPROSPERITY,ROROSHIPDEVELOPMENTSTATUSCANNOTBEREPLACEDBYOTHERSHIPSHOWEVER,BOTHINTHECHINAMARKETORFOREIGNMARKET,THEREAREDUETOROSHIPDESIGNANDMANIPULATIONTECHNOLOGYISNOTMATUREANDTHESPECIALBOATGRASPTHECHARACTERISTICSOFINCOMPLETEANDTHEVARIOUSSEAACCIDENTINTHISPAPER,ACCORDINGTOTHENUMBEROFPREVIOUSDATA,COMBININGWITHHEROWNKNOWLEDGEANDBRIEFLYINTRODUCESTHEHISTORYOFTHESHIPANDITSDOMESTICANDFOREIGNMARKETDEVELOPMENTCONDITION,THISPAPERINTRODUCESAROROSHIPINTHEBOWANDSTERNDOORSYSTEMOFELECTRICALCONTROLANDALARMONTHEPRINCIPLEOFELECTRICALCONTROL,SECURITYALARMPRINCIPLEANALYSISDESIGNOFROROSHIPSTOGETSOMEUNDERSTANDINGANDTHEMATTERSNEEDINGATTENTIONINTHESHIP,FORSEAFARERSWORKINGONTHEIROPERATIONTOPROVIDEPROFESSIONALREFERENCEKEYWORDSROROSHIPBOWANDSTERNDOORELECTRICALCONTROLALARM目录1引言12滚装船舶概论221滚装船的发展历史222滚装船舶艏艉门的未来发展方向33艏娓门系统的电气设计331艏艉门控制设计的基本要求3311船舶艏艉门电力系统供电的基本要求3312艏艉门电力系统保护的基本要求432艏艉门系统的电气设计5321主电路与应急电路的设计5322控制电路与报警回路的设计6323艏艉门的电机控制84驾控台艏艉门控制面板设计9结论11致谢12参考文献131引言滚装船是国外在60年代发展起来的一种新的运输船型。由于滚装船的装卸速率快、费用低，对码头的设备要求不高，有利于多式联运，实现“门对门”的服务，迎合了现代航运的发展的趋势，因此，不论是在国内还是在国外，滚装船运输业都在稳步发展，滚装船的需求量不断增长，滚装船行业市场日渐兴旺。2010年日本仅2月份就出口381407辆汽车，而世界汽车贸易量则突破100万，而这些汽车的运输大都需要滚装船这个专用的船型来完成。礼诺航运（LEIFHOEGH）董事库托臣（挪威滚装船航商）日前在新加坡的公开场合上表示，目前滚装船的全球总运力不足，出现汽车运输量大但运力供应不上的局面。尽管滚装船对航运市场是如此的重要，但人们对它的了解却不太多，业界人士对它的研究分析也相当的少。就拿国内来说也就曾出现了一系列的问题，比如1999年11月24日的“大舜”特大海难事故、2004年的“辽海轮”着火事件等。由此可见，加强研究和分析这种船型对业界人士来说是十分的重要。因此结合我的实际工作，在对滚装船的艏艉门系统的电气控制设计时，简要的介绍设计原理、控制原理、安全报警原理以及安全操作注意事项。通过这样的论文，我学到了许多的知识，对我以后的工作肯定有许多帮助。2滚装船舶概论21滚装船的发展历史滚装船又被称为“开上开下”船，或被称为“滚上滚下”船，它是利用运货车辆来装载运输货物的专用船舶，利用牵引车牵引装载有集装箱货物或其他货件的半挂式车或轮式托盘直接进出船舶货舱装卸的运输船舶。它是在汽车轮渡的基础上不断发展演变而来的。