第四章 主机遥控系统实例第一节 气动主机遥控系统
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第四章主机遥控系统实例在主机遥控系统中,驾驶台遥控主机必须是全自动的;集中控制室遥控主机可以是全自动的,也允许是半自动的。
根据发送遥控主机信号的不同性质,遥控系统大致分三类:第一类是气动遥控系统。
驾驶台发送的遥控信号是气动的,并经全自动的气动逻辑回路输出控制信号来操纵主机,集中控制室发送的气动遥控信号,可以与驾驶台共用一套气动逻辑回路,对主机进行全自动遥控。
而有些遥控系统,为简化集中控制室的遥控线路,取消了驾驶台遥控的某些功能,通过扳动操车手柄来实现,如重复起动、程序负荷等。
第二类是电一气结合的主机遥控系统。
其中,集中控制室均采用半自动气动遥控系统,而驾驶台是采用电动遥控系统,驾驶台发送的是电的遥控信号,经电动逻辑回路处理后,再经电/气转换器转换成气压信号并由集中控制室的气动逻辑回路来操纵主机。
驾驶台电动遥控系统有两种形式:一种是电动逻辑回路由继电器组成,称为电动有触点遥控系统;另一种是电动逻辑回路由电子器件,如逻辑门电路和运算放大器组成,称为电动无触点遥控系统。
它们与集中控制室气动逻辑回路合在一起,分别称为有触点电一气结合遥控系统和无触点电一气结合遥控系统。
第三类是用微型计算机组成的遥控系统。
集中控制室仍采用半自动气动遥控系统,驾驶台发送的也是电动遥控信号。
其实它也属于电一气结合的遥控形式,所不同的是,其逻辑回路不是由硬件电路组成的,而是由计算机软件程序实现的。
近年来,采用变距桨作为推进装置的船舶有所增加,特别是对于负荷变化较大的工作船及某些滚装船较多采用变距桨。
主机驱动定距桨和驱动变距桨的工作方式是完全不同的,因此,主机遥控系统的功能和组成差异较大。
第三章所介绍的各种逻辑回路,主要是对驱动定距桨主机而言的,有些是不适合于变距桨的。
限于篇幅,这里将不再介绍驱动变距桨的主机遥控系统。
在实际应用中,主机遥控系统的形式是多种多样的。
尽管它们的基本逻辑功能是相同的,但各种逻辑回路的组成方式、回路之间的连接方式,以及某些逻辑回路的实现方法等都各不相同,不可能以一概全。
枯藤老树昏鸦,小桥流水人家,古道西风瘦马。
夕阳西下,断肠人在天涯。
第二节SULZER RTA DENIS-1柴油机气动操纵系统本节着重介绍与数字调速器及电动执行机构配套使用的New Sulzer RTA84C DENIS-1气动操纵系统(New Sulzer RTA84C DENIS-1 with ABB Actuator ASAC 200),同时,提供与液压调速器(PGA 200)配套使用的 Sulzer RTA48T气动操纵系统图纸,以便读者学习New Sulzer RTA84C DENIS-1气动操纵系统时作为比较和参考材料。
DENIS(Diesel Engine In terface Specificatio n)柴油机气动操纵系统是 SULZER RTA系列柴油机采用的一种操纵系统,它与微机遥控系统相配合实现对柴油机的遥控操纵,在新建船舶中应用较多,可以在驾驶台、集控室、机旁等位置分别操纵柴油机,也可以在调速器损坏的情况下,可以利用应急操纵方式进行操纵。
DENIS-1气动操纵系统同常规的SULZER气动操纵系统相比,省去了许多逻辑部件,气路简单,但保护功能完善,特别是在起动回路中应用了大量压气到位指示器,为故障检修带来了极大的方便。
图4-2-1是New Sulzer RTA84C DENIS-1 气动操纵系统图纸,图 4-2-2是Sulzer RTA48T气动操纵系统图纸。
这两个系统的主要差别在于转速调节部分。
