船舶机舱自动化

船舶机舱自动化

摘要：本论文结合电站自动化系统和主机遥控系统应用实例，依据船舶自动化系统设计经验以及沪东厂

成功建造的各型船舶，就船舶机舱自动化现状、功能和特性、现行规范对自动化船舶分级及入级设计要求、主要配置的监测、报警、辅机的遥控操作和自动切换以及自动化系统的试验、验收等进行了综述；较好地总结了船舶自动化系统的设计规律，基本理顺了船舶自动化系统设计思路，可以指导今后的船舶自动化造船设计工作。并以此为基础，关注船舶电气自动化的新技术及发展方向。并进而展望未来船舶自动化发展趋势，紧跟电气自动化的发展潮流，以适应现代的船舶造船设计之需要。使我们的造船设计水平再上新台阶，并为我国建造高水平的船舶作出贡献。

关键词:电站自动化系统电站监控主机遥控系统监测报警

一机舱自动化发展及现状介绍：

舰艇装备武器、观导、通信系统的自动化、电子程控化是衡量舰艇现代化程度的主要尺度，而机舱自动化是当代舰船共同研发的课题。然而，由于舰船使用任务的差异，受其战术技术要求或和技术经济指标的制约，在船舶自动化设计上也会有不同的定位和取向。

舰艇机舱自动化设置的目的在于避免和防止船员判断和操作失当，贻误战机，其次为减轻船员大量重复体力消耗，进而提高其战斗力和生命力。民用船舶机舱自动化除安全可靠因素外，尤以追求船舶运行的经济性为目的。

从本世纪50年代机电设备单元(或单机)自动化在舰船上大量采用，1961年日本建成“金华山丸”号，实现机舱集中控制和驾驶室遥控主机，成为世界上第一艘自动化船。60年代中期发展无人值班机舱，出现了第二代自动化船，如1964年日本为丹麦建造的“赛灵月”号(SELEM DAM)65型油船。该船除了机舱集中控制和驾驶室遥控主机外，还有火灾探测及自动灭火装置。在机舱、驾驶室和船员居住区之间设有通信和报警装置。其后，各国船级社陆续出台了满足不同程度自动化分级的一人或无人值班机舱船舶的技术标准，从而使舰船机舱自动化纳入规范化。

1.1、机舱自动化目前配置及其主要系统：

1.主推进装置自动化系统；

2.主柴油发电机组及电站自动化系统；

3.应急柴油发电机组自动化系统；

4.艏侧向推进装置遥控系统；

5.舰船自动减摇鳍/减摇水舱系统；

6.探火、易燃易爆气体探测、浸水报警、消防灭火等损害管制系统；

7.甲板机械自动化系统；

8.冷藏、空调、通风、辅锅炉或废气热油锅炉自动化系统；

9.焚烧炉、舱底水、生活污水、油净化器等环保设备自动化系统；

10.CO2/N2气等、惰性保护气体发生器系统；

11.离子膜海水制淡系统；

12.液货/干货(横向、纵向、垂直)补给系统；

13.直升飞机支援系统；

14.燃油/滑油输送阀控系统；

15.疏水/压载阀控系统；

16.液货阀控系统；

17.全船监测报警、打印系统；

18.冷藏集装箱控制监测系统；

19.其它辅助系统-传令、呼叫、时钟、监护等。

以上，各系统在舰船上的配置、在船东订货技术规格书有不同约定，每一系统一经设置，就必须满足有关船级社的规范。

1.2机舱自动化设备配置及其功能特性：

机舱自动化设备各系统在舰船上的配置特性，取决于各独立系统的要求一般均在船东技术规格书和/或在船级社规范中有明确规定。现以主推进装置自动化系统为例，描述如下:

