《輪機(jī)自動(dòng)化》數(shù)字化教材項(xiàng)目四任務(wù)二

1、項(xiàng)目四 船舶機(jī)艙監(jiān)測與報(bào)警系統(tǒng)【項(xiàng)目描述】機(jī)艙監(jiān)測與報(bào)警系統(tǒng)能提高機(jī)艙各種設(shè)備工作的可靠性，是輪機(jī)自動(dòng)化的重要組成部分，也是現(xiàn)代化船舶實(shí)現(xiàn)無人機(jī)艙必不可少的基本條件。對(duì)機(jī)艙監(jiān)測與報(bào)警系統(tǒng)的操作、維護(hù)和管理是輪管人員必須掌握的基本技能。曲軸箱油霧濃度監(jiān)視器是保證柴油機(jī)安全運(yùn)行的重要設(shè)備。通過本項(xiàng)目的學(xué)習(xí)，學(xué)員應(yīng)達(dá)到以下要求：一、知識(shí)要求1、 熟悉機(jī)艙監(jiān)測與報(bào)警系統(tǒng)的類型、組成及主要功能；2、 熟悉單元組合式監(jiān)測與報(bào)警系統(tǒng)的組成、特點(diǎn)和工作原理；3、理解網(wǎng)絡(luò)型監(jiān)測與報(bào)警系統(tǒng)的組成和工作原理；4、熟悉曲軸箱油霧濃度監(jiān)視系統(tǒng)的功能、特點(diǎn)和工作原理。二、能力要求1、能進(jìn)行機(jī)艙監(jiān)測與報(bào)警系統(tǒng)的基本操作；2

2、、熟悉模擬量參數(shù)和開關(guān)量參數(shù)的調(diào)整方法；3、能分析單元組合式監(jiān)測與報(bào)警系統(tǒng)中報(bào)警控制電路的工作原理；4、能表述網(wǎng)絡(luò)型監(jiān)測與報(bào)警系統(tǒng)的特點(diǎn)和維護(hù)保養(yǎng)事項(xiàng)；5、能比較MARK 5和MARK 6油霧濃度監(jiān)視系統(tǒng)的異同之處。三、素質(zhì)要求1、養(yǎng)成善于動(dòng)腦、勤于思考、及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題的學(xué)習(xí)習(xí)慣；2、提高理論聯(lián)系實(shí)際的能力，培養(yǎng)善于分析和解決工程實(shí)際問題的能力；3、培養(yǎng)理性思維能力和科學(xué)求實(shí)的精神；4、培養(yǎng)學(xué)習(xí)新技術(shù)的能力，增強(qiáng)創(chuàng)新意識(shí)。【項(xiàng)目實(shí)施】任務(wù)二 單元組合式監(jiān)測與報(bào)警系統(tǒng)一、學(xué)習(xí)目標(biāo)1、熟悉單元組合式機(jī)艙監(jiān)測與報(bào)警系統(tǒng)的組成與工作原理。2、掌握單元組合式監(jiān)測與報(bào)警系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)定及調(diào)整方法。二、學(xué)習(xí)任務(wù)

3、本項(xiàng)目的主要任務(wù)是掌握單元組合式機(jī)艙監(jiān)測與報(bào)警系統(tǒng)的基本概念。三、背景知識(shí)單元組合式集中監(jiān)測與報(bào)警系統(tǒng)采用連續(xù)監(jiān)測工作方式，其優(yōu)點(diǎn)在于報(bào)警電路相對(duì)獨(dú)立，更換電路板比較方便，系統(tǒng)可靠性較強(qiáng)，但系統(tǒng)龐大且工作速度緩慢。圖4-2-1 單元組合式系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖單元組合式集中監(jiān)測與報(bào)警系統(tǒng)是按各功能環(huán)節(jié)來設(shè)計(jì)的，它將完成一個(gè)或幾個(gè)功能的電路做在一塊印刷電路板上，以構(gòu)成一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的單元（只有極少數(shù)單元采用幾塊印刷線路板），然后根據(jù)不同的要求將所需的功能單元組合起來，組成一個(gè)完整的系統(tǒng)。單元組合式監(jiān)測與報(bào)警系統(tǒng)由分布在機(jī)艙的各種傳感器、報(bào)警控制單元、閃光源、自檢單元、顯示單元、打印記錄單元、延伸報(bào)警單元、

