武汉理工大学轮机自动化第9章-船舶主机遥控系统.pdf
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1、第九章船舶主机遥控系统第一节主机遥控系统基本概念第二节主机遥控系统常用的气动元件 第三节车钟系统及操纵部位的转换 第四节 主机遥控系统逻辑控制 第五节主机遥控系统的电气转换装置和执行机构第六节船舶柴油主机气动遥控系统第七节微机控制的主机遥控系统第八节现场总线型主机遥控系统第九节 电控柴油机控制系统第一节主机遥控系统基本概念1.遥控基本概念:离开机旁对主机进行远距离操纵的工作方式。2.集控室遥控:手动遥控轮机员操车,操纵者在远离机旁的集控室,通过必要的操纵及控制设备,依 照主机固有的运行规律,一步、一步地依次进行手操发令,直到主机的运行 状态达到所希望的操作要求为止。主机手动遥控系统结构图3.驾
2、驶台遥控:自动遥控驾驶员操车,操纵人员只需操动一次车钟手柄,自动化设备就会根据主 机当时的运行状态,自动依照主机的操纵规律,实现主机工况的自动控 制与变换,直到主机运行状态同车钟指令完全一致为止。驾驶台控制箱起动停车 换向转速设定操纵系统操纵系统阀箱电磁阀/电开关 气动阀件 液压元件调速器;主机液压 调速器燃油泵齿4条机构一主起动阀 一停油装置换向装置人Y人传令指针应急手柄主机自动遥控系统结构图第一节主机遥控系统基本概念一、系统基本组成1.遥控操纵台2.车钟系统3.逻辑控制单元4.转速与负荷控制单元5.主机气动操纵系统6.安全保护装置二、系统主要功能逻辑程序控制模拟测试情泅 福舱 置77模拟转
3、速停油 逻辑换向逻辑起动与制动 逻辑换向控制-状态检测+操纵系统,停油停油控制阀件-操纵系统。换向控制阀件起动控制操纵系统 起动控制阀件制油蹄看给油里车令转向起动f由量限制蝇I起T速设定转速与负荷控制令速 车转扫气空气限制测速装置转速调节定速 设.转:转速限制率速速转加减速程序负荷限制换向 高压油泵换向装置起动主起动阀停油伺服 连锁装置油门 机构主机转速 A凸轮轴位置等状态监测与安全保护应急停车故障停车应急车令_独立电源-速应急车令安全保护.系统-故障停车 信号故障减速 信号T超速、滑油严重,低压等-T-滑油低压、冷却水高温低压、扫气箱 一知誉二、主机自动遥控系统的主要功能1.操作部位切换功能
4、机旁设有“机旁(LOCAL)”和“遥控(REMOTE)”。集控台设有“集控室(ECR)”和“驾驶台(BR)”o2.逻辑程序控制功能(1)换向逻辑控制:车令与凸轮轴位置是否一致(2)启动逻辑控制:启动条件鉴别(3)重复启动程序控制(4)重启动逻辑控制:应急启动、倒车启动或者重复启动的情况下(5)慢转启动逻辑程序(6)运转中的换向与制动逻辑程序控制正车=倒车:停油换向一制动倒车启动倒车加速制动:前提是换向完成能耗制动:空气分配器工作,主启动阀关闭强制制动:空气分配器工作,主启动阀开启二、主机自动遥控系统的主要功能3,主机的转速与负荷控制功能(1)转速程序控制:发送速率限制和程序负荷(2)转速一负荷
5、控制(3)转速限制临界转速自动避让最小转速限制最大转速限制轮机长手动设定最大转速的限制(4)负荷限制启动油量的设置转矩的限制增压空气压力限制螺旋桨特性限制最大油量的限制二、主机自动遥控系统的主要功能4.安全保护及应急操纵功能(1)安全保护(2)应急操纵机旁应急运行应急运行手动应急运行5.模拟试验功能三、主机遥控系统基本类型1.气动遥控系统:控制逻辑由气动逻辑阀件实现2.电一气遥控系统:控制逻辑由电动逻辑元件实现1)有触点电一气遥控系统:继电器(HITACHI B&W)2)无触点电一气遥控系统:集成电路(AutoChief-3)3.计算机遥控系统:控制逻辑由计算机实现DI FA-31/41 西门
6、子(SIEMENS)RCS-51 西门子(SIEMENS)AutoChief-4(AC4)挪 康(NorControl)4.现场总线型主机遥控系统AutoChief-C20-康斯堡(kongsberg).、逻辑元件:控制气流通断及气体的流动方向(开关元件)1、两位三通阀2、3、4、5、双座止回阀6、联动阀:二位五通阀三位四通阀二位四通阀A(b)图92机械动作二位三通阀结构原理及逻辑符号图3(a)(b)图93气动二位三通阀结构原理及逻辑符号图图9-4各种两位三通阀逻辑符号图图95二位四通阀结构原理及逻辑符号图n图96二位五通阀结构原理及逻辑符号图(a)6PaN人人人人mriNA B75(b)图9
