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0.引言

拖網(wǎng)捕撈是中國(guó)捕撈產(chǎn)量最高的捕撈方式，拖網(wǎng)絞車作為拖網(wǎng)漁船捕撈作業(yè)中最為重要的設(shè)備，其性能好至關(guān)重要拖網(wǎng)漁船上一般配置2臺(tái)拖網(wǎng)絞車，分別牽引網(wǎng)具的左、右曳綱，拖曳網(wǎng)具在漁場(chǎng)前行。拖網(wǎng)漁船上拖網(wǎng)過(guò)程中由于風(fēng)浪、底質(zhì)、轉(zhuǎn)向變化以及海底障礙物等影響都會(huì)引起拖網(wǎng)曳綱上的張力波動(dòng)，對(duì)拖網(wǎng)絞車的性能和壽命具有很大的影響，另外，曳綱張力波動(dòng)過(guò)大也會(huì)影響拖網(wǎng)網(wǎng)口擴(kuò)張，引起網(wǎng)口形狀變形，導(dǎo)致捕撈效率低下國(guó)外從20世紀(jì)80年代開(kāi)始起就對(duì)拖網(wǎng)曳綱張力自動(dòng)控制技術(shù)開(kāi)展了研究[9。1鍆，研制了恒張力絞車控制系統(tǒng)，目前，其大型的拖網(wǎng)加工船一般都配套曳綱張力控制設(shè)備，系統(tǒng)自動(dòng)根據(jù)設(shè)定的曳綱長(zhǎng)度值調(diào)節(jié)絞車張力，用于補(bǔ)償曳綱長(zhǎng)度變化以及漁獲數(shù)量變化而引起的負(fù)載拖力變化，能夠及時(shí)有效的補(bǔ)償船體受海浪引起的附加運(yùn)動(dòng)國(guó)內(nèi)的研究學(xué)者也對(duì)拖網(wǎng)漁船波浪補(bǔ)償海洋恒張力絞車液壓控制等技術(shù)分別進(jìn)行了研究但相關(guān)研究的應(yīng)用相對(duì)較少。本文基于電液控制技術(shù)，采用閥控液壓馬達(dá)恒壓力方式實(shí)現(xiàn)拖網(wǎng)曳綱張力恒定，詳細(xì)介紹了系統(tǒng)控制過(guò)程，重點(diǎn)分析了拖網(wǎng)作業(yè)不同階段控制特性和效果，旨在提高中國(guó)漁船捕撈裝備自動(dòng)化水平，為漁船安全生產(chǎn)提供技術(shù)保障。

1.材料及方法

1．1原理設(shè)計(jì)

，通過(guò)在液壓油路中油壓力傳感器測(cè)量馬達(dá)輸出壓力，根據(jù)馬達(dá)壓力與輸出扭矩的關(guān)系，將采集的絞車液壓油路高壓端油液壓力值通過(guò)壓力與張力換算模塊轉(zhuǎn)算為張力值信號(hào)，換算公式為T(mén)=p‘O’r／／(120D1(1)式中丁為拖網(wǎng)曳綱張力，N；P為液壓馬達(dá)高壓口壓力，MPa；O為馬達(dá)流量，L／min；D為絞車滾筒直徑，m；，7為機(jī)械效率，取值0．95。以曳綱張力為反饋信號(hào)，張力值信號(hào)通過(guò)數(shù)據(jù)通訊線傳輸給可編程邏輯控制器(programmablelogiccontroller，PLC)控制先導(dǎo)閥調(diào)整溢流閥壓力，實(shí)現(xiàn)控制左、右絞機(jī)馬達(dá)高壓端溢流壓力[25-27]。絞車放綱長(zhǎng)度通過(guò)脈沖編碼器來(lái)測(cè)量，編碼器信號(hào)通過(guò)PLC高速計(jì)數(shù)模塊進(jìn)行處理，在操作界面上可以轉(zhuǎn)換成曳綱放繩長(zhǎng)度，作為曳綱張力控制的反饋信號(hào)。拖網(wǎng)過(guò)程中，絞車大部分時(shí)間處于收綱微動(dòng)平衡狀態(tài)，絞車收綱拉力與網(wǎng)具受力平衡，油泵一直開(kāi)啟供油從而溢流閥長(zhǎng)期處于開(kāi)啟狀態(tài)，保證馬達(dá)高壓端油壓。由于波浪引起船舶上下升沉運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致拖網(wǎng)曳綱張力大小隨機(jī)變化，當(dāng)漁船轉(zhuǎn)向或波浪引起曳綱張力變小時(shí)，PLC通過(guò)先導(dǎo)閥5提高溢流閥4溢流壓力，液壓控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)左、右絞車收綱，調(diào)整左右曳綱張力與位置，如果需要放綱則降低溢流閥壓力網(wǎng)具將在水流帶動(dòng)下放出，使左右曳綱達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。

