船舶机舱监测报警系统现场故障诊断
- 格式：pdf
- 大小：242.73 KB
- 文档页数：4
第３６卷第３期 上海船舶运输科学研究所学报 Ｖｏ１．３６ Ｎｏ．３ ２０１３年９月 ＪＯＵＲＮＡＩ ＯＦ ＳＨＡＮＧＨＡＩ ＳＨＩＰ ＡＮＤ ＳＨＩＰＰＩＮＧ ＲＥＳＥＡＲＣＨ ＩＮＳＴＩＴＵＴＥ Ｓｕｐ．２０ ｌ３
文章编号：１６７４—５９４９（２０１３）０３—００６０—０３
船舶机舱监测报警系统现场故障诊断
郭建国
中海船研科技股份有限公司民船产品事业部，上海２００１３５
摘 要：以目前广泛应用的、由上海船舶运输科学研究所生产的ＳＴＩ—ＶＣ２１００ＭＡ船舶机舱监测报警系统为例，针 对该产品在现场调试以及船舶航行中易发生的各类故障，提出了诊断方法及解决措施。结合实际的处理过程，为 船舶机舱监测报警系统的日常维护提供了一定的技术支持，为机舱监测报警设备的正常使用以及船舶的安全航行 提供了技术保障。 关键词：监测报警；传感器；模块；故障诊断 中图分类号：Ｕ６６４．１２１ 文献标志码：Ａ
Ｏｎ—Ｓｉｔｅ Ｆａｕｌｔ Ｄｉａｇｎｏｓｉｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｆｏｒ Ｅｎｇｉｎｅ Ｒｏｏｍ
Ａｌａｒｍ ａｎｄ Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍｓ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｄｅｓｃｒｉｂｅｓ ｔｈｅ ｆａｕｌｔｓ ｔｈａｔ ｃｏｍｍｏｎｌｙ ｓｅｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｆｉｅｌｄ ｄｉａｇｎｏｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｆａｕｌｔｓ ｒｅｆｅｒｒｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｍａｒｉｎｅ ｅｎｇｉｎｅ ｒｏｏｍ ａｌａｒｍ ａｎｄ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ＳＴＩ—ＶＣ２１００ＭＡ．Ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅｓ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ ａｒｅ ｖａｌｉｄ ｆｏｒ ｏｔｈｅｒ ｍｏｄｅｌｓ ｏｆ ｅｎｇｉｎｅ ｒｏｏｍ ｍｏｎｉ— ｔｏｒｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍｓ ｉｎ ｇｅｎｅｒａ１． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ａｌａｒｍ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ；ｓｅｎｓｏｒ；ｍｏｄｕｌｅ；ｆａｕｌｔ ｄｉａｇｎｏｓｉｓ
０ 引 言
随着ＳＴＩ—ＶＣ２１００ＭＡ船舶机舱监测报警系统的广泛应用和基本配置与功能的不断增强，对机舱监测 报警产品的现场调试以及日后维护提出了更新、更高的要求。如何保证机舱监测报警系统的良好运行、如何 保证在机舱监测报警系统发生故障时能迅速地诊断出来并及时排除，是现场调试人员与船上轮机员面临的
一项迫切需要解决的课题。保证船舶机舱监测报警设备的正常使用，是船舶安全航行的基本条件，是实现船
舶无人机舱的重要环节。
１ ＳＴＩ—ＶＣ２１００ＭＡ船舶机舱监测报警系统
ＳＴＩ—ＶＣ２１００ＭＡ船舶机舱监测报警系统（见图１）主要由传感器、测量模块和计算机三部分组成。船舶
机舱监测报警系统现场故障主要产生于传感器、变送器以及船用电缆的故障（外围部分）；各类测量采集模块 以及输出模块的故障（采集部分）；主微机内部的软硬件以及通讯系统的故障（系统部分）。