4、三分鐘失職報(bào)警控制單元、延伸報(bào)警箱、主電源和應(yīng)急電源等組成。系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)框圖如圖4-2-1所示。圖4-2-1 單元組合式系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖1、 故障報(bào)警原理在單元組合式集中監(jiān)測與報(bào)警系統(tǒng)中，故障報(bào)警主要有報(bào)警控制單元來控制，使用較多的是開關(guān)量報(bào)警控制單元和模擬量報(bào)警控制單元，下面分別對(duì)這兩種報(bào)警控制單元的組成及工作原理作一介紹。（1）開關(guān)量報(bào)警控制單元開關(guān)量報(bào)警控制單元由輸入回路、延時(shí)環(huán)節(jié)和邏輯判斷環(huán)節(jié)組成，如圖4-2-2所示。其中輸入回路較簡單，主要將開關(guān)量傳感器給出的觸點(diǎn)斷開信息轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的故障電平(“0”或“1”)或者在接受到“試驗(yàn)（TEST）”信號(hào)后輸出故障電平，以模擬監(jiān)測故障。延時(shí)環(huán)節(jié)用

5、來延時(shí)輸出故障電平，完成延時(shí)報(bào)警功能，以避免誤報(bào)警。邏輯判斷環(huán)節(jié)是其控制部分，常由門電路和觸發(fā)器組成，或者由繼電器組成，主要完成邏輯運(yùn)算和狀態(tài)記憶。它根據(jù)延時(shí)后的開關(guān)量傳感器的狀態(tài)信息報(bào)警閉鎖信息及消閃指令信息，進(jìn)行邏輯判斷，以控制故障指示燈的狀態(tài)，啟動(dòng)聲響報(bào)警，輸出分組延伸報(bào)警及控制故障打印。圖4-2-2 開關(guān)量報(bào)警控制單元組成原理圖在監(jiān)測點(diǎn)參數(shù)處于正常范圍時(shí)，開關(guān)量傳感器的觸點(diǎn)閉合，輸入回路不輸出故障電平，因此故障指示燈處于熄滅狀態(tài)，并且不啟動(dòng)聲響報(bào)警、分組報(bào)警及故障打印。這時(shí)若按“試燈”按鈕，故障指示燈亮，否則表示指示燈損壞，需更換。當(dāng)檢測設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，其相關(guān)參數(shù)越限時(shí)，開關(guān)量傳感器觸

6、點(diǎn)斷開，經(jīng)輸入回路轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的故障電平V。V經(jīng)延時(shí)后輸出故障報(bào)警電平VA至邏輯判斷環(huán)節(jié)。邏輯判斷環(huán)節(jié)在無報(bào)警閉鎖的情況下：控制故障指示燈間斷亮閃，即進(jìn)入快閃狀態(tài)；發(fā)出聲響報(bào)警啟動(dòng)信號(hào)至警報(bào)警器控制單元，使機(jī)艙內(nèi)的電笛聲響，旋轉(zhuǎn)燈閃爍，集控室內(nèi)的蜂鳴器蜂鳴，進(jìn)入聲響報(bào)警狀態(tài)；在機(jī)艙無人值班的情況下，輸出分組報(bào)警信號(hào)至延伸報(bào)警控制單元，由延伸報(bào)警控制單元?dú)w類分組后把機(jī)艙報(bào)警延伸至駕駛室監(jiān)視屏、公共處所、輪機(jī)長和值班輪機(jī)員的房間，實(shí)現(xiàn)分組延伸報(bào)警；對(duì)重要監(jiān)視點(diǎn)，輸出故障打印觸發(fā)信號(hào)至故障打印單元，自動(dòng)打印故障日期、故障設(shè)備名稱或代號(hào)及內(nèi)容，整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)入故障報(bào)警狀態(tài)，同時(shí)啟動(dòng)三分鐘失職報(bào)警的計(jì)時(shí)。值班

