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0.引言

拖網(wǎng)捕撈是中國捕撈產(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)具在漁場前行。拖網(wǎng)漁船上拖網(wǎng)過程中由于風(fēng)浪、底質(zhì)、轉(zhuǎn)向變化以及海底障礙物等影響都會引起拖網(wǎng)曳綱上的張力波動，對拖網(wǎng)絞車的性能和壽命具有很大的影響，另外，曳綱張力波動過大也會影響拖網(wǎng)網(wǎng)口擴張，引起網(wǎng)口形狀變形，導(dǎo)致捕撈效率低下國外從20世紀(jì)80年代開始起就對拖網(wǎng)曳綱張力自動控制技術(shù)開展了研究[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)自動根據(jù)設(shè)定的曳綱長度值調(diào)節(jié)絞車張力，用于補償曳綱長度變化以及漁獲數(shù)量變化而引起的負(fù)載拖力變化，能夠及時有效的補償船體受海浪引起的附加運動國內(nèi)的研究學(xué)者也對拖網(wǎng)漁船波浪補償海洋恒張力絞車液壓控制等技術(shù)分別進行了研究但相關(guān)研究的應(yīng)用相對較少。本文基于電液控制技術(shù)，采用閥控液壓馬達(dá)恒壓力方式實現(xiàn)拖網(wǎng)曳綱張力恒定，詳細(xì)介紹了系統(tǒng)控制過程，重點分析了拖網(wǎng)作業(yè)不同階段控制特性和效果，旨在提高中國漁船捕撈裝備自動化水平，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

，通過在液壓油路中油壓力傳感器測量馬達(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壓力與張力換算模塊轉(zhuǎn)算為張力值信號，換算公式為T=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為機械效率，取值0．95。以曳綱張力為反饋信號，張力值信號通過數(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，實現(xiàn)控制左、右絞機馬達(dá)高壓端溢流壓力[25-27]。絞車放綱長度通過脈沖編碼器來測量，編碼器信號通過PLC高速計數(shù)模塊進行處理，在操作界面上可以轉(zhuǎn)換成曳綱放繩長度，作為曳綱張力控制的反饋信號。拖網(wǎng)過程中，絞車大部分時間處于收綱微動平衡狀態(tài)，絞車收綱拉力與網(wǎng)具受力平衡，油泵一直開啟供油從而溢流閥長期處于開啟狀態(tài)，保證馬達(dá)高壓端油壓。由于波浪引起船舶上下升沉運動導(dǎo)致拖網(wǎng)曳綱張力大小隨機變化，當(dāng)漁船轉(zhuǎn)向或波浪引起曳綱張力變小時，PLC通過先導(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)具將在水流帶動下放出，使左右曳綱達(dá)到動態(tài)平衡。

1．2控制功能

拖網(wǎng)過程中曳綱張力主要通過控制溢流閥壓力變化來實現(xiàn)，溢流閥先導(dǎo)口控制器通過端口輸出0-20mA電流信號，通過比例放大器轉(zhuǎn)換為0～5V電壓信號控制先整個拖網(wǎng)作業(yè)過程主要包括放網(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。操作人員手動操縱絞車松放曳綱，當(dāng)曳綱放出50rn后轉(zhuǎn)入自動放網(wǎng)階段，連通閥7得電，此時系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定張力值自動對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。因為放網(wǎng)速度過慢會導(dǎo)致作業(yè)效率低下，而放網(wǎng)速度過快會導(dǎo)致曳綱松弛引起網(wǎng)板傾覆，網(wǎng)具變形，導(dǎo)致放網(wǎng)過程失敗。放網(wǎng)長度達(dá)到設(shè)定長度時，系統(tǒng)由放網(wǎng)轉(zhuǎn)換為自動拖曳工作，此時，控制器自動采集左右絞車油路壓力信號，經(jīng)過換算轉(zhuǎn)換成絞車曳綱張力，通過比例積分微分(proportionintegrationdifferentiation，PID)運算控制保證此張力差為一個定值，通過調(diào)整左右絞車工作壓力差值，使拖網(wǎng)曳綱在一定長度變化范圍內(nèi)保持張力恒定，左右曳綱絞車的最大繩長差設(shè)為30m。系統(tǒng)最小、最大拖曳壓力可隨時調(diào)整，最大拖曳壓力設(shè)定線性溢流閥的壓力，具體對應(yīng)關(guān)系為0-4MPa線性對應(yīng)0-5V。當(dāng)拖曳結(jié)束后，拖網(wǎng)絞車開始起網(wǎng)，此時網(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)壓力可通過人機界面調(diào)整，設(shè)定值線性對應(yīng)溢流閥的設(shè)定壓力輸出。

3.討論

張力控制過程中，通過在不同作業(yè)模式下設(shè)定溢流閥開口壓力，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，右舷絞車能夠?qū)崟r放出綱繩，張力控制系統(tǒng)對曳綱張力隨波浪變化的動態(tài)響應(yīng)性能較好。試驗過程中，左、右舷絞車工作壓力值從1．6MPa變化至3．2MPa，無論在放網(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。該張力自動控制系統(tǒng)采用溢流閥控制系統(tǒng)相對恒定的壓力，由于該張力控制采用馬達(dá)高壓口壓力恒定來實現(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)計簡單、適應(yīng)性強、可靠性高、成本較低，因此相對于漁船應(yīng)用更為經(jīng)濟、實用。

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)曳綱長度不變，而拖網(wǎng)船加速或減速運動時，曳綱張力、位置和形狀受慣性力的影響有較大的不同。漁船加速運動時拖網(wǎng)曳綱張力增大，而漁船減速運動時則拖網(wǎng)曳綱張力減小。該試驗中起網(wǎng)時曳綱張力達(dá)到最大值208kN，為了拖網(wǎng)絞車安全，此時，漁船減速航行。

2)由試驗測試結(jié)果顯示，采用張力自動控制系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，控制拖網(wǎng)絞車大部分時間處于恒張力狀態(tài)，即曳綱張力一定張力范圍波動，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)口擴張，對于提高漁船作業(yè)效率具有實際意義。

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