一.控制介质及有关设备DENIS-1气动操纵系统的控制介质有控制气源和控制油两部分:(一)•控制气源及有关阀件DENIS系统的气源主要分为四种空气系统:1.0.8Mpa控制空气及有关阀件控制空气是由主空气瓶 3Mpa起动空气经减压阀减压至 0.8Mpa,经过过滤、除尘、脱水干燥后得到。
该控制空气通过气源单元的A1输入口,经过112HA单向阀通过A3 口向气动逻辑和调速回路提供控制空气。
主机遥控系统的逻辑与控制回路主机遥控是指离开机旁在驾驶台(BR)或集中控制室(ECR)对主机进行远距离操纵的一种控制方式。
我们把用于完成主机的这种遥控操作的控制系统称为主机遥控系统。
它是由组合逻辑回路、时序逻辑回路、反馈控制回路和各种安全保护回路组成的复杂系统。
主机遥控系统不仅大大地减轻了机舱工作人员的劳动强度,而且可以减少误操作,改善船舶的操纵性能,提高主机运转的可靠性和经济性,乃至船舶航行的安全性。
主机遥控系统是机舱自动化的重要组成部分,也是实现无人机舱的必备条件之一。
在设有主机遥控系统的船上,操纵主机的位置通常有三个,即机旁、集控室和驾驶台。
其中,机旁操纵是最基本的操纵方式,它确保当遥控系统出现故障时仍可以在机旁进行临时的应急操作,以保证航行的安全。
因此,在机旁总是设有“机旁(手动,应急)——遥控(自动)”转换阀。
在正常情况下,该阀应处于“遥控(自动)”位置,这时就可在集控室或驾驶台对主机进行遥控操作了。
主机的遥控操作分为集控室遥控和驾驶台遥控,其操作部位的切换由设在集控室操纵台上的“集控——驾控”转换装置实现。
船舶柴油主机的基本操纵,例如起动,换向,停油和制动等都是借助空气动力来进行的。
要实现主机的这些基本操纵,就必须为主机均配备各种气动伺服机构和相应的逻辑阀件及气路系统,称为气动操纵系统......。
对于目前常见的主机遥控系统,其机旁操纵和集控室遥控均是通过气动操纵系统实现的。
此时,驾驶员通过传令车钟将车令发到机舱,轮机员根据车令对主机进行手动操纵,逐渐使主机达到车令所要求的状态。
因此,集控室遥控实际上只是手动..遥控..。
驾驶台遥控一般是在气动操纵系统的基础上增加必要的组合逻辑和时序逻辑模块,使这些逻辑模块能直接接收驾驶台发出的车令,并按照主机的正确操纵规程发出各种控制命令,通过接口电磁阀与气路接口,进而对主机进行自动遥控....。
而这些逻辑模块的实现可以是气动的,也可以是电动的,而电动的又可以是有触电式,无触电式和微机控制的。
4-1 主机遥控系统基本概念1、主机遥控系统从结构上看应包括:①工况检测单元②安全保护装置③遥控装置④遥控操纵台⑤机旁操纵及执行机构⑥参数调整单元A.①②③⑤B.①③④⑥C.②③⑤⑥D.②③④⑤D2、在主机遥控系统的功能中,应包括:A.主机滑油压力的监视与报警B.主机转速的自动调节C.主机冷却水温度的自动调节D.燃油滤器的自动清洗B3、以下不属于主机遥控系统的功能是:A.系统模拟功能B.安全保护功能C.应急操作功能D.人员舒适功能D4、主机遥控系统安全保护及紧急操纵功能通常包括:①应急运行②机旁应急操纵③自动报警④应急停车⑤主机故障自动减速及停车控制⑥最大油量限制A.①③⑤⑥B.①②④⑤C.②③④⑥D.②③⑤⑥B5、在主机遥控系统中,逻辑程序控制功能通常包括:①停车时的换向控制②正常起动控制③重起动控制④慢转起动控制⑤转速与负荷控制⑥机旁应急操纵A.①③④⑤B.①②③④C.②③④⑥D.②③⑤⑥B6、目前最常见的主机遥控有哪几种类型:①机械遥控系统②液压遥控系统③气动遥控系统④电动遥控系统⑤电-气式遥控系统⑥微机型遥控系统A.①②③④B.②③④⑤C.③④⑤⑥D.①③④⑤C7.全气动主机遥控系统的缺点是:A.易受振动影响B.管理复杂C.易受温度影响D.可能产生滞后现象D8.电动主机遥控系统的错误提法是:A.信号传递有延迟B.容易组成各种逻辑控制回路C.执行机构输出力或力矩较小D.管理要求较高A9.主机遥控系统安全保护及紧急操纵功能通常包括①应急运行②机旁应急操纵③自动报警④应急停车⑤主机故障自动减速及停车控制⑥最大油量限制A.