7、輪機(jī)員在獲悉機(jī)艙故障報(bào)警后，首先在延伸箱按應(yīng)答按鈕，使延伸報(bào)警聲平靜，但延伸箱應(yīng)答不能使機(jī)艙報(bào)警聲停止，也不能復(fù)位三分鐘失職報(bào)警計(jì)時(shí)。因此，值班輪機(jī)員必須在三分鐘內(nèi)到達(dá)集控室，按消聲應(yīng)答按鈕，使之在停止聲響報(bào)警的同時(shí)復(fù)位三分鐘失職報(bào)警。由于報(bào)警控制單元僅僅用來啟動(dòng)聲響報(bào)警，聲響報(bào)警控制單元一旦被啟動(dòng)后，將記憶這一狀態(tài)，直至接受到消聲信號(hào)，才復(fù)位記憶單元，停止聲響報(bào)警。因此，消聲信號(hào)僅作用于聲響控制單元，而不影響報(bào)警控制單元。為此，值班輪機(jī)員必須根據(jù)故障指示燈的閃爍情況，了解設(shè)備故障內(nèi)容，然后按“消閃”按鈕。邏輯判斷環(huán)節(jié)在接受到消閃信號(hào)后，根據(jù)傳感器狀態(tài)，在通常報(bào)警情況下，使故障指示燈從快閃切換

8、成常亮狀態(tài)，以記憶故障狀態(tài)。這一狀態(tài)一直維持到故障排除，監(jiān)視點(diǎn)參數(shù)恢復(fù)正常，傳感器觸頭重新閉合，邏輯判斷環(huán)節(jié)才使故障指示燈從常亮切換成熄滅，回到正常狀態(tài)。若在值班輪機(jī)員消閃前，監(jiān)視點(diǎn)參數(shù)因自動(dòng)切換作用，已經(jīng)自行恢復(fù)正常，傳感器觸點(diǎn)重新閉合，邏輯判斷環(huán)節(jié)將自動(dòng)控制故障指示燈從原來的快閃切換成慢閃狀態(tài)，以記憶原報(bào)警狀態(tài)，進(jìn)入短時(shí)故障報(bào)警狀態(tài)。這時(shí)若按下“消閃”按鈕，故障指示燈將熄滅，回到正常狀態(tài)。但這并不意味著被切換下來的故障設(shè)備的故障已排除，輪機(jī)員必須及時(shí)修復(fù)切換下來的故障設(shè)備，予以備用。為了檢查報(bào)警系統(tǒng)是否正常，可把試驗(yàn)開關(guān)撥至“試驗(yàn)”位置，輸入回路接受到“試驗(yàn)”信號(hào)后即刻輸出故障電平V，以模

9、擬監(jiān)視點(diǎn)參數(shù)越限傳感器觸點(diǎn)斷開狀態(tài)。因此，經(jīng)延時(shí)后，邏輯判斷環(huán)節(jié)將進(jìn)入報(bào)警狀態(tài)，否則說明該報(bào)警通道的報(bào)警控制單元有故障，或者該報(bào)警通道的報(bào)警被閉鎖。利用“試驗(yàn)”開關(guān)可進(jìn)行通常故障報(bào)警試驗(yàn)，也可進(jìn)行短時(shí)故障報(bào)警試驗(yàn)。開關(guān)量報(bào)警通道的報(bào)警設(shè)定值是由傳感器設(shè)定的。例如，對(duì)于主機(jī)滑油低壓自動(dòng)減速的報(bào)警，采用壓力繼電器（如YWK-50-C型壓力開關(guān)）時(shí)，若要求滑油壓力低于0.17MPa時(shí)報(bào)警 (及系統(tǒng)保護(hù)動(dòng)作)，0.22MPa時(shí)撤銷報(bào)警，則報(bào)警設(shè)定值就是壓力傳感器的下限設(shè)定壓力(0.17MPa)，幅差應(yīng)調(diào)整為0.05MPa。需要注意的是調(diào)整報(bào)警回差應(yīng)適量，不可太大，也不可太小。若報(bào)警回差調(diào)整過小會(huì)出現(xiàn)被