第二次世界大战后，英国曾使用退役的登陆艇开辟了一条开往德国汉堡的定期航线，装载货物的车辆可直接登上陆地码头。虽然利用登陆艇运输的经济性差，没有推广的价值，但是这却是在航运交通运输史上具有划时代意义的事件，因为由此在航运交通运输方式中开创了新的运输形式滚装运输。从20世纪50年代后期欧美国家在集装箱船诞生后，人们在使用集装箱船运输的过程中，发现装卸集装箱并不是十分方便，要启用很多吊货装置和起重设备。人们设想过将集装箱的装卸方式直接改为用运货的车辆直接上下集装箱船，将货物装卸方式从吊上吊下改为水平方向的开上开下的作业形式。20世纪60年代末，人们在集装箱船基础上，有些国家又发展出了一种新型船舶滚装船。这样就可以省去许多装卸、起重的设备，简化了装卸过程，还可以使滚装船能在一般性的码头停靠，不需要专门对港口码头进行大规模改造。这样就出现了集装箱式滚装船，现代运输船舶中的滚装船就是指这种集装箱滚装船的雏形。图1海面上航行中的滚装船世界上的第一艘滚装船“彗星”号，是由美国在1958年建造成的。到了1966年丹麦才建造成了北欧的第一艘滚装船“苏墨赛特”号。由于北欧地区海岸优良港口众多，公路运输网发达，可利用滚装船组构成海上运输和公路运输相结合的集成运输系统，因此滚装船运输在北欧发展迅速。自1958年美国建造成第一艘滚装船后，在北欧国家地区发展应用较多，世界上海运发达国家也在大量使用，到了20世纪末其约占全世界滚装船运输总量的一半。目前的滚装船已是第四代滚装船。22滚装船舶艏艉门的未来发展方向近十年来滚装船舶发展速度很快，迄今为止世界上已有两千余艘各类滚装船。滚装船舶正向着速度更快、装载量更大、性能更完善方向的发展。目前的滚装船一般大都是艏门或者艉门的单项通道，运载货物的装卸速度受到了一定的限制，因此其未来的发展方向必然是多通道的，更加快速便捷。目前的艏艉门控制大都是简单地电气控制与机械液压控制相结合，没有一定的安全技术保障，操纵技术受到限制，不能有效的保障航行运输的安全以及装卸的速度性。图3滚装船的主要滚装通道3艏娓门系统的电气设计31艏艉门控制设计的基本要求311船舶艏艉门电力系统供电的基本要求1保证安全可靠的供电，要求电路有主电源与应急电源保障系统正常运行。2保证电能质量，要求供电单元的电压、频率的有效的保持稳定，从而保障系统正常运行。3能实现经济运行，能有效的减少不必要的电能消耗，保障电力资源能持续供应。312艏艉门电力系统保护的基本要求船舶电力系统出现的任何故障，均能带来不良的恶果。特别是短路故障，如不及时切除将会导致并联运行的发电机解列，使整个电力系统失电，甚至发生火灾，危机船舶与人生安全。船舶电力系统保护设计的宗旨，就是通过保护装置的动作，尽快切除故障回路，保证故障涉及的范围尽可能的小。同时也要保证非故障的回路能持续的供电，来确保电力系统的生命力。1快速切除故障回路保护装置能够自动地快速动作，切除故障回路，排除受损电路及火灾危险2故障时选择动作保护装置能选择性动作仅切除故障回路，保证非故障回路的持续供电。3对回路和设备的最大可能的保护保证保护装置能对较大范围内的故障电流均能动作，以实现对回路与设备的最大保护。4选择合理的保护装置根据负载的性质与重要程度，合理选择选择性保护、非选择性保护或后备保护。5选择合适的保护装置保护装置的短路额定电流、短时电流和热容量要与设备和回路要求相比配。6合理选择电缆电缆与保护装置特性协调一致。7系统保护的协调整个电力系统保护装置动作配合协调完好。32艏艉门系统的电气设计321主电路与应急电路的设计图4主电路与应急电路的设计依据泰州口岸船厂提供的40车驾控台系统图的要求，回路要由主电源与应急电源控制。如图4所示回路由AC220V助航分电箱和应急DC24V直流分电单元互锁控制。