轮机自动化课件 第九章

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• 3、液压执行机构：一种是普通的液压缸，产生往复运 动，用于直接开关截止阀；一种是齿轮和齿条的液压缸， 可以产生旋转运动，用于开关蝶阀。 • 4、阀位指示模块：包括微动开关和电阻（电流）式阀 位指示器。微动开关装在开关阀上，用于在到位时停止 油泵，阀位指示器装在开度阀上，可以将阀门的实际开 度转变为标准的电阻（电流）信号（0～1000Ω或者4～ 20mA），用来指示阀门的开度和控制油泵。 • 阀门电液分散控制系统采用与液压集中控制系统 完全不同的控制模式，采用分散控制，各个控制单元彼 此互不相关，一个控制单元损坏不会影响其它控制单元 的工作，可靠性得到极大提高。另外，液压控制单元采 用集成制造工艺，不存在管路，系统中油液较少，基本 集大轮机自动化 上不存在漏泄，污染很小。
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• 3、彩色显示器 • 显示器为高密度彩色显示器，用来 显示所有的图形、数据、报表和报警等。 • 4、打印机 • 打印机用来打印所需的数据、表格， 尤其能打印各种配载方案，装卸货报表， 以便归档保存。
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• 5、传感器 • 传感器的测量区域及参数包括压载舱的液位； 船舶吃水；船舶液货舱的液位、温度、压力等。 大部分船舶压载舱液位的测量都选择在压载舱底 部安装一个压力传感器，而船舶吃水测量传感器 有三种安装方式，即二点吃水测量、三点吃水测 量、四点吃水测量。
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第九章 阀门遥控及液舱遥测系统
阀门遥控系统主要用于监控船舶压载水系 统、舱底水系统以及货油装卸系统等管路上的 遥控阀门状态。 • 液舱遥测系统主要用于监测船舶各压载舱、 淡水舱液位以及船舶吃水状态，对于新造液货 船舶，液舱遥测系统不仅需要监测液舱内的液 位，还要随时监测舱内的温度、气体压力、液 货密度、重量等参数，以确保船舶装卸与航行 的安全和液货质量。
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液货舱由于要求监测舱内的液位、温度和 气压，传感器的布置主要有压力传感器方式和 雷达式两种典型的布置方式。 • （1）压力传感器方式 • 一个液舱内装有三个压力/温度传感器，三 个传感器组合可测得舱内的液位、温度、气压 和密度。顶部传感器装在液舱的顶部，测量舱 内的气压和气体温度。底部传感器装在液舱后 壁离底部60mm处，测量舱内的液位和温度。
• 二、液舱遥测系统的组成与原理
一般液舱遥测系统由信号处理单元、操作单元、显示器、打印机、 压力／温度传感器等组成。
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• 1、信号处理单元 • 信号处理单元的主要功能是根据操作单元 的指令，依次扫描每个舱的传感器信号，通过 接口板进入控制器进行信号判别处理，计算后 送入操作单元。同时，还根据采得的信号，对 传感器标定自检，确保送入操作单元的信号有 效。如发现信号异常，则给出传感器或电缆异 常的报警信号，以确保系统的安全运行。
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• 电液控制器主要由以下四个模块组成：
• 1、动力模块：包括微型电机、微型径向柱塞泵、溢流 阀、单向阀、油箱。微型电机可以选择单向工作或正反 转工作，对于单向工作，在系统中，增设换向电磁阀， 用于改变液压油流向，正反转工作的电机则可以省去换 向阀，而通过改变电机正反转来实现油流向的改变。 液压泵主要有径向柱塞式变量泵以及定量泵，变量 泵可以调节液压油流量，进而改变阀门启闭的时间。油 箱为全封闭式，溢流阀和单向阀组可以保证管路在油泵 停止工作时也充满油液。 • 2、安全保护模块：包括压力开关以及安全阀组。如果 由于阀门卡死，则必然导致开关阀门时压力升高，达到 调定压力时，压力开关动作，电机停止运转。安全阀组 在压力异常升高时开启，压力油直通油箱，达到安全保 护作用。
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第一节 阀门遥控系统
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阀门遥控系统的阀门驱动方式一般有电动、液压、 气动三种。目前船舶阀门遥控系统主要采用液压方式。 • 一、阀门遥控系统的功能 （1）阀门遥控：根据操作人员的要求，实现船舶所有系 统所属遥控阀门、泵等设备的遥控操作； （2）阀门状态监测：实时监测显示遥控阀门的开关状态， 对有开度控制要求的阀门实现阀门开度显示； （3）故障检测：系统运行后将循环执行主程序和自检程 序，一方面，显示系统的各种数据信息和报警信息， 另一方面，检测硬件电路和各个输入输出设备，当发 生硬件故障时，该系统能指示有关信息，提供维护依 据。
• 第二节 液舱遥测系统 • 一、液舱遥测系统的功能 （1）液舱遥测：随时监测各个液体舱室的液位、 温度、气体压力等变化情况；自动测量油船油舱 油液密度，计算液体体积、重量；测量船舶吃水。 （2）稳性数据：模拟计算船舶各种装载状态下船 舶吃水、船体重心、船体稳心、排水量等各种稳 性数据；实时计算船舶当前装载条件下船舶吃水、 船体重心、船体稳心、排水量等各种稳性数据。 （3）故障检测：系统运行后将循环执行主程序和 自检程序，一方面，显示舱室内的各种数据信息 和报警信息，另一方面，检测硬件电路和各个输 入输出设备，当发生硬件故障时，该系统能指示 集大轮机自动化 有关信息，供维护人员提供依据。
