自动化设备技术管理

• 要求用保证机器的保养维修和可靠性来弥补由于削减定员而可能 产生的不安全因素。因此，离开机器的可靠性就无法实现超自动 化船舶。 • 为了掌握自动化船舶机器的可靠性，日本海事协会（NK）对其 所属自动化船的机器故障做了统计分析。其主要结论是： •பைடு நூலகம்1、自动化设备的可靠性逐年提高； • 2、对于自动化船的机器设备，如能进行适当的保养维修，则会 维持比较稳定的故障率，如图可以看出其故障和报警发生率基本 稳定。
• 航行时主机由驾驶室摇控，取消轮机员液班及节假日值 班，至少能实现24h机舱无人值班。轮机人员主要是进 行日常的维修工作，劳动条件及劳动强度大为改善，经 济性、安全性都有很大提高，人员编制进一步缩减。 • 4、超自动化船 • 1969年以后，电子计算机的应用使船舶自动化程度进一 步提高。电子计算机的应用已经不只局限于机舱自动化 的范畴，而是在导航、机舱、装卸、技术管理等各方面 实现了综合自动化。在机舱方面，主要是用计算机进行 控制、巡回检测、记录轮机日志、故障诊断、管理系统 等。在采用电子计算机的超自动化船上，安全性提高 38.25%，经济性提高26.98%，而劳动强度下降34.36%。 • 5、未来船舶：1985年10月德国建造了两艘“未来船 舶”。日本、英国等也着手研制自动化程度更高的“智 能船舶”，其主要特点是船员减少到12~14名，船员不 分部门编制，实现机驾合一；
• 7、重要警报和非重要警报（如有时）的声响信号，建 议采用不同声音。光报警信号建议按其所表示的故障性 质分别采用不同颜色，但颜色种类要尽量少。一般红灯 表示的为机、电设备故障必须立即停止或减载运行的情 况，而黄灯则表示可稍缓采取措施的情况。 • 8、安全系统应设置手动复位，并且按安全系统起作用 使某一设备停止运转时，在未进行手动复位前，该设备 不应自动再起动。如设有越控设施以解除安全系统的某 些保护动作时，此设施应能防止由于疏忽而触动。当安 全系统的越控设施投入工作时，在有关控制站应有灯光 显示。 • 9、报警、控制安全和监控系统的电缆和配线应为滞燃 型。对于传输电平或信息电平信号的控制、报警、监视 和安全电路的电缆应采取防干扰错似乎，例如对电缆加 以屏蔽或采取适当的安装方法以使外来干扰信号减少到 最小的程度。
• 3、机器故障发生率如表，分三种：H为故障率高，多于 6次/万小时；M为中等，2~6次/万小时；L为故障率低， 少 于2次/万小时。故障形式又分为初期故障型和偶发故 障型。 • 4、在主机自动化设备中，电控制的故障率占第一位， 其次是空气系统。在各种传感器中，温度传感器故障最 多。 • 三、船舶自动化存在的问题 • 1、交船时间拖长：在交船阶段试航时，人们往往忙于 主机动力系统的试验方面，而自动化系统可能被忽略， 甚至被切除处于手动状态，所以往往遗留一系列问题， 拖长交船时间。 • 2、无线电波的干扰：无线电波往往是引起许多计算机 故障的原因，因为无线电波能把存储的程序搞乱，这时 必须重新包程序输进去。
• 其驱动功率大，安装方便，气动执行部件与机器操纵系 统密切结合，动作平稳可靠。但由于空气的可压缩性， 其追随性能较差。过去在主机燃控系统中，曾认为电气 混合式比较理想，因电子程序控制器灵活、可靠，且功 能强，而气动驱动机构又与主机起动空气系统密切结合， 动作平稳可靠。但近来一些厂家，如Sulzer公司重新采 用全气动的主机摇控系统，其原因仍是气动元件的集成 化，在功能上的大为改善，本来就有较高的可靠性。 • 3、液压式：通过电的控制装置和油压驱动机构，来实 现远距离控制操纵。其驱动功率大、控制性能好。但它 要求有独立的动力源，液压元件的控制精度高，造价较 贵。 • 三、发展趋势 • 1、在系统设计方面向微机网络化方向发展