当HL1指示灯亮表示主电路有电，当AC220V助航分电箱出现故障时，经KM1与KM2的互锁，使得DC24V直流分电单元向回路供电，保证回路正常运行。322控制电路与报警回路的设计操作人员通过选择开关SA2进行在港与航行两者之间的选择，控制电路中由开关CK1、CK2控制艏（艉）门的开启与关闭（见图6），并且与之对应继电器KM4的常开与常闭触电与指示灯HL3、HL4相连，HL3亮表示艏（艉）门开启，HL4亮表示艏（艉）门关闭（见图5）。图5控制设备的检验、调节与显示设计当SA2由在港档选择到航行档时，操作人员忘记艏（艉）门关闭（即CK1未闭合），使得继电器KA7得电，其常开触点闭合（33、41处）使得KA10得电，其常开触点闭合（27、29）蜂鸣器得电报警。在操作人员操作人员按下SB1（点动）时，使继电器KA9得电，其常闭触点打开（27、29）蜂鸣器失电停止报警。图6控制回路与报警回路的设计在图6中继电器KA7有一触点（点32与44之间），这一触点利用继电器KA7的得电与失电在不断的跳动，当触点在两触头之间的瞬间时间，使得继电器KA9失电，其触点回到起始位置，保障了在出现下次错误操作时报警回路能正常运行。由于船厂要求能对控制指示设备与报警设备进行是否正常的检查以及控制指示设备灯光亮度的调节，所以在图5中设计了对控制指示设备与报警设备进行检查的按钮SB2（点动）和调光旋钮W05。当按下SB2时电流经二极管D1、2、4流经蜂鸣器和指示灯HL3、4，达到检查是否损坏的目的。调光旋钮W05是可变电阻调光器，通过调节可变电阻器的阻值大小来调节电路中电流的大小，从而调节指示灯的亮度。在图5所示D15二极管，充分利用二极管的正向导通反响截止的特性，保证电路在误操作时不会轻易发生短路的现象，从而导致控制电路发生故障。323艏艉门的电机控制图7电机对艏艉门的控制通过电机的正反转（KA3正转，KA8反转），带动链锁开启与关闭艏（艉）门。（船舶开启与关闭艏艉门也通过液压控制或者液压与电机联动控制）4驾控台艏艉门控制面板设计驾控台艏艉门控制面板要求，根据供应商提供的元器件的尺寸进行面板开孔安装。并依据泰州口岸船厂40车驾控台系统图可知，需设计两块面板，分别对艏门（图8）和艉门（图9）操作控制。针对艏门（艉门）电气控制设计所需材料内容如下表2元器件列表元气件名称数量备注调光板1公司自制生产蜂鸣器1施耐德XB2BSBC选择开关SA11施耐德XB2BD21C选择开关SA21施耐德XB2BD25C按钮SB2施耐德XB2BA78C带灯按钮CK2施耐德XB2BW67指示灯HL1、22施耐德XB2BVB1LC变压器1船厂供应二极管5公司采购稳压DC24V保险丝FU1、22公司采购AC220V保险丝FU3、4、53公司采购DC24V电机1船厂供应断路器1施耐德继电器12公司采购图8艏门操作控制面板图9艉门操作控制面板结论滚装船所运输的货物为滚轮形物件，多为汽车，结合营运成本和自身价值，需要滚装船具有营运周期小，周转快的特点。滚轮件货物能自我装卸，不需装卸货设备，艏艉门的开启与关闭直接关系着货物的上下与进出货仓，如何更好更安全的控制艏艉门的开启与关闭显得十分重要，它直接影响了货物的运转速度与货物在航行中的安全保障。滚装船在各方面具有较高的安全性，作为船舶市场中的一员，它具有双重优势，虽然发展的历史不久，但未来的发展将会有很大的潜力，也是未来船舶运输的主要群体。致谢转眼间大学三年的学习时光已经接近尾声，在此我想对我的母校，我的父母、亲人们，以及我的老师和同学们表达我由衷的谢意。感谢我的家人在我大学三年学时间中的默默支持；感谢我的母校江苏海事职业技术学院给了我在大学三年学习深造的机会，让我能继续学习知识和提高能力；感谢电气系的老师们和同学们三年来的对我的关心和鼓励。老师们在课堂上的激情洋溢，在课堂下的谆谆教诲；同学们在学习中的认真热情与互助，生活上的热心主动与