1.三级操作功能:在机旁、主机集控室、驾驶室进行应急手动控制、全自动、半自动遥控；

2.优先控制功能:机旁优先集控室、集控室优先驾驶室；

3.主要操控装置布点:机旁控制板(LOP)、主机集控台(ECC)、驾驶室控制台(WHC)、桥楼舷翼控制台(BWC)；

4.安全保护功能:应独立于控制和报警系统，以保证主推进装置连续安全运行；

5.联锁功能:主推进装置的起动控制电路一般设有如下联锁环节:

(1)盘车机脱开；

(2)预润滑滑油压力不低于设定值；

(3)CPP处于零位；

(4)PTO离合器位置正常；

(5)安全停机、应急/正常停机信号有效；

(6)阻塞/备便开关处于备便(Ready to start)位置；

(7)PLC程控器等电子器件和供电电源正常有效；

(8)主机转速处于点火速度以上，完成起动过程。

6.自动跨越船舶共振区功能:当主机转速临界船舶共振点，会引起不允许的共振现象。自动系统一般设有自动跨越该共振区的保护功能；

7.越控功能:为确保舰船安全，即使主推进装置安全系统发出停机指令，在WHC上还设有“越控”按钮(overrid push button)，以便实施“弃车、保船”效能；

8.应急停机功能:在LOP、ECC、WHC等处设有“应急停机”按钮，万一当自控系统保护装置失效时，实施人工手动保护停机；

9.监测报警功能:监测、控制和安全系统监测参数越限，分为“报警”、“减速”和“停机”三级程序保护，并延伸至WHC和船员住舱等处报警；

10.报警和制表打印功能:设有报警打印机和制表打印机，军用舰船一般还设有车令打印记录装置；

11.彩色CRT或LCD显示功能:CRT(Cathode Ray Tube)彩色阴极射线管有逐渐被LCD(Liquid Crystal Display)彩色液晶显示器所取代的趋势。显示方式有模拟式、光柱式、文字符号图象

式、快闪/慢闪/平光闪现式；

12.指令传送功能:作为“自动控制”，“半自动控制”的应急措施。由船长在WHC发出操纵指令，ECC和/或LOP执行指令并复令给WHC，实施人工手动应急操机；

13.主机通信功能:对双机或多机双桨舰船，主推进控制系统的微机除能按照人工设定的最佳经济曲线(主机转速-可调桨螺距-输出功率)自动控制外，还设有参数通信功能，变双手柄操机为单手柄操双机或多机成为可能。简化双机或多机负荷匹配平衡过程；

14.声光组合报警器:一般在机舱设有若干个声光报警器，组合有如下报警功能；

(1)主推进器自控系统报警；

(2)电站辅机等系统报警；

(3)通用报警(弃船逃生)；

(4)火警（探火器动作2分钟后）报警；

(5)CO2灭火（人员撤离现场）报警；

(6)电话(自动电话、损管电话)召唤呼口；

(7)传令钟指令呼叫；

对不同系统的报警或呼叫信号，可以发出3组不同频率的声响和闪光信号,当值守人员应答后，闪光信号由快闪变慢闪，声响信号停止，报警、召唤信号消失后，光闪停比；

15.值守人员监护、呼叫装置-冷库呼救、病房医务监护呼叫、值守人员( Dead man watch alarm)监护、锚机和消防泵过载/故障报警等；

16.UPS不间断电源-按船级社配置供机舱自动化系统的不间断电源应满足断电后连续使用15分钟的要求。

二电站自动化系统

1 船舶电站是船舶的重要组成部分，而电站自动化是船舶自动化的主要内容之一。电站运行的可靠性、经济性及自动化程度对保证船舶安全、经济航行具有重要意义。随着船舶向大型化和多功能化发展，对船舶电站提出的要求也越来越高，因而船舶电站在近几十年中有了很大的发展，其发展的突出标志是自动化。

电站自动化系统，它应包含三大部分，即安全保护系统、自动控制系统和自动监测报警记

录系统。

船舶电站安全保护系统又可分为原动机安全保护和电力系统安全保护。

电力系统安全保护一般来说主要包括如下几种:

(1)过载保护

(2)定子绕组内部短路保护