7、-7三位四通阀结构原理及逻辑符号图1.阀体;2.左滑阀;3.弹簧;4.右滑阀;5.倒车信号;6.正车信号;7.连锁信号;A正车换向口;B.倒车换向口;P气源口A81倒车信号c滑阀a ftm n b(a)1 rA nn-B(a)双座止回阀逻辑符号图(b)C联动阀遑辑符号图二、时序元件:对气压信号的变化起延时作用1、单向节流阀2、分级延时阀3、速放阀三、比例元件:输出的气压信号与输入信号成比例变化1、减压阀2、速度设定精密调压阀736(a)(b)图9-9单向节流阀结构原理及逻辑符号图iLra-6$(b)图9-10分级延时阀结构原理及逻辑符号图A:调整开始节流延时的输入信号压力值;B:调整延时时间5
8、(b)图911速放阀结构原理及逻辑符号图图9/2减压阀结构原理及逻辑符号图1 调节螺钉3调压弹簧4膜片5阀座6阀芯7顶杆8通气孔AS(b)AH图9/3转速设定精密调压阀结 构原理及输出特性图1-滚轮;2-顶锥;3-上滑阀;4-进排气球阀;5-下滑阀;6-膜片;7、8、9-弹簧;10-调整螺钉;P-气源;B-输出口;C-通大气端第三节车钟系统及操纵部位的转换一、车钟系统概述车钟系统是实现驾驶台与集控室、驾驶台与机旁之间进行 车令的传送与应答的装置,由驾驶台车钟、集控室车钟和机旁 应急车钟组成。第三节车钟系统及操纵部位的转换根据传送车令的性质,遥控车钟又分为主车种和副车钟。1、主车钟用于传送停车、
9、换向和转速设定等主机操纵命令。2、副车钟 图931主车钟档位示意图用于传送与主机操纵有关的其他联络信息,如备车、完车和海上定速。此外,还有用于传递应急操纵车令的按钮(包括应急停车及越控指令)。第三节车钟系统及操纵部位的转换一、主车钟发讯原理1、气动遥控车钟图932气动遥控车钟原理第三节车钟系统及操纵部位的转换二、主车钟发讯原理1、气动遥控车钟TP图932气动遥控车钟原理及 逻辑符号图第三节车钟系统及操纵部位的转换2、电动遥控车钟-t-10*后退-astern mA一,一L T-,205*0-二二三-一二=二二10*20 30 4 0 50 60 70*手柄位移角度-operating angl
10、e11带定位槽-ested 通-on _断-off y/7/777开关-switch 1通-on _ _.、断-off 开关-switch S2通,一断-off:开关-swi忙弓S3 以(b)图9-3-3指令发送器结构原理和输出特性曲线第三节车钟系统及操纵部位的转换车钟系统组成及操纵部位的转换Jo yst ick Engine t elegra ph Jo yst ickSyst em|INC AHSTOPINC ASPo rt WingBridge Ro o mRemo t e Co nt ro l Syst emSTOPINC AHINC ASSTB WingOrder Print erE
11、ngine Ro o mEngine Co nt ro l Ro o mroB 口 D 口目图93.4车钟系统结构框图第三节车钟系统及操纵部位的转换驾驶台车钟 电位器输出范围Max.Astern 0.5 KQSTOP 2.5QMax.Ahead 4.5 KQ驾驶台遥控装置 模拟量输入17|串行通信集控室AC-4遥隹素统模拟量输出4-20mAJC H.17 4 mA rpm at min.run _ 20 mA rpm at MCR集控室DGS8800e数字调速 器系统模拟量输入用螂量输入4 mA rpm at min.ru i 20 mA rpm at MCR图9-35驾驶台主车令信号及传递举