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• 液位测量公式为：
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Pb Pt L D DB1
L为液位；Pb为底部传感器受压；Pt为顶部传感 器受压；D为液货密度；DB1为底部传感器至舱底距 离。 • 上部传感器装在液舱后壁的上部，用以测量舱内 的液位、温度。当液面高于上部传感器时，就可与底 部传感器组合测量液货的实际密度。 • 实际密度的测量公式为： Pb Pu Dc DB 2 DB1 • • Dc为实际密度；Pu为上部传感器受压；DB2为上 部传感器至舱底的距离。 Pu Pt • 液位测量公式还可表示为： L Dc DB 2 集大轮机自动化 •
• （2）雷达方式 • 雷达测量器装在甲板上。现代液货船不仅 要知道液舱内的液位，还要知道温度和气压， 因此除了雷达测量器外还要在舱内安装温度探 头及其保护管和舱内气体压力传感器。雷达测 量器需布置在离舱内的结构件尽量远的地方， 以避免干扰波的影响，并在相应的舱底要留出 约1米直径的平整面积，以确保雷达波能直接反 射至雷达测量器。 • 液位测量公式为： C L • 2T C为雷达波速；T为雷达波从测量器运动至 集大轮机自动化 液面的时间。
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• 二、阀门液压集中控制系统
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阀门遥控液压原理图
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操作人员通过控制电磁换向阀，进而改变进 入液压执行机构液压油流动的方向，达到控制阀 门开闭的目的。当电磁阀两端电磁铁均断电，阀 芯处在中位时，液压锁可将液压执行机构两端油 路无泄漏封闭，锁住阀门。 • 在阀位指示器上装有两个微动开关，当阀门 处在全开或者全闭位置时，阀位指示器上的摆动 杆压合相应的微动开关，使电液控制箱上的阀门 状态指示灯亮。 • 在泵站中通常装有气囊式储能器，与单向 阀、压力继电器构成保压回路，以补充系统的内 泄漏，并且在液压泵出现故障时作为应急油源。
• 三、传感器的安装
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第三节 阀门遥控与液舱遥测系统的管理要点
• 一、阀门遥控系统的管理要点 • 1、阀门液压集中控制系统的管理要点 （1）每次气动液压泵前，应该检查油箱中的油位情况，注意油的 颜色，粘度是否正常，检查阀门的开启和关闭情况是否正确，防 止因阀门的误操作而损坏设备。 （2）起动液压泵后：注意倾听声音是否正常，检查油压是否正常， 系统是否存在漏油：通过观察滤器压差指示来判断滤器是否脏堵。 （3）对于液压管路中的阀门应该注意操作方法，采用缓慢开、关 阀门的方法，尽量减少液压冲击，从而保护液压管路。 （4）注意控制液压油的污染，滤器定期清洗，补油时应该对新油 过虑后再加入油箱。 （5）对于泵站中有蓄能器的，一般每半年检查一次蓄能器的气压， 当压力不足时必须及时补气。 （6）定期检查液压泵站，采用专门的油泵及清洗油对管路进行清 洗。
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• 2、阀门电液分散控制系统的管理要点
• 阀门电液分散控制系统采用分散控制，各控制单 元彼此之间互不相连，一个控制单元的损坏不会影响 其它控制单元的工作，可靠性提高。控制单元采用集 成制造工艺，不存在管路，系统中油液较少，基本上 不存在漏泄，工作时油液形成闭式循环，不与外界接 触，有效防止灰尘、污染物、空气、化学物质侵入系 统，所以阀门电液分散控制系统中的液压部分基本上 不需要日常保养，集成化的模块式结构使得单元互换 性强，也使系统可维修性增强，当某一个控制单元发 生故障时，可以十分方便的采用备件进行更换。在管 理中只需加强电器部分的保养，防止电气设备浸水或 者产生过压而造成损坏。
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• 二、液舱遥测系统的管理要点
（1）经常调整各传感器的零点，使显示数据更加准确， 每次调整零点后要进行备份，以防止信息丢失。 （2）各舱室在装入液体物质前应经常仔细检查各传感 器的连接及密封情况，防止因密封不好造成传感器不 能正常工作或损坏。 （3）对于上位监控机，应该严格按照说明操作，不要 按与系统无关的各功能键、组合控制键，虽然系统有 很大的容错功能，但也有限度，乱操作有可能造成死 机或不可预测的结果。 （4）保证至少有一套系统软件的备份，一旦系统文件 丢失或出现其它事故，可以尽快恢复。 （5）在进行其它维修工作时应该注意保护通讯电缆， 集大轮机散控制系统 • 阀门电液分散控制系统是目前最为广泛应用 的新型阀门控制系统。系统一般由上层控制设备、 独立的电液控制器、阀门等组成。上层控制设备 发出控制指令，控制电液控制器中的电机或者电 磁阀，进而改变液压油流进液压执行机构的流向， 达到阀门开闭的目的。同时，阀位指示器将阀门 的实际状态反馈至上层控制设备，通过指示灯显 示阀位状态。 • 电液控制器将电机、液压泵、控制附件等集 成在一起，装在每个遥控阀门上，由电信号直接 控制电机正反转或电磁阀通位来控制阀门的开关。
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• 2、操作单元 • 通常操作单元为一台特制的船用PC兼容 机或者工业PC，配备工业键盘、鼠标和显示 器。基于Windows操作系统和TCP／IP局域网 络协议，安装有液舱遥测系统监控软件，人机 界面采用层次化、模块化设计，切换界面可以 得到所有监测数据，简单易懂，利于船上操作 人员上机操作。