10、監(jiān)視的參數(shù)在報(bào)警值附近波動(dòng)情況下發(fā)生頻繁報(bào)警。反之，若調(diào)整過大，則可能使被監(jiān)視參數(shù)在恢復(fù)正常時(shí)仍無法撤銷報(bào)警，致使被監(jiān)視參數(shù)再次越限時(shí)不能發(fā)出報(bào)警。在上限報(bào)警時(shí)，因報(bào)警值為下限設(shè)定值與回差值之和，所以回差值的調(diào)整還將影響其報(bào)警值。（2）模擬量報(bào)警控制單元模擬量報(bào)警控制單元主要由測量回路、比較環(huán)節(jié)、延時(shí)環(huán)節(jié)、邏輯判斷環(huán)節(jié)和顯示環(huán)節(jié)組成，如圖4-2-3所示。圖中，測量回路用來把模擬量傳感器發(fā)送的模擬量信息 (如熱電阻的阻值)變換成相應(yīng)的電壓信號(hào)，以作為監(jiān)測點(diǎn)參數(shù)的測量值，并在模擬量傳感器開路或短路時(shí)（測量值超出其正常測量范圍），向自檢單元發(fā)送傳感器故障信號(hào)，以控制系統(tǒng)進(jìn)入系統(tǒng)故障報(bào)警狀態(tài)。比較環(huán)節(jié)

11、用于故障鑒別，它將測量值與報(bào)警電位器設(shè)定的報(bào)警值進(jìn)行比較。若越限，則輸出故障電平至延時(shí)環(huán)節(jié)。比較環(huán)節(jié)常由比較器、報(bào)警值設(shè)定電位器組成。顯示環(huán)節(jié)顯示測量值，需要說明的是在單元組合式系統(tǒng)中，各模擬量監(jiān)視通道的測量回路都是將其監(jiān)視參數(shù)轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的電壓信號(hào)，例如主機(jī)氣缸套冷卻水溫度監(jiān)視通道把0100溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成l5V的電壓信號(hào)，而主機(jī)排煙溫度監(jiān)視通道則將01000的溫度信號(hào)也轉(zhuǎn)換成15V的電壓信號(hào)等。因此，為確保顯示值與實(shí)際測量值相符，通常在送出顯示信號(hào)的同時(shí)，由識(shí)別環(huán)節(jié)發(fā)送表示本通道的量程識(shí)別信號(hào)、正負(fù)號(hào)識(shí)別信號(hào)、小數(shù)點(diǎn)識(shí)別信號(hào)以及單元量綱識(shí)別信號(hào)，以使顯示單元能正確選擇相應(yīng)的量程系數(shù)、正負(fù)號(hào)、小

12、數(shù)點(diǎn)位數(shù)和顯示參數(shù)的單位。模擬量報(bào)警控制單元中的延時(shí)環(huán)節(jié)和邏輯判斷環(huán)節(jié)與開關(guān)量報(bào)警控制單元中的環(huán)節(jié)完全相同。但不是所有的模擬量報(bào)警控制單元都設(shè)置延時(shí)環(huán)節(jié)，延時(shí)環(huán)節(jié)僅僅用于需要延時(shí)報(bào)警的監(jiān)測通道中。當(dāng)報(bào)警系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，可借助功能試驗(yàn)來查找故障的部位，若把功能試驗(yàn)開關(guān)撥至“試驗(yàn)”位置，若某監(jiān)測通道不能進(jìn)入報(bào)警狀態(tài)，則可能是該通道的報(bào)警控制板有故障。這時(shí)可利用更換備件板或交換插板的方法來確定故障部位。圖4-2-4 模擬量報(bào)警控制單元組成原理圖2、由集成電路組成的開關(guān)量報(bào)警控制單元圖4-2-5 WE-2型集成電路組成的開關(guān)量報(bào)警控制單元電路原理圖圖4-2-5所示為WE-2監(jiān)測與報(bào)警系統(tǒng)中的開關(guān)量報(bào)警