收稿日期：２０１３—０１—１１ 作者简介：郭建国（１９５４），上海人，工程师，主要从事船舶自动化研究工作。 ｈ Ｓ Ｃ ∞ ． Ｃ Ｄ Ｐ Ｍ ｍ ｍ
Ｃ 郭建国：船舶机舱监测报警系统现场故障诊断 ６１
图１ ＳＴＩ—ＶＣ２１００ＭＡ船舶机舱监测报警系统部分框图
２船舶机舱监测报警故障特性及诊断
２．１传感器、变送器以及船用电缆的故障 ２．１．１ 开关量传感器常见故障与诊断
船上开关量传感器种类繁多，用于对温度、压力、液位等监测点进行检测与报警。开关量传感器常见故 障是误动作，即通常所说的误报警，液位传感器在水位、油位处于临界点时更容易发生上述现象。 产生的原因：
（１）由船舶航行中的震动与摇晃引起； （２）由传感器触点氧化腐蚀引起。
解决方法： （１）检查开关量传感器输出触点是否完好，传感器与电缆连接点的螺丝是否松动，液位传感器的浮子是 否被卡住；
（２）由于机舱存在着大量的油污，加上开关量传感器的金属输出触点在使用一定年限后会逐步氧化，所 以对传感器的输出触点要定期进行除污清洁，去除氧化点。
２．１．２模拟量传感器常见故障与诊断 船上模拟量传感器种类繁多，通常采用分类的方法对温度、压力、液位等监测点的故障进行逐点分析诊 断。模拟量传感器常见故障比较复杂：（１）现场导线接错导致无数值显示；（２）测量精度不准；（３）测量值波
动；（４）电磁干扰等。在分析故障之前，使用者首先要对各种模拟量传感器的类型和功能有所了解，如：铂电 阻传感器采用的是三线制；电流、电压传感器的信号线有正负方向等。由于机舱存在水雾和振动，应选用防 水和防振型传感器。对一些特殊的、压力波动变化大的点，如燃油压力，现场安装时必须加装带阻尼圈的管
路。与船上其它设备共用的模拟量信号，在接人采集模块前需要加装隔离模块以保障设备间的电源隔离。 此外压力传感器在管路上的安装位置必须正确，否则将会影响到该监测点所显示的数值及其精度。
２．１．３ 传感器电缆对监测报警设备所产生的电磁干扰 现场传感器一般距离监测报警设备较远且数量很大，通过近千条船用电缆与监测报警的测量模块连接。 电缆在受到外界电磁干扰时，常常会对监测报警设备的使用产生不良影响。所以，除了在结构软、硬件设计
时要充分考虑电磁兼容性问题之外，传感器外壳的良好接地与导线的良好屏蔽也是重要的消除电磁干扰的 途径。此外，还要定期检查传感器本身的绝缘问题，避免其对监测报警系统特别是模拟放大电路产生影响。 ２．２各类测量采集模块及输出模块的故障与诊断
ＳＴＩ—ＶＣ２１００ＭＡ机舱监测报警常用的输入模块有：电阻型、电流型、电压型和开关量型等；常用的输出 模块有：电流型和开关量型等。ＳＴＩ—ＶＣ２１Ｏ０ＭＡ机舱监测报警模块的特点是：（１）符合国际标准；（２）采用 积木式结构，拆卸方便，便于生产与维修；（３）抗冲击及电磁干扰；（４）内置微处理机，方便编程与修改；（５） 模块间采用现场总线连接，减少了现场电缆，增加了系统的可靠性和系统集成的灵活性。
２．２．１报警模块的电源故障
机舱监测模块的电源故障主要来自两个方面，即外部开关电源故障和系统内部模块电源故障。 ＳＴＩ—ＶＣ２１００ＭＡ船舶机舱监测报警系统采集模块（见图２）由两路独立的ＤＣ２４Ｖ开关电源供源，一路 为模块提供工作电源，另一路为外围的传感器和变送器等提供工作电源。当采集模块工作不正常时，首先要
检查电源线的接人是否正确、电压值是否正常，绝不能将其它设备的电源线接进模块或将模块的工作电源接 ６２ 上海船舶运输科学研究所学报 ２Ｏ１３年第３期
到其它设备上，以避免瞬态噪声干扰。现场调试期间，经常会发生船上新增设备直接从监测报警系统内部接
取电源的情况，应予纠正。 外围模拟量传感器输出线路短路将直接影响到传感器开关电源的工作甚至致其损坏。短路时应首先切
断电源，然后自采集箱到模块分区分块进行排查，直至找出故障源。 采集模块内部电源使用一段时间后发生的故障，基本上由其内部的旁路电容短路和板内电源模块损坏 所引起，应及时更换。