①③⑤⑥B.①②④⑤C.②③④⑥D.②③⑤⑥B10、主机操纵部位选择的优先级是A.(1)驾驶室(2)集控室(3)机旁B.(1)集控室(2)驾驶室(3)机旁C.(1)机旁(2)集控室(3)驾驶室D.(1)机旁(2)驾驶室(3)集控室C11、在主机遥控系统中,现要在驾驶台操纵主机,则相应操纵部位转换阀的位置应该是A.机旁转换阀应扳到应急位,集中控制转换阀应扳到机控位B.机旁转换阀应扳到应急位,集中控制转换阀应扳到驾控室C.机旁转换阀应扳到自动位,集中控制转换阀应扳到机控位D.机旁转换阀应扳到自动位,集中控制转换阀应扳到驾控位D12.在主动遥控系统中,驾驶台与集中控制室操纵部位转换时做到无扰动切换的条件是A.两处手柄都在停车位置B.两处手柄在同一方向即可C.两处手柄在同一方向,且设定转速相等D.两处手柄非同一分享,且设定转速相等C13.主机遥控系统从结构上看应包括______。
第四章主机遥控系统实例在主机遥控系统中,驾驶台遥控主机必须是全自动的;集中控制室遥控主机可以是全自动的,也允许是半自动的。
根据发送遥控主机信号的不同性质,遥控系统大致分三类:第一类是气动遥控系统。
驾驶台发送的遥控信号是气动的,并经全自动的气动逻辑回路输出控制信号来操纵主机,集中控制室发送的气动遥控信号,可以与驾驶台共用一套气动逻辑回路,对主机进行全自动遥控。
而有些遥控系统,为简化集中控制室的遥控线路,取消了驾驶台遥控的某些功能,通过扳动操车手柄来实现,如重复起动、程序负荷等。
第二类是电一气结合的主机遥控系统。
其中,集中控制室均采用半自动气动遥控系统,而驾驶台是采用电动遥控系统,驾驶台发送的是电的遥控信号,经电动逻辑回路处理后,再经电/气转换器转换成气压信号并由集中控制室的气动逻辑回路来操纵主机。
驾驶台电动遥控系统有两种形式:一种是电动逻辑回路由继电器组成,称为电动有触点遥控系统;另一种是电动逻辑回路由电子器件,如逻辑门电路和运算放大器组成,称为电动无触点遥控系统。
它们与集中控制室气动逻辑回路合在一起,分别称为有触点电一气结合遥控系统和无触点电一气结合遥控系统。
第三类是用微型计算机组成的遥控系统。
集中控制室仍采用半自动气动遥控系统,驾驶台发送的也是电动遥控信号。
其实它也属于电一气结合的遥控形式,所不同的是,其逻辑回路不是由硬件电路组成的,而是由计算机软件程序实现的。
近年来,采用变距桨作为推进装置的船舶有所增加,特别是对于负荷变化较大的工作船及某些滚装船较多采用变距桨。
主机驱动定距桨和驱动变距桨的工作方式是完全不同的,因此,主机遥控系统的功能和组成差异较大。
第三章所介绍的各种逻辑回路,主要是对驱动定距桨主机而言的,有些是不适合于变距桨的。
限于篇幅,这里将不再介绍驱动变距桨的主机遥控系统。
在实际应用中,主机遥控系统的形式是多种多样的。
尽管它们的基本逻辑功能是相同的,但各种逻辑回路的组成方式、回路之间的连接方式,以及某些逻辑回路的实现方法等都各不相同,不可能以一概全。
本章的目的是,通过介绍一些典型主机遥控系统的实例,掌握分析一个复杂的实际遥控系统线路的思路和方法,为管理使用好遥控系统打下良好的基础。
第一节气动主机遥控系统气动主机遥控系统的类型很多,但70年代中期,由德国“西门子”公司生产并装配在MAN-V-40/54A型柴油机上的气动遥控系统具有一定的典型性。
MAN-V-40/54A型柴油机主机是可逆转四冲程中速机,采用双凸轮换向。
该主机可在驾驶台遥控,也可在集中控制室遥控,它们是共用一套由气动阀件组成的各种逻辑回路和控制回路实现的。
所有阀件分装在A、H、M三个阀箱中,其中A箱是起动控制箱;H箱是转速控制箱;M是机旁件箱。
现介绍这种遥控系统的组成、功能及各种逻辑回路的联系。