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第十一章 动力装置自动化设备的技术管理 第一节 船舶动力装置自动化的发展趋势 一、船舶自动化的发展阶段 1、单个系统的自动化 50年代后期陆用的自动控制系统开始应用于船舶动力装 置，实现了某些单个系统的自动化，如自动舵、自动锅 炉、柴油机装置的压力、温度和液位的自动调节等。 2、一般自动化船舶 60年代初实现了集中控制室控制的一般一般自动化船舶， 对机舱机器实行集中控制、集中监视及摇控，在机舱中 设置具有隔音和空调设备的集中控制室，整个机舱的动 力装置只需1人值班，主机还可由驾驶台摇控。 3、机舱无人操作船 从1964年开始发展机舱无人操作船，其特点是把机舱作 为一个整体实现自动化。
• 1、自动化仪表：要定期观察自动化仪表的工作状态， 若有问题及时检修，使之符合规定的技术标准。对已整 定好的参数，若有必要调整，应先做好标记，以便复原， 一旦变动，必须进行重新检验。在拆开仪表后要仔细观 察，有些故障如断线、脱焊、元器件烧坏等，通过观察 就可查出。对于较深层次的故障，可采取以下方法查找： • （1）目测法：测某两点之间的电压、波形或气压等； • （2）替代法：用同型正常元件去替代有怀疑的元件， 观察故障能否消失； • （3）比较法：用实际测出的数据与正常值进行比较。 若不了解仪表各点的正常值，可用待修表与正常表进行 比较，找出相异的地方，再进行深入分析； • （4）分割法：根据故障现象和工作原理，确定出正常 部分和故障部分，缩小待查范围，以便集中力量重点解 决。
• 2、所有自动化系统的各种设备，应在下列环境条件下 正常工作： • （1）环境温度：机舱及主控制站：0~55℃；驾驶室辅 控制站及室内：-10~55℃；安装在有发热部件的柜（箱、 台）内的电子设备，在工作过程中应能承受最高温度 70℃而不失效；在可能出现低温的地方，如露天甲板等， 电子设备应能在低至-25℃的温度下正常工作。 • （2）倾斜及摇摆角度：倾斜：各方位22.5º ，横摇± 22.5º ，横摇周期为10s。 • （3）湿度：T﹤40℃时相对湿度为95~100%； • T﹥40℃时相对湿度为70%。另外对承受振动与冲击的 能力也有明确规定。 • 3、主推进机械的驾驶室摇控系统的设计，应考虑到值 班驾驶员不熟练掌握机器性能的情况，为此应设有使机 器按正确顺序和时间运行的控制程序，以使其安全运行。
• 自动化机舱中，对主推进机械的控制，应使主控制站的 控制比驾驶室辅控制站的控制优先，就地控制站的控制 比主控制站的控制优先。主、辅控制站之间的控制转换 应该只能在主控制站进行。就地手控转换成摇控或者转 换成就地手控应该只能在就地控制站进行。 • 几个控制站均可对机构和附属设备进行控制时，在同一 时间应该只能在一个站进行控制。各控制站都应设有表 示某一控制站正在进行控制的指示。 • 5、控制系统及报警、安全系统应按“故障安全”（系 指自动化系统中个别部件发生故障时，系统的其它性能 不变，仍能可靠地进行工作）原则进行设计。“故障安 全”的性能，应该不只限于控制系统及与其配合的机械， 而应考虑整个装置。 • 6、烟控和自动控制系统控制的机、电设备，仍应设有 手动控制或在系统内设冗余的控制设施，以便在摇控或 自动系统失灵时能进行控制。
• 过去以大型计算机为中心的综合系统，由于每一系统只 适用于某一船型、机型，难以实现标准化、通用化，经 济性和可靠性都较差。采用微机网络不但可以解决这些 问题，而且便于建立船舶管理中心，监视和贮存全船运 行参数，从而便于进行故障预测和诊断，便于实现船队 控制管理一体化。 • 2、船舶定员人数将进一步减少：为了节约船员工资费 用，有的公司提出船舶定员目标是11人。传统的驾驶员、 轮机员将由统一技术的“船舶操纵员”所取代。 • 3、在自动化设备功能上发展专家智能控制系统：专家 智能控制系统是用计算机的智能程序—专家系统，来代 替人的部分智能活动的一种人机知识处理系统。由于船 上定员减少、轮换周期缩短，使船员对气象、海况、机 器工况和系统的熟悉程度降低，为了确保航行安全，由 具有高功能、高精度、高可靠性的传感器采集有关船舶 运行、外界环境的全面信息，经专家系统协助人们进行 船舶的操纵和管理。