1．2控制功能

拖網(wǎng)過(guò)程中曳綱張力主要通過(guò)控制溢流閥壓力變化來(lái)實(shí)現(xiàn)，溢流閥先導(dǎo)口控制器通過(guò)端口輸出0-20mA電流信號(hào)，通過(guò)比例放大器轉(zhuǎn)換為0～5V電壓信號(hào)控制先整個(gè)拖網(wǎng)作業(yè)過(guò)程主要包括放網(wǎng)、拖曳和起網(wǎng)階段。當(dāng)漁船達(dá)到指定漁場(chǎng)后，操作人員將網(wǎng)囊從艉滑道拋入海中，依靠水的阻力將網(wǎng)身、手綱、網(wǎng)板拖入水中。操作人員手動(dòng)操縱絞車松放曳綱，當(dāng)曳綱放出50rn后轉(zhuǎn)入自動(dòng)放網(wǎng)階段，連通閥7得電，此時(shí)系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定張力值自動(dòng)對(duì)稱的將兩邊曳綱放出，保證左右絞車受力平衡，放網(wǎng)速度穩(wěn)定。因?yàn)榉啪W(wǎng)速度過(guò)慢會(huì)導(dǎo)致作業(yè)效率低下，而放網(wǎng)速度過(guò)快會(huì)導(dǎo)致曳綱松弛引起網(wǎng)板傾覆，網(wǎng)具變形，導(dǎo)致放網(wǎng)過(guò)程失敗。放網(wǎng)長(zhǎng)度達(dá)到設(shè)定長(zhǎng)度時(shí)，系統(tǒng)由放網(wǎng)轉(zhuǎn)換為自動(dòng)拖曳工作，此時(shí)，控制器自動(dòng)采集左右絞車油路壓力信號(hào)，經(jīng)過(guò)換算轉(zhuǎn)換成絞車曳綱張力，通過(guò)比例積分微分(proportionintegrationdifferentiation，PID)運(yùn)算控制保證此張力差為一個(gè)定值，通過(guò)調(diào)整左右絞車工作壓力差值，使拖網(wǎng)曳綱在一定長(zhǎng)度變化范圍內(nèi)保持張力恒定，左右曳綱絞車的最大繩長(zhǎng)差設(shè)為30m。系統(tǒng)最小、最大拖曳壓力可隨時(shí)調(diào)整，最大拖曳壓力設(shè)定線性溢流閥的壓力，具體對(duì)應(yīng)關(guān)系為0-4MPa線性對(duì)應(yīng)0-5V。當(dāng)拖曳結(jié)束后，拖網(wǎng)絞車開(kāi)始起網(wǎng)，此時(shí)網(wǎng)具在水中的拖曳速度為漁船航速與絞車起網(wǎng)速度之和，拖網(wǎng)曳綱張力最大。起網(wǎng)壓力可通過(guò)人機(jī)界面調(diào)整，設(shè)定值線性對(duì)應(yīng)溢流閥的設(shè)定壓力輸出。

3.討論

張力控制過(guò)程中，通過(guò)在不同作業(yè)模式下設(shè)定溢流閥開(kāi)口壓力，根據(jù)需要調(diào)整拖網(wǎng)曳綱最大張力。當(dāng)左右曳綱張力差值最大為25kN時(shí)，右舷絞車能夠?qū)崟r(shí)放出綱繩，張力控制系統(tǒng)對(duì)曳綱張力隨波浪變化的動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能較好。試驗(yàn)過(guò)程中，左、右舷絞車工作壓力值從1．6MPa變化至3．2MPa，無(wú)論在放網(wǎng)、起網(wǎng)階段還是拖曳階段，左舷絞車和右舷絞車馬達(dá)進(jìn)油閥口壓差始終保持恒定，減少了絞車速度受負(fù)載變化的干擾。該張力自動(dòng)控制系統(tǒng)采用溢流閥控制系統(tǒng)相對(duì)恒定的壓力，由于該張力控制采用馬達(dá)高壓口壓力恒定來(lái)實(shí)現(xiàn)拖網(wǎng)曳綱張力平衡，所以液壓泵一直供應(yīng)液壓油，液壓系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生熱量，有一定的功率損失，一般適用于中小功率的絞車但該拖網(wǎng)絞車液壓系統(tǒng)為低壓系統(tǒng)，所以功耗與散熱并不是很大，另外，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、適應(yīng)性強(qiáng)、可靠性高、成本較低，因此相對(duì)于漁船應(yīng)用更為經(jīng)濟(jì)、實(shí)用。

4.結(jié)論

1)在放網(wǎng)初始階段及收網(wǎng)的最后階段，由于網(wǎng)板及網(wǎng)具距離漁船較近，拖網(wǎng)絞車一般為人工操作，采用速度控制。當(dāng)曳綱長(zhǎng)度不變，而拖網(wǎng)船加速或減速運(yùn)動(dòng)時(shí)，曳綱張力、位置和形狀受慣性力的影響有較大的不同。漁船加速運(yùn)動(dòng)時(shí)拖網(wǎng)曳綱張力增大，而漁船減速運(yùn)動(dòng)時(shí)則拖網(wǎng)曳綱張力減小。該試驗(yàn)中起網(wǎng)時(shí)曳綱張力達(dá)到最大值208kN，為了拖網(wǎng)絞車安全，此時(shí)，漁船減速航行。

2)由試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果顯示，采用張力自動(dòng)控制系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，控制拖網(wǎng)絞車大部分時(shí)間處于恒張力狀態(tài)，即曳綱張力一定張力范圍波動(dòng)，保證了拖網(wǎng)漁船安全生產(chǎn)。網(wǎng)口面積可以增大9．5％，有效改善了網(wǎng)口擴(kuò)張，對(duì)于提高漁船作業(yè)效率具有實(shí)際意義。

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