Ｘ０ Ｘ Ｘ１ ｒ Ｔ — Ｘ２ ｌ ｒ— Ｉ Ｔ Ｘ３ ｌ ｌ ｌ ｌ Ｔ Ｘ４ ｌ ｌ ｌ ｌ Ｉ Ｔ ｘＸ６５ ＡＢ Ｉ Ｉ ｌ ｌ Ｉ ｌ ｌ Ｘ７ Ｃ ｌＮＨ ＲＣ１￣８ ＣＡｌ～８ Ｔ Ｔ Ｔ Ｔ Ｔ Ｔ ＧＮＤ ｆ＿Ｊ —ｊ－＿ｌＩ＿ｌ＿＿ｌ＿＿ｌＩ＿ＩＩ ——————— ＝＝＝］一
—————— ＝＝＝］一 ———————｛＝＝＝］一 ＶＤＤ ———————ｔ＝＝＝丁一 ＶＥＥ ———————ｔ＝＝＝］——————一 ＧＮＤ ｌ Ｉ ｌ Ｊ【ｌ ＣＤ４０５１
图２ 电阻型采集模块部分原理图 ２．２．２监测报警模块的故障
（１）通过接插件（接线端子，芯片的插脚与螺丝等）产生的接触电阻影响到模拟量的测量数值和元器件 内部电阻的性能改变、电子开关接触电阻的滋生等，会对测量精度产生影响； （２）由测量板元器件引起的故障大都来自于输入端的电阻、电容与二极管；
（３）长期工作在机舱环境下的测量板印刷电路，会随着使用年限的增加，逐步受到一些腐蚀，甚至会发
生某条线路断开的现象，该故障轻的会引起单点信号无法显示与报警，严重的会影响到数据总线和ＣＰＵ 板，从而导致整块电路板无法正常工作； （４）每一块测量模块板均采用插槽方式安装在铝合金外壳内，插槽装配时的错位会造成该测量板与
ＣＰＵ板接触不良，测量模块时好时坏。 ２．３ 主微机内部的软硬件及通讯系统故障与诊断 ２．３．１微机硬件的故障与诊断
ＳＴＩ—ＶＣ２１Ｏ０ＭＡ船舶机舱监测报警系统配备了２台可以自动切换的主电脑，提高了系统的可靠性。微 机硬件常见故障主要源自于现场的震动、腐蚀、油污与尘埃，轻者会引起板间与插头间接触不良，严重时会影
响到整个系统的工作。表１为船上电脑常见的故障及处理方法。
表１ 电脑常见故障殛处理方法
序号 故障现象 故障原因 处理方法
ｌ 通电后发出连续报警声 内存条松动 清洁金手指后重插内存条 ２ 电脑工作不稳定 ＣＰＵ微型风扇工作失常 清洁或更换微型风扇
３ 通电后液晶屏无显示 该信号插头或显卡未插好 重插该信号插头或显卡 ４ 电脑显示屏旋转９Ｏ。 误操作键盘 按电脑相关操作说明调整
２．３．２微机软件的故障与诊断
ＳＴＩ—ＶＣ２１００ＭＡ船舶机舱监测报警系统软件存放于Ｃ：＼Ｐｒｏｇｒａｍ ｆｉｌｅｓ＼ｓｅｎｔｒｙ文件夹，监测报警程序的 快捷方式存放于“开始”程序栏的自启动中，错误操作将导致整个监测报警程序不能正常运行，此时可通过 Ｄ：＼ＰＧｈｏｓｔ文件夹中存放的ｃ盘备份文件和随机附有的软盘启用恢复引导程序对系统进行复原。
船舶机舱的强干扰磁场会影响测量板上ＣＰＵ软件的配置，从而引起测量板故障。对此，模块中设计了 看门狗电路。在程序正常运行时，工作程序会定时输出周期脉冲信号，触发硬件某单稳单元；一旦软件遇到
干扰造成程序工作不正常时，看门狗电路能自动输出复位信号，使程序自动恢复正常。极端情况下，可通过 更换ＣＰＵ程序芯片解决。
（下转第８５页） ｌ ４７Ｏ３６９２ Ｏ １２３４５６７ 卜。
Ⅺ 陈金怀，等：微型ＣＢＤ探索与实践 ８５
２０１３年上半年租赁客户的数据统计，目前该所已集聚了１００多家企业，其中包括：３８家航运服务类企业、７ 家金融咨询类服务企业、３家功能性服务机构，以及其他中小型企业总部和贸易类公司等。其中航运企业服 务类机构有：船东、船务、船运、物流、船舶实验基地、船员培训中心等，不乏世界级航运巨头；金融咨询等服务 类企业和功能性服务机构有：银行、融资担保、财产保险、证券、会计师律师事务所、房地产评估、城建科技咨 询、传媒广告以及上市公司协会、商业联合会等；与生活相适应的服务类企业有：连锁酒店、旅行社、生活超
市、２４小时便利店、烟酒店、咖啡店（将引进）、自有餐厅等，辅助本区域周边的餐饮、商铺和密集的中高档住 宅区、单身公寓等。
纵览区域全景：一个以“航科大厦”、“船研大厦”为商务办公中心，冠以“科研品牌”、“航运服务业集聚”的 微型ＣＢＤ已初具规模，形成了集“航运”、“物流”、“服务”、“金融”、“科研”为一体的上下产业链集聚区，既带
动了区域航运文化的繁荣，也为船研所航运技术服务和研发的主业带来商机和发展机遇。
３结语
从船研所的实践和未来发展来看，微型ＣＢＤ将是商务写字楼经营发展的必然趋势，随着各大优质微型
