0.引言

拖网捕捞是中国捕捞产量最高的捕捞方式，拖网绞车作为拖网渔船捕捞作业中最为重要的设备，其性能好至关重要拖网渔船上一般配置2台拖网绞车，分别牵引网具的左、右曳纲，拖曳网具在渔场前行。拖网渔船上拖网过程中由于风浪、底质、转向变化以及海底障碍物等影响都会引起拖网曳纲上的张力波动，对拖网绞车的性能和寿命具有很大的影响，另外，曳纲张力波动过大也会影响拖网网口扩张，引起网口形状变形，导致捕捞效率低下国外从20世纪80年代开始起就对拖网曳纲张力自动控制技术开展了研究[9。1钔，研制了恒张力绞车控制系统，目前，其大型的拖网加工船一般都配套曳纲张力控制设备，系统自动根据设定的曳纲长度值调节绞车张力，用于补偿曳纲长度变化以及渔获数量变化而引起的负载拖力变化，能够及时有效的补偿船体受海浪引起的附加运动国内的研究学者也对拖网渔船波浪补偿海洋恒张力绞车液压控制等技术分别进行了研究但相关研究的应用相对较少。本文基于电液控制技术，采用阀控液压马达恒压力方式实现拖网曳纲张力恒定，详细介绍了系统控制过程，重点分析了拖网作业不同阶段控制特性和效果，旨在提高中国渔船捕捞装备自动化水平，为渔船安全生产提供技术保障。

1.材料及方法

1．1原理设计

，通过在液压油路中油压力传感器测量马达输出压力，根据马达压力与输出扭矩的关系，将采集的绞车液压油路高压端油液压力值通过压力与张力换算模块转算为张力值信号，换算公式为T=p‘O’r／／(120D1(1)式中丁为拖网曳纲张力，N；P为液压马达高压口压力，MPa；O为马达流量，L／min；D为绞车滚筒直径，m；，7为机械效率，取值0．95。以曳纲张力为反馈信号，张力值信号通过数据通讯线传输给可编程逻辑控制器(programmablelogiccontroller，PLC)控制先导阀调整溢流阀压力，实现控制左、右绞机马达高压端溢流压力[25-27]。绞车放纲长度通过脉冲编码器来测量，编码器信号通过PLC高速计数模块进行处理，在操作界面上可以转换成曳纲放绳长度，作为曳纲张力控制的反馈信号。拖网过程中，绞车大部分时间处于收纲微动平衡状态，绞车收纲拉力与网具受力平衡，油泵一直开启供油从而溢流阀长期处于开启状态，保证马达高压端油压。由于波浪引起船舶上下升沉运动导致拖网曳纲张力大小随机变化，当渔船转向或波浪引起曳纲张力变小时，PLC通过先导阀5提高溢流阀4溢流压力，液压控制系统驱动左、右绞车收纲，调整左右曳纲张力与位置，如果需要放纲则降低溢流阀压力网具将在水流带动下放出，使左右曳纲达到动态平衡。

1．2控制功能

拖网过程中曳纲张力主要通过控制溢流阀压力变化来实现，溢流阀先导口控制器通过端口输出0-20mA电流信号，通过比例放大器转换为0～5V电压信号控制先整个拖网作业过程主要包括放网、拖曳和起网阶段。当渔船达到指定渔场后，操作人员将网囊从艉滑道抛入海中，依靠水的阻力将网身、手纲、网板拖入水中。操作人员手动操纵绞车松放曳纲，当曳纲放出50rn后转入自动放网阶段，连通阀7得电，此时系统根据设定张力值自动对称的将两边曳纲放出，保证左右绞车受力平衡，放网速度稳定。因为放网速度过慢会导致作业效率低下，而放网速度过快会导致曳纲松弛引起网板倾覆，网具变形，导致放网过程失败。放网长度达到设定长度时，系统由放网转换为自动拖曳工作，此时，控制器自动采集左右绞车油路压力信号，经过换算转换成绞车曳纲张力，通过比例积分微分(proportionintegrationdifferentiation，PID)运算控制保证此张力差为一个定值，通过调整左右绞车工作压力差值，使拖网曳纲在一定长度变化范围内保持张力恒定，左右曳纲绞车的最大绳长差设为30m。系统最小、最大拖曳压力可随时调整，最大拖曳压力设定线性溢流阀的压力，具体对应关系为0-4MPa线性对应0-5V。当拖曳结束后，拖网绞车开始起网，此时网具在水中的拖曳速度为渔船航速与绞车起网速度之和，拖网曳纲张力最大。起网压力可通过人机界面调整，设定值线性对应溢流阀的设定压力输出。

3.讨论

张力控制过程中，通过在不同作业模式下设定溢流阀开口压力，根据需要调整拖网曳纲最大张力。当左右曳纲张力差值最大为25kN时，右舷绞车能够实时放出纲绳，张力控制系统对曳纲张力随波浪变化的动态响应性能较好。试验过程中，左、右舷绞车工作压力值从1．6MPa变化至3．2MPa，无论在放网、起网阶段还是拖曳阶段，左舷绞车和右舷绞车马达进油阀口压差始终保持恒定，减少了绞车速度受负载变化的干扰。该张力自动控制系统采用溢流阀控制系统相对恒定的压力，由于该张力控制采用马达高压口压力恒定来实现拖网曳纲张力平衡，所以液压泵一直供应液压油，液压系统会产生热量，有一定的功率损失，一般适用于中小功率的绞车但该拖网绞车液压系统为低压系统，所以功耗与散热并不是很大，另外，该系统设计简单、适应性强、可靠性高、成本较低，因此相对于渔船应用更为经济、实用。

4.结论

1)在放网初始阶段及收网的最后阶段，由于网板及网具距离渔船较近，拖网绞车一般为人工操作，采用速度控制。当曳纲长度不变，而拖网船加速或减速运动时，曳纲张力、位置和形状受惯性力的影响有较大的不同。渔船加速运动时拖网曳纲张力增大，而渔船减速运动时则拖网曳纲张力减小。该试验中起网时曳纲张力达到最大值208kN，为了拖网绞车安全，此时，渔船减速航行。

2)由试验测试结果显示，采用张力自动控制系统稳定可靠，控制拖网绞车大部分时间处于恒张力状态，即曳纲张力一定张力范围波动，保证了拖网渔船安全生产。网口面积可以增大9．5％，有效改善了网口扩张，对于提高渔船作业效率具有实际意义。

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