課題09操縱系統(tǒng)

1、課題九 操縱系統(tǒng)目的要求：1了解操縱系統(tǒng)要求、組成和類型。 2熟悉L350PN型柴油機操縱系統(tǒng)的特點、組成和操縱臺。 3熟悉Sulzer RND型柴油機操縱系統(tǒng)的特點、組成和操縱原理。 4熟悉MAN/BW柴油機操縱系統(tǒng)的特點、組成和操縱原理。重點難點：1 Sulzer RND型柴油機操縱系統(tǒng)的特點、組成和操縱原理。 2MAN/BW柴油機操縱系統(tǒng)的特點、組成和操縱原理。教學時數(shù)：2學時教學方法：多媒體講授課外思考題：1 柴油機的操縱系統(tǒng)有哪些基本要求？2 遙控操縱系統(tǒng)有哪些類型？各有何特點？3 簡述MAN/B&W LMC型柴油機操縱系統(tǒng)的動作原理。4 簡述SULZER RTA型柴油機操縱

2、系統(tǒng)的動作原理。課題九 操縱系統(tǒng)第一節(jié) 操縱系統(tǒng)概述 為了滿足船舶在各種工況下的航行需要，將船舶主機的起動、換向和調(diào)速等各裝置聯(lián)結(jié)成一個統(tǒng)一整體，并可集中控制的所有機構(gòu)、設(shè)備和管路，總稱為柴油機推進裝置的操縱系統(tǒng)。 特點：在船舶柴油機中，操縱部分是最復雜的一部分，其部件多、零件雜、相互牽連制約，近代自動化技術(shù)和遙控技術(shù)在操縱系統(tǒng)的應(yīng)用，更增加了操縱系統(tǒng)的復雜程度。一、對操縱系統(tǒng)的要求 1）必須能迅速而準確地執(zhí)行起動、換向、變速和超速保護等動作，并能滿足船舶規(guī)范上相應(yīng)的要求。 2）具有必要的連鎖裝置，以避免操作差錯而造成事故。 起動連鎖裝置：盤車機未脫開不能起動，換向未到位不能起動。 換向連鎖裝

3、置：轉(zhuǎn)向與要求不符時不能起動，不允許在較高轉(zhuǎn)速下?lián)Q向，運轉(zhuǎn)過程中不能自行換向。 滑油保安連鎖裝置：當滑油壓力下降至許用下限值時，將油量調(diào)節(jié)桿推至零油位，使柴油機自行熄火停車。 3）必須設(shè)有必要的監(jiān)視儀表和安全保護、報警裝置。 4）操縱機構(gòu)中的零部件必須靈活、可靠、不易損壞。 5）操作、調(diào)整方便、維護簡單，便于實現(xiàn)遙控和自動控制。二、操縱系統(tǒng)的組成 1）換向部分：完成換向指令。當柴油機的轉(zhuǎn)向與要求不符時通過移軸（雙凸輪換向）、差動（單凸輪換向）或齒輪箱換向方式完成換向動作。 2）起動部分：按指令打開主起動閥，使柴油機迅速起動，并在起動后迅速關(guān)閉主起動閥。 3）調(diào)速部分：按指令要求壓縮或放松調(diào)速彈

4、簧，或直接移動油量調(diào)節(jié)桿，通過噴油泵增減油來滿足柴油機加、減速的要求。 4）停車部分：接停車指令把油量調(diào)節(jié)桿拉至零油位，保證柴油機按要求熄火停車。 5）各部分之間的聯(lián)接裝置及連鎖裝置。三、操縱系統(tǒng)和遙控系統(tǒng)的類型1操縱系統(tǒng)的類型1）機旁手動操縱：操縱臺設(shè)置在柴油機旁邊，使用相應(yīng)的控制機構(gòu)操縱柴油機，由輪機員直接手動操縱，使之滿足各種工況下的需要。2）機艙集中控制室控制：操縱臺設(shè)置在機艙適當部位的專用控制室內(nèi)，由輪機員對柴油機實現(xiàn)操縱和監(jiān)視。3）駕駛室控制：在船舶駕駛室內(nèi)，專設(shè)主機遙控操縱臺，由駕駛員直接操縱柴油機。 機旁手動操縱是操縱系統(tǒng)的基礎(chǔ)，機艙集中控制和駕駛臺控制均稱為遙控，三者之間常設(shè)