• 2、气动控制系统 • （1）定期放残：控制空气中含有的油分、水分能引起 管路、阀件锈蚀，加速膜片、密封圈变质，导致出现控 制故障，因此对气源空气常用干燥剂式除湿器或制冷式 除湿装置进行处理。除湿装置处、空气滤器处、控制气 瓶处及所有设有放残考克的地方都要定期放残。 • （2）经常清洗空气滤器：防止铁锈等杂质进入气动仪 表和控制阀件； • （3）定期查漏：严重漏泄可以听到，轻微漏泄可用肥 皂水查找，发现漏泄及时排除； • （4）定期拆检有关阀件：拆检时发现阀件、活塞、气 缸、销子、弹簧等有缺陷应消除，严重磨损件应换新。 更换老化变质橡胶部件和密封圈。清洁技术部件要用合 适的溶剂。清洗橡胶部件要用肥皂水，洗后用清水冲净， 再用低压空气吹干。装复时在摩擦表面涂以油脂。装好 后按要求进行调整。
• 4、大量船内作业转到岸上进行 • 随着船舶自动化程度的进一步提高和船员数量的减少， 岸上支援的作用会更为重要。船岸一体花管理信息系统 的实现，可提供广阔海域的气象和海况预报，可提供出 入港航线情报，指导船舶运行，确保船舶航行安全。机 器的检修和船舶进出港作业，不得不越来越多地依靠岸 上支援体系。另外，光纤数字传输技术和多媒体技术在 船舶自动化领域的应用也非常引人注目。 • 第二节 船舶动力装置自动化的管理 • 一、对自动化设备的要求 • 各国船级社规范对获得不同入级附加标志的自动化船舶 虽有不同的要求，按基本内容是一致的。其主要要求是： • 1、自动化系统的电气和电子设备应适应船舶的正常环 境条件，如不受盐雾、温度、油雾和霉菌等的影响。
• 10、液压控制系统中应设有备用液压泵。液压泵的出口 端应装有释压保护装置，输出管路上应装有双联滤器， 滤器的布置应保证当其进行清洁时不致妨碍系统的正常 工作。泵应直接自液体贮存柜吸入液体，此贮存柜的容 量要能容纳液压系统内所有液压液。泵吸口的布置应防 止吸入空气。 • 11、气动控制系统的供气管上的减压阀和滤器并各并联 设置两只。控制系统的空气应保持清洁、干燥和不含油 分。 • 12、液压和气动控制管路安装或分组安装后，应以1.25 倍工作压力进行密封性试验，试验时所使用的介质，液 压控制管路应为工作液体，气动空气管路应为干燥空气 或氮气。 • 二、自动化船舶故障统计 • 机舱自动化已从机舱夜间无人化、24h无人机舱等，不 断向低定员的超自动化方向发展。
• 3、管理困难：由于自动化程度的提高与技术复杂，要 求船员对操作相当内行。目前船员的技术水平还不能满 足管理要求。北欧国家在这种超自动化船上一般设有一 名电子员（Electronic Officer），负责有关控制设备的 管理与维修。 • 4、无人机舱的防火问题：随着自动化程度的提高与船 舶定员的减少，带来一些安全问题。据利浦保险商协会 报告，机舱中发生的火灾多半在无人机舱或轮机人员数 量有限的情况。火灾发生的方式常常是燃油管破裂使油 气充满机舱或者是由于燃油溅到高温排烟管上，而无人 及时发现。 • 四、自动化机舱的管理 • 自动化设备的功能发挥，既取决于产品本身的质量，也 和管理人员的管理水平有关。自动化设备和系统类型很 多，原理各异，结构复杂，管理中要针对不同装置的特 点有目的地进行。
• 采用新材料和航天技术，包括先进的信息处理、先进的 软件和摇控设备，实现全船综合自动化；采用综合节能 措施；设有豪华的船员休息娱乐中心；采用抛落式救生 艇和其它提高安全性措施。展望未来，可能在今后不多 年内出现无人操作的船舶。 • 二、自动化型式及其特点 • 目前在机舱自动化中，对机械设备的控制，主要有电动 自动控制、气动自动控制和液压自动控制。 • 1、电动式：利用电控制的电机、电磁离合器等来推动 机械操纵手柄的电动远距离控制方式。在控制回路的信 号传递、调节作用的运算功能等方面有突出优点，易于 实现计算机控制。但在驱动功率方面不如气动和液压， 管理上较麻烦。 • 2、气动式：通过电气控制装置和气压驱动机械来实现 远距离操纵。