淺談船用電梯的設(shè)計
時間:2006-08-11 09:43:00來源:wangsl
導語:?隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展,近幾年我國船舶工業(yè)以每年10﹪~15﹪的速度持續(xù)增長。
隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展,近幾年我國船舶工業(yè)以每年10﹪~15﹪的速度持續(xù)增長,2004年全國造船產(chǎn)量已達850萬噸,占世界市場份額的15﹪,造船產(chǎn)量連續(xù)10年居世界第三位。伴隨社會生活條件的穩(wěn)步提高,船員追求舒適生活環(huán)境的愿望逐漸強烈,在大、中型船舶上安裝船用電梯的需求日益旺盛,市場前景廣闊。
與西方發(fā)達國家的造船業(yè)相比,我國船用配套設(shè)備的國產(chǎn)化水平較低,如國產(chǎn)船用設(shè)備的裝船率只有50%。因此,提高船用國產(chǎn)設(shè)備的占有率是國家船舶工業(yè)持續(xù)發(fā)展的必然趨勢。由于船用客梯、貨梯相對陸用電梯需求量較小,且具有行業(yè)特征,因而并沒有引起國內(nèi)電梯生產(chǎn)企業(yè)的足夠重視,從而使現(xiàn)有安裝的船用電梯或者依靠于進口,或者是在陸用電梯結(jié)構(gòu)及技術(shù)基礎(chǔ)上的簡單改造,這與我國船舶工業(yè)的發(fā)展狀況是不協(xié)調(diào)的。因此深入進行船用電梯技術(shù)方面的研究設(shè)計是必要的。
船用電梯與陸用電梯存在較大差異。首先,陸用電梯的廣泛應(yīng)用使得其技術(shù)發(fā)展相對成熟,我國根據(jù)國情并參照歐洲標準先后制定了一系列國家標準對電梯的設(shè)計、生產(chǎn)、安裝、改造、維護維修做出規(guī)定,如國標GB 7588-2003《電梯制造與安裝安全規(guī)范》對陸用電梯的設(shè)計生產(chǎn)有詳細要求,使企業(yè)有章可循,促進了電梯行業(yè)的健康快速發(fā)展。而船用電梯由于處在江河、大海環(huán)境中運行,因而對產(chǎn)品技術(shù)設(shè)計的要求具有其特殊性。結(jié)合現(xiàn)有的行業(yè)標準CB/T 3567-93《船用乘客電梯》及CB/T 3878-1999《船用載貨電梯》,綜合而言,差別主要表現(xiàn)在以下幾個方面:
1、船用電梯工作氣候環(huán)境相對惡劣,主要包括以下兩個方面:
1)系統(tǒng)高低溫設(shè)計:
設(shè)備運行環(huán)境溫度區(qū)間相對更大,如陸用電梯正常工作溫度要求在5°~40°之間,而船用乘客電梯工作環(huán)境溫度要求在-10~+50°之間,船用貨梯正常工作環(huán)境溫度甚至要求在-25~+45°區(qū)間內(nèi)。顯而易見,船用電梯系統(tǒng)部件要能承受更低的環(huán)境溫度,故系統(tǒng)設(shè)計時需要考慮到所用材質(zhì)在低溫下容易變脆,繼電器易出現(xiàn)故障等因素,采取相應(yīng)措施加以解決。同樣系統(tǒng)在高溫下的熱設(shè)計也不容忽視,因為環(huán)境溫度的升高,會使某些元器件的失效率增大。因此系統(tǒng)設(shè)計時除了正確選用、老化篩選器件外,還需充分利用傳導、輻射、對流等冷卻技術(shù)解決散熱問題,最終使控制系統(tǒng)通過高低溫試驗,以滿足船舶檢驗局的相關(guān)技術(shù)條件要求。
2)船用電梯的三防設(shè)計:
三防設(shè)計是指防潮濕、防鹽霧、防霉菌設(shè)計。江河特別是海上氣候環(huán)境變化大,因此在船用電梯標準中對此專門提及,如船用電梯工作條件中“空氣相對濕度為95%并有凝露”,“周圍介質(zhì)中有鹽霧、油霧和霉菌”。一方面潮濕的環(huán)境會造成水汽凝結(jié),并直接造成產(chǎn)品的絕緣電阻降低,可出現(xiàn)漏電現(xiàn)象。另一方面元器件在潮濕中工作,其吸潮作用將導致介電常數(shù)變化,介質(zhì)損耗增大,金屬腐蝕加快,使得產(chǎn)品可靠性大大降低。而鹽霧是一種氣溶膠狀體,一旦元件表面形成含鹽水膜的附著,將加速金屬材料的腐蝕,也降低了電子產(chǎn)品的絕緣電阻值。霉菌則屬于真菌,可以導電,它所造成的危害 主要包括:
a、可使產(chǎn)品的絕緣電阻和抗電強度大幅度下降,微型電路板上的霉菌可使線路間短路;
b、使金屬材料腐蝕,天然橡膠件破壞;
c、漆膜會被穿透,從而失去保護作用。
三防設(shè)計的基本原則是對關(guān)重件采用密封結(jié)構(gòu)及提高元件、材料防腐、絕緣等級,比如電機、接觸器、繼電器盡量采用船用電器等。