12、例第三节车钟系统及操纵部位的转换操作部位转换集/驾转换条件t停车,运行时的车令方向一致操作时刻t 无扰动切换L10511或00使854为 01导致854为。ASAH方向一致 停车AH2247P甲IL603/1 L603/2操纵部位转换原举例集控室:集/驾转换PL303BRECA4A30A3必复左推解 854除连惯才候转换操作第四节主机遥控系统的逻辑控制一、换向控制逻辑 二、启动控制逻辑 三、制动逻辑及控制第四节主机遥控系统的逻辑控制一、换向控制逻辑换向操作指通过换向机构将主机的空气分配器、燃油泵和进、排 气凸轮从原来的位置转换到车令要求的位置上,实现主机的正、反转变换Q换向操作的两种情况:停车
13、状态下的换向主机在运行过程中的换向换向逻辑回路的功能:当有开车指令时,根据车令和凸轮轴实 际位置,进行换向鉴别逻辑判断,如果需要换向操作,再进行 换向条件的逻辑判断,符合换向条件,输出换向信号,控制主 机换向。换向完成后,自动取消换向信号,并输出换向完成信 号。第四节主机遥控系统的逻辑控制一、换向控制逻辑换向控制的逻辑包括:换向鉴别逻辑和换向控制条件(一)换向鉴别逻辑换向鉴别逻辑用来鉴别是否需要换向操作,其产生正车或倒车 换向指令。换向鉴别逻辑的条件包括:1.有动车车令;2.车令与凸轮轴位置不一致。如正车令用天表示,倒车令用表示,凸轮轴在正车位用表示,在倒车位用Cs表示,则换向鉴别逻辑表达式可
14、以写成:Yrl=1H,Cs+【s.Ch或:Yrl=IhG+IsG第四节主机遥控系统的逻辑控制一、换向控制逻辑换向控制的逻辑包括:换向鉴别逻辑和换向控制条件(二)换向控制条件换向控制条件是在鉴别逻辑产生换向指令时,判断可否进行换 向操作的条件是否满足,包括:停油条件、转速条件和顶升机构 抬起条件01)停油条件主机的停油控制是由停油逻辑回路输出停油信号,控制停油伺 服器,把油门推向零位。第四节主机遥控系统的逻辑控制一、换向控制逻辑换向控制的逻辑包括:换向鉴别逻辑和换向控制条件(二)换向控制条件换向控制条件是在鉴别逻辑产生换向指令时,判断可否进行换 向操作的条件是否满足,包括:停油条件、转速条件和顶
15、升机构 抬起条件1)停油条件控制主机停油有以下几种情况:车令与凸轮轴位置不一致,换向停油Yrl;车令与主机转向不一致,制动停油Ybu 停车指令,包括正常停车、应急停车和故障停车1st;模拟试验时的停油指令,ST。所以,停油逻辑表达式可以写成:?第四节主机遥控系统的逻辑控制一、换向控制逻辑换向控制的逻辑包括:换向鉴别逻辑和换向控制条件(二)换向控制条件换向控制条件是在鉴别逻辑产生换向指令时,判断可否进行换 向操作的条件是否满足,包括:停油条件、转速条件和顶升机构 抬起条件 得瓦3 Is其71)停油条件:Yrt=Yrl+Ybl+Ist+ST 号控制主机停油有以下几种情况t JL J-T车令与凸轮轴
16、位置不一致,换向停油Yrl;车令与主机转向不一致,制动停油Ybl;与二1停车指令,包括正常停车、应急停车和故障停车,1st;模拟试验时的停油指令,ST。注、停油操作完成,所以,停油逻辑表达式可以写成:?应有反馈信号。为7=(/C+【sCs)+(/R”+【sRs)=/“(c”+R”)+1s(Cs+Rs)第四节主机遥控系统的逻辑控制一、换向控制逻辑换向控制的逻辑包括:换向鉴别逻辑和换向控制条件(二)换向控制条件换向控制条件是在鉴别逻辑产生换向指令时,判断可否进行换 向操作的条件是否满足,包括:停油条件、转速条件和顶升机构 抬起条件Q1)停油条件:%=%+%+2)转速条件转速条件指在主机运行中需要换
17、向时,必须待主机(正常操作 时)转速下降到允许换向的换向转速I1R,或(应急操作时)下降 到应急换向转速IIer时,才可以进行换向操作。第四节主机遥控系统的逻辑控制一、换向控制逻辑换向控制的逻辑包括:换向鉴别逻辑和换向控制条件(二)换向控制条件换向控制条件是在鉴别逻辑产生换向指令时,判断可否进行换向操作的条件是否满足,包括:停油条件、转速条件和顶升机构抬起条件Q _1)停油条件:%=%+%+%+52)转速条件3)顶升机构抬起条件在双凸轮换向的主机中,特别是四冲程中速机,为便于移动凸 轮轴,需要把进排气阀的顶杆抬起,使顶杆下面的滚轮离开凸轮 轴。换向完成后,顶杆下落,使其滚轮落在另一组凸轮片上。
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