一、气源装置及操纵部位转换1、气源装置气源处理装置如图4-1-1所示,它提供两种气源,即高压气源H P 为3.0MPa ,用作执行机构如起动、换向操作的气源;另一种是控制空气气源L P 为0.7MPa ,作为各种气动阀件的工作气源。
选择阀1有四个位置,如选择Ⅰ位,则由主空气瓶来的压缩空气H P 经选择阀Ⅰ位,再经下面的滤器Ⅲ滤清后,一路经或门阀作为高压气源H P 送至执行机构,另一路经减压阀3减压,输出0.7MPa 的控制空气L P ;把选择阀1从Ⅰ位转至Ⅱ位,上下气源处理装置同时使用;转至Ⅲ位,用上面的气源处理装置;转至Ⅳ位,主空气瓶来的压缩空气被截止,上下气源处理装置均通大气。
压缩空气必须除尘除水,要定期放掉滤器中的脏物和残水。
保持气源清洁是保证遥控系统能正常工作,提高使用寿命的关键。
图4-1-1 气源处理装置示意图2、操纵部位的转换操纵部位转换原理如图4-1-2所示。
装在集中控制室操纵台上的操纵部位转换阀L303有两个位置,扳至驾控位时上位通,集中控制室操车手柄EC 设定的信号被截止,驾驶台操车手柄BR 设定的正、倒车及调速信号经阀L303上位输出。
把阀L303扳至EC 位置是集控位时下位通,驾驶台的操车信号被截止,由集中控制室遥控主机。
注意只有在小气缸854中的小活塞向左推直至转换连锁解除后才能进行操纵部位转换阀,这时要求L603/2必须输出1信号。
设驾驶台发送的正、倒车信号为B H 、B S ;集中控制室发送的正、倒车信号为E H 、E S ,则阀L603/2输出1的逻辑表达式为S S H H S S H H H S S H H S S H B E B E B E B E B E B E B E B E L ++=+•+++•+=)()()()(2/603 对上面的逻辑表达式应注意到,0=S H E E ;0=S H B B ,因在同一操纵部位发正车车令就不会有倒车车令,发倒车车令就不会有正车车令。
这样,通过该逻辑表达式说明,当驾驶台和集中控制室操车手柄均在停车位(1=S S H H B E B E )、均在正车位(1=H H B E )或均在倒车位(1=S S B E )时才可进行操纵部位转换。
在实际转换操作时,双针压力表P 双针重合,即两个操车手柄设定的转速气压信号相同时才可实现切换,确保实现无扰动切换。
操纵部位转换阀L303输出的正、倒车及调速信号由管A 14、A 13、A 30送至驾驶台和集中控制室共用的一套由气动逻辑回路所组成的遥控系统中,其工作原理如图4-1-3所示。
图中阀M369/1是设在机旁的操纵部位转换阀,用于“自动—手动”转换。
扳至自动位置上位通,L P 经阀M369/1上位输出使管37为1信号,若无故障降速信号,电磁阀A373/2断电下位通,L P 经截止阀A404、阀A301/6左位输出,接通遥控气源。
如果把阀M369/1扳到手动位置下位通,L P 截止,管37放大气为0信号,切断遥控气源,驾驶台和集中控制室的操车手柄将不起作用,轮机人员只能在机旁操纵主机。
图4-1-2 操纵部位转换原理图图4-1-3A A箱原理图图4-1-3B M 箱原理图在遥控系统中采用了一些电磁阀,为分析遥控系统工作原理方便起见,这里先说明一下各电磁阀通断电条件。
其中,阀A351/1和A351/2是有车令,且转向与车令不是不一致时通电(1=+H S S H R I R I )上位通,否则,断电下位通;阀M351/2是车令与转向不一致通电(1=+H S S H R I R I )上位通,否则,断电下位通;阀A373/1是低于换向转速或按应急操纵按钮后低于应急换向转速通电(R n n <)左位通,否则,断电右位通;阀M351/1和M351/4是主机低于发火转速通电(I n n ≤)上位通,高于发火转速断电下位通。
二、停油与换向1、停油图 4-1-3C H 箱原理图要实现停油,管27必须是1信号才能经停油气缸024把油门推向零位。