5、有轉(zhuǎn)換裝置以便隨意轉(zhuǎn)換。每種操縱臺上均設(shè)操縱手柄，操縱部位轉(zhuǎn)換開關(guān)、應(yīng)急操作按鈕及各種顯示儀表，以便對主機進行操縱和運行狀態(tài)的監(jiān)視。盡管目前主機遙控技術(shù)已經(jīng)達到了相當高的水平，但系統(tǒng)中仍然必須保留機旁手動操縱系統(tǒng)，以保證對主機的可靠控制。 2遙控系統(tǒng)的類型1）電動式遙控系統(tǒng)：以電作為能源，通過電動遙控裝置和電力驅(qū)動裝置對主機進行遠距離操縱。 該系統(tǒng)控制性好，控制準確，遙控距離不受限制，有利于遠距離控制；設(shè)備簡單，不需要油、氣管路，無油、氣處理裝置，不必擔心漏油、漏氣；易實現(xiàn)較高程度的自動化，是實現(xiàn)主機遙控的最佳途徑。缺點是管理水平要求高，故障不易發(fā)現(xiàn)，操作管理人員要具備一定的電子技術(shù)知識。2）

6、氣動式遙控系統(tǒng)：以壓縮空氣為能源，通過氣動遙控裝置和氣動驅(qū)動裝置對主機進行遠距離操縱。 氣源可直接由起動空氣經(jīng)減壓、凈化得到，信號傳遞距離較遠，一般在100米以內(nèi)可滿足系統(tǒng)的控制要求，信號受電氣、振動、溫度等干擾少，動作可靠，故障容易發(fā)現(xiàn)，維修方便。但該系統(tǒng)氣源凈化品質(zhì)要求高，需除水、除油、除塵，否則易使氣動元件失靈。3）液力式遙控系統(tǒng)：以油泵產(chǎn)生的壓力油作為能源，通過液壓閥件和液動機構(gòu)進行控制。 液力式遙控系統(tǒng)的主要優(yōu)點是結(jié)構(gòu)牢固，工作可靠，傳遞力較大。但由于液力傳動易受慣性和液壓油粘溫特性的影響而降低傳動的靈敏性和準確性，不適于遠距離信號傳遞。 4）混合式遙控系統(tǒng)：綜合上述各種系統(tǒng)的優(yōu)點，

7、分段或分系統(tǒng)采用不同的遙控形式。遠距離采用電傳動，近距離則采用氣力或液力。目前船舶上廣泛采用電一氣混合式和電一液混合式，即從駕駛臺到機艙采用電傳動，機艙系統(tǒng)采用氣動或液動。5）微型計算機遙控系統(tǒng)：采用微機對主機進行遙控是通過專門的軟件設(shè)計，給計算機一個執(zhí)行程序來取代常規(guī)遙控系統(tǒng)的控制回路。微機執(zhí)行遙控動作時能根據(jù)輸入的指令和表征柴油機實際運行狀態(tài)的各種信息進行綜合判斷和運算，得出需要的控制信息并經(jīng)輸出接口去控制操縱系統(tǒng)的執(zhí)行元件，對柴油機進行正倒車換向、起動、調(diào)速和停車等操作。 這種控制系統(tǒng)主要特點是用微處理機取代了分立元件或集成邏輯電路元件，體積小，功能強，擴大了邏輯功能、運算功能和增加了靈

8、活性，可實現(xiàn)最佳狀態(tài)和最經(jīng)濟性控制，是當代向綜合性自動化方向發(fā)展的主要目標和方向。 主機遙控系統(tǒng)的功能除了根據(jù)車鐘指令通過各種邏輯回路和自動裝置等完成主機起動、換向、調(diào)速和停車等程序操作外，還必須具有重復起動、慢轉(zhuǎn)起動、負荷程序、應(yīng)急停車、自動避開臨界轉(zhuǎn)速、故障自動減速或停車、緊急倒車等輔助功能。但柴油機的備車系統(tǒng)狀態(tài)檢查等均由輪機人員在機艙內(nèi)完成，然后再轉(zhuǎn)換到遙控系統(tǒng)控制。第二節(jié) 6L350PN型柴油機操縱系統(tǒng) 6L350PN型柴油機是捷克生產(chǎn)的6缸直列排列四沖程、廢氣渦輪增壓，可直接反轉(zhuǎn)的船用柴油機。標定轉(zhuǎn)速375r/min，標定功率728kW（990馬力），較廣泛地用作內(nèi)河和沿海船舶的主