2、船用電梯與陸用電梯的整體設(shè)計結(jié)構(gòu)差異:
陸用電梯的機房絕大多數(shù)設(shè)在建筑物頂部,這種布局系統(tǒng)結(jié)構(gòu)最簡單,且建筑物頂部受力相對最小。船用電梯則不然,由于船體結(jié)構(gòu)設(shè)計布局的多樣化,直接決定了船用電梯的整體布置形式,由此導致了船用電梯的機房位置隨意性大,根據(jù)需要可能會在圍井附近的任意位置,大多不局限于頂部,從而造成船用電梯曳引方式、曳引比、驅(qū)動主機位置、對重及廳門位置等整體結(jié)構(gòu)的一系列變化。因而每臺電梯的設(shè)計均應(yīng)充分考慮圍井的結(jié)構(gòu)特點,因地制宜,以最合理的設(shè)計方案,最可靠的產(chǎn)品性能滿足用戶的使用要求。
3、船用電梯運行的特殊性:
由于船用電梯在船舶航行過程中仍然要滿足正常使用要求,因而船舶運行中的搖擺升沉,將對電梯的機械強度、安全可靠性產(chǎn)生較大影響,結(jié)構(gòu)設(shè)計時不容忽視。船舶在風浪中航行產(chǎn)生的搖蕩有橫搖、縱搖、艏搖、垂蕩(又稱升沉)、橫蕩、縱蕩六種形式,其中橫搖、縱搖及垂蕩對船舶設(shè)備的正常運行影響相對較大。在船用電梯標準中規(guī)定:船舶橫搖±10°以內(nèi),搖擺周期10S,縱搖±5°以內(nèi),搖擺周期7S,垂蕩≤3.8m,電梯可以正常運行。且要求在船舶最大橫搖角±30°以內(nèi),搖擺周期10S,最大縱搖角±10°以內(nèi),搖擺周期7S以下,電梯不應(yīng)損壞。鑒于此類條件,船舶搖蕩時船用電梯的導軌、轎廂受到的水平方向作用力大大增強,相應(yīng)地應(yīng)提高該方向上結(jié)構(gòu)部件的受力強度,避免結(jié)構(gòu)變形甚至損壞造成停梯事故。設(shè)計中采取的措施包括減小導軌支架間距,增加導軌截面尺寸等。電梯門應(yīng)加裝船體搖蕩時防止自然打開和突發(fā)關(guān)閉的裝置,以避免門系統(tǒng)的誤動作,或造成安全事故。驅(qū)動主機采取抗震設(shè)計,以防止船體大幅度搖蕩時發(fā)生傾覆、移位事故。船舶運行時的搖擺震動,還會對電梯的懸吊部件產(chǎn)生較大影響,如轎廂與控制柜之間傳輸信號的隨行電纜,應(yīng)該采取措施加設(shè)保護來防止危險,以免因為隨行電纜的搖蕩引起與圍井內(nèi)電梯部件的相互纏繞,損壞設(shè)備。鋼絲繩也要設(shè)置防脫落裝置等等。船舶正常航行時所產(chǎn)生的振動頻率為0~25HZ,全幅值2mm,而電梯轎廂的垂向振動頻率上限一般在30HZ以下,可見存在產(chǎn)生共振的可能,因此應(yīng)采取相應(yīng)預防措施以避免諧振??刂葡到y(tǒng)中的接插件應(yīng)采取防松動措施,以免因震動引起系統(tǒng)故障。電梯控制柜應(yīng)進行沖擊、震動試驗。
另外為保證設(shè)備安全及提高系統(tǒng)自動化水平,可考慮設(shè)置船舶搖蕩檢測裝置,當海況指標超出船用電梯可接受的正常工作范圍時發(fā)出報警信號,停止電梯的運行,同時通過航行固定裝置把轎廂與對重分別穩(wěn)固在電梯圍井的某一位置上,避免轎廂及對重隨船體作慣性振蕩,從而引起電梯零部件的損壞。
4、船用電梯與陸用電梯的控制系統(tǒng)差異:
1) 控制功能差別:
船用電梯的檢修運行試驗要求:
層門打開可運行、轎門打開可運行、安全門打開可運行、超載時可運行。
2) 電磁兼容性設(shè)計
電梯是頻繁啟動的大容量電器,不可避免會產(chǎn)生電磁干擾,若不加以控制解決,其電子輻射將影響船舶上的其它電子設(shè)備。輕者可影響產(chǎn)品精度,重者能使設(shè)備無法正常工作。另外電梯也不應(yīng)被其它電子設(shè)備產(chǎn)生的電磁輻射所影響,特別是電梯的安全電路、控制信號電路應(yīng)采取可靠的隔離措施。整梯設(shè)計中合理運用屏蔽設(shè)計、接地設(shè)計、濾波設(shè)計、隔離設(shè)計等電磁兼容性設(shè)計方案,最大限度地削弱甚至消除電磁干擾,避免船舶電氣系統(tǒng)之間正常使用時的相互影響。
通過上述分析可以看出,船用電梯的技術(shù)設(shè)計主要是針對其所處江河、海上復雜環(huán)境展開的,多種因素中對設(shè)備影響最大的是船舶在航行時海浪作用下的搖擺及垂蕩,因而在船用電梯設(shè)計過程中除了要使用相關(guān)的計算機軟件進行必要的系統(tǒng)仿真外,在產(chǎn)品設(shè)計定型時還應(yīng)考慮利用海況模擬臺進行有針對性的抗搖擺振動試驗。
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