这就要求与门阀A407/1输出0信号使阀A301/4左位通。
阀A407/1有两个输入端,一端接管8,它是由多路阀M221接口6经管62输出的信号。
显然,有车令,且车令与凸轮轴位置一致时为1,否则为0。
另一端接管43,即车令与转向一致为1,否则为0。
故管27输出1的逻辑表达式为H S S H H S S H S H H S S H S S H H R I R I C I C I I I R I R I C I C I P ++++++=++=))((27 这里要注意到:S H I I =、H S I I =;S H R R =、H S R R =;S H C C =、H S C C =。
从上式可见,只要操车手柄在停车位置,或车令与凸轮轴位置不一致,或车令与转向不一致均会使管27为1信号停油。
因此,只要与门阀A407/1输出0就满足停油逻辑条件,当A407/1输出1时,将解除油门零位连锁,允许向主机供油(1=+H S S S H H R C I R C I )。
当油门已被推至零位时,阀M331/1上位通,接该阀输出端的管35为0信号,满足换向需停油的逻辑条件。
2、换向多路阀M221是换向鉴别逻辑阀。
管42、管41分别接操车手柄的正、倒车指令,有正车指令管42为1,管41为0;有倒车指令管41为1,管42为0。
当车令与凸轮轴位置一致时,阀M221处于Ⅲ位或Ⅰ位,其接口2和3均通大气输出0信号,这是不允许换向的。
只有车令与凸轮轴位置不一致,接口2和3将有一个输出1信号,如当凸轮轴在正车位置而车令为倒车时,管41为1信号,阀M221被推至Ⅳ位通,接口3通大气,接口2经阀M221的1-2连通气源输出1信号,一方面或门阀M405/1输出为1,同时作用于阀M215的下控制端Y 5。
当凸轮轴在倒车位置而有正车指令时,管42为1信号,阀M221工作于Ⅱ位,接口3输出1信号,阀M405/1仍输出1,阀M215的上控制端Z 5为1。
三位四通阀M215是换向条件检测阀。
其中,已经停油时管35为0,低于换向转速时,阀A373/1通电左位通输出为0信号,故或门阀A405/3输出为0,经管24使阀M301/6下位通,阀M405/1输出的1信号经阀M301/6下位输出使管46为1。
该1信号送至顶升机构把进排气阀阀杆抬起(见图4-1-4),同时管9为1信号使阀M347下位通。
这时阀M215的连锁信号4x 才经阀M347的下位泄放,解除对阀M215的连锁,方可进行换向操作。
比如要进行正车换向,Z 5为1,Y 5为0,阀M215上位通,正车换向油缸通气源,倒车换向油缸通大气,凸轮轴从倒车位置向正车位置移动,在凸轮轴移动过程中,通过机械反馈机构把阀M221的阀芯从右向左拨动,换向到位时,阀芯正好被反馈到Ⅲ位,在此位置,倒车的0信号被截止,正车1信号与接口6通使管62为1信号,标志换向已完成,即车令与凸轮轴位置一致(1=+S S H H C I C I )。
同时,接口3和2均通大气,撤消阀M215控制端信号,管46为0信号,进排气阀顶杆落在正车凸轮片上,管9为0信号,4x 通气源,又把阀M215锁在中路通位置,换向操作结束。
在换向过程中,随着凸轮轴的移动,拨动阀M221阀芯的反馈凸轮也在转动,阀M331/2在凸面作用下右位通,输出为0,换向到位时,阀M331/2复位左位通,输出为1,为制动作好准备。
三、制动MAN-V-40/54A 型主机属于中速机,遥控系统安排有能耗制动功能,当然它也和其他机型一样,设有强制制动回路。
制动是在换向已经完成且车令与转向不一致的情况下进行的。
能耗制动与强制制动的区别在于,一是要有应急操纵指令E I ;二是主机转速高于发火转速。
在能耗制动中,只让空气分配器投人工作,而主起动阀是关闭的,当能耗制动到低于发火转速时,空气分配器和主起动阀均投人工作,进行强制制动,当转速降为零时,接着进行正常起动。