13、控制單元電路原理圖。圖中，端子30、28是由傳感器送來的故障檢測的開關(guān)信號(hào)，在參數(shù)沒有越限處于正常工作狀態(tài)時(shí)，其開關(guān)閉合，端子30處于低電平。端子17是功能測試輸入端，不進(jìn)行功能測試時(shí)是高電平，這時(shí)P點(diǎn)是“1”信號(hào)不發(fā)聲光報(bào)警。當(dāng)所檢測的參數(shù)越限時(shí)，開關(guān)斷開，端子30對(duì)地?cái)嗦?，運(yùn)算放大器A1的反相輸入端為高電平，A1輸出“0”信號(hào)，經(jīng)反相為“1”信號(hào)。這時(shí)12V電源經(jīng)電位器向電容C2充電，使運(yùn)算放大器A2同相端電壓不斷升高，當(dāng)它升高到比加在反相端預(yù)先調(diào)好的比較電壓還高時(shí)，A2翻轉(zhuǎn)輸出“1”信號(hào)。從電容C2電充電開始到A2輸出“1”信號(hào)這段時(shí)間就是報(bào)警的延時(shí)時(shí)間，可在230s 內(nèi)調(diào)整。端子10是

14、報(bào)警閉鎖指令輸入端，沒有閉鎖指令為高電平。于是與非門Y2的輸出，即P點(diǎn)為0信號(hào)。經(jīng)導(dǎo)通的二極管使端子8為低電平，輸出一個(gè)分組報(bào)警信號(hào)送至延伸報(bào)警控制單元(該插件板可提供兩組參數(shù)檢測通道)，同時(shí)由端子7輸出一個(gè)故障打印信號(hào)。由于Y2輸出“0”信號(hào)，故與非門Y3輸出“1”信號(hào)，由C3和R3 組成的微分電路將產(chǎn)生一個(gè)正的尖峰脈沖信號(hào)，經(jīng)與非門Y4輸出一個(gè)負(fù)的尖峰脈沖。一方面經(jīng)端子9去觸發(fā)聲響報(bào)警器發(fā)出聲響報(bào)警信號(hào)，同時(shí)RS觸發(fā)器的S端得到一個(gè)負(fù)脈沖信號(hào)，若無手動(dòng)復(fù)位信號(hào)，端子16為低電平，經(jīng)反相應(yīng)為高電平，未按確認(rèn)按鈕ST時(shí)，R端為“1”信號(hào)，于是觸發(fā)器輸出端Q=“1”，打開與非門Y6，由端子13送

15、來的閃光脈沖信號(hào)經(jīng)Y6輸出，使I點(diǎn)得到高、低電平交替進(jìn)行脈沖信號(hào)。晶體管T1和T2組成功率放大器，當(dāng)I點(diǎn)高電平時(shí)，晶體管T1導(dǎo)通，在射極電阻上取壓降，晶體管T2的基極是高電平而導(dǎo)通，報(bào)警指示燈亮。當(dāng)I點(diǎn)為低電平時(shí)，晶體管T1截止，晶體管T2基極為低電平也截止，報(bào)警指示燈滅。所以當(dāng)I點(diǎn)為高低電平交替變化時(shí)，會(huì)使晶體管T1和T2交替地同時(shí)導(dǎo)通或截止，報(bào)警指示燈RL閃光，并由端子6輸出到外接的報(bào)警指示燈。當(dāng)輪機(jī)人員下到集中控制室確定監(jiān)視點(diǎn)故障時(shí)，要按確認(rèn)按鈕ST。這時(shí)，RS觸發(fā)器的R端要出現(xiàn)一個(gè)負(fù)脈沖信號(hào)，而S端已為“1”信號(hào)，于是把RS觸發(fā)器的輸出端置“0”狀態(tài)封鎖Y6，由端子13來的閃光脈沖信號(hào)

16、不能通過Y6輸出。Y6輸出保持高電平。I點(diǎn)保持高電平，于是晶體管它和T2始終導(dǎo)通，報(bào)警的指示燈常亮。按確認(rèn)按鈕ST后，將切斷聲響報(bào)警器的電源，消除聲響報(bào)警。當(dāng)故障排除后，運(yùn)行參數(shù)恢復(fù)正常工作狀態(tài)時(shí)，傳感器的觸點(diǎn)閉合，端子30接地為低電平，Al輸出“1”信號(hào)，經(jīng)Yl 反相后為“0”信號(hào)，A2 同相端電壓低于反相端，故A2輸出“0”信號(hào)，經(jīng)Y2反相端P為“1”信號(hào)。此時(shí)因已按確認(rèn)按鈕，把RS觸發(fā)器置“0”狀態(tài)，即RS觸發(fā)器輸出端Q為“0”信號(hào)。這樣，與非門Y3輸出為“0”信號(hào)，即E端為“0”信號(hào)，I點(diǎn)保持低電位，晶體管T1和T2均截止，故障報(bào)警指示燈RL熄滅，撤消燈光報(bào)警信號(hào)。圖中端子5是試燈指令

17、輸入端，低電平有效，按操縱臺(tái)上的試燈按鈕后由端子5送來低電平信號(hào)，報(bào)警指示燈亮。端子10是報(bào)警閉鎖輸入端，低電平有效，當(dāng)端子10出現(xiàn)“0”信號(hào)時(shí)，P點(diǎn)保持高電平，阻塞所有的報(bào)警功能。端子17是報(bào)警功能測試輸入端，低電平有效，當(dāng)端子17出現(xiàn)低電平時(shí)，A1輸出“0”信號(hào)，相當(dāng)于參數(shù)越限。3、單元組合式集中監(jiān)測與報(bào)警系統(tǒng)的維護(hù)單元組合式集中監(jiān)測與報(bào)警系統(tǒng)又稱插板式監(jiān)測與報(bào)警系統(tǒng)。當(dāng)報(bào)警系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，可借助功能試驗(yàn)來查找和確認(rèn)故障的部位所在?？衫酶鼡Q備件板或交換插板的方法來確定故障部位。更換插板時(shí)必須注意，不同類型的報(bào)警插板不可亂換，亂換插板輕者使系統(tǒng)不能正常工作，重者將使系統(tǒng)或插板損壞。同類型的

18、插板一般可互換，對(duì)開關(guān)量報(bào)警單元在非液位監(jiān)視中可直接互換，而在液位監(jiān)視中應(yīng)重新調(diào)整其延時(shí)報(bào)警的延時(shí)時(shí)間，使之符合液位監(jiān)視的延時(shí)要求。模擬量報(bào)警板更換時(shí)應(yīng)作如下適當(dāng)調(diào)整：保證更換插板后其上限報(bào)警或下限報(bào)警的形式不變。即檢查插板上的上、下限報(bào)警跨接線是否一致，若不一致，則調(diào)換跨接線，使其一致，參見圖4-2-6。保證更換插板后送到顯示單元的顯示識(shí)別信號(hào)不變。即檢查插板上的顯示識(shí)別發(fā)送電路，確保各開關(guān)位置或接線一致，相關(guān)電阻的阻值一致，否則會(huì)出現(xiàn)顯示混亂的現(xiàn)象。圖4-2-6 報(bào)警比較環(huán)節(jié)保證更換插板后輸入測量電路的零位和量程不變。這可通過按測量值顯示按鈕 ， 觀察顯示值與實(shí)際值是否相符予以核實(shí)。如顯示