9、機，它分左、右兩種機型。一、操縱系統(tǒng)特點 操縱系統(tǒng)由操縱臺和一系列管系，傳動桿系將操縱系統(tǒng)各種設(shè)備連接而成。其操縱系統(tǒng)特點為： 1）起動 采用間接啟閥式壓縮空氣起動，主起動閥采用氣壓控制加載式（均衡式）；起動空氣分配器裝置在凸輪軸的前端，采用單氣路控制柱塞圓列組合式結(jié)構(gòu)。 2）換向 采用雙凸輪換向，利用氣力軸向移動凸輪軸，并在移軸前利用氣力通過“頂升機構(gòu)”使各種頂頭的滾輪抬離凸輪軸，移軸后頂頭再自行落位。 3）調(diào)速 采用全制式液壓調(diào)速器，使柴油機在各種轉(zhuǎn)速下均能穩(wěn)定運行。 4）操縱 采用雙手柄在機旁的操縱臺上進行操縱。分配器上的操縱手柄用來操縱柴油機的起動、停車、頂升和換向；油量操縱手柄用來調(diào)

10、節(jié)柴油機的轉(zhuǎn)速。二、操縱系統(tǒng)的主要設(shè)備 1）氣壓控制加載式（均衡式）主起動閥起動時，控制空氣從主起動閥上方進入閥內(nèi)，克服彈簧3的彈力壓動啟閥活塞7，將起動閥1壓開，大股起動空氣從常開的單向止回閥17進入起動空氣總管。起動結(jié)束，啟閥活塞7上部的控制空氣泄放，起動閥1在彈簧3的張力下關(guān)閉。單向止回閥與主起動閥制成一體。當某缸氣缸起動閥泄漏、缸內(nèi)的高壓燃氣倒流至止回閥17，作用在閥盤底面上將其關(guān)閉，用來防止燃氣倒流，保護主起動閥不至燒傷。2）柱塞圓列式起動空氣分配器 它裝在柴油機凸輪軸的前端，其內(nèi)有6個柱塞（滑閥）在閥體中圍繞起動凸輪徑向均勻配置，分別控制相應(yīng)各缸的氣缸起動閥的啟閉。不起動時彈簧將滑

11、閥抬離凸輪，以減小磨損。正車和倒車起動凸輪沿軸向前后排列，隨凸輪軸的軸向移動而變更位置，以分別滿足正倒車起動的需求。3）放氣閥起動結(jié)束時把起動空氣總管中的余氣泄放掉。4）止油器 停車時，使油量調(diào)節(jié)桿處于斷油位置；起動時油量調(diào)節(jié)桿處于起動供油位置，正常運轉(zhuǎn)時，它對油量不起限制作用。 5）頂升裝置換向前將凸輪上的各滾輪和從動件抬離凸輪，以利移軸換向。換向完畢后，控制空氣泄入大氣，彈簧將頂升活塞復位。各頂頭全部回落到移軸后的各凸輪表面上。 6）氣力換向裝置利用氣力使凸輪軸前后軸向移動進行換向。三、操縱臺 操縱臺一般安裝在靠柴油機飛輪端上面，由儀表板、操縱空氣分配器和油量操縱把手等組成。 儀表板上裝有

12、起動空氣壓力表、滑油壓力表、冷卻水壓力表及轉(zhuǎn)速表等，能清晰地反映各種運轉(zhuǎn)參數(shù)。 1）操縱空氣分配器 操縱手柄在左右方向有0、1、2，在前后方向有0、3、4、5、6在共計七個位置，手柄處于不同位置均能控制不同的閥件，再通過管路接通對應(yīng)的設(shè)備或通大氣，完成相應(yīng)的操縱功能。手柄位置的作用及有關(guān)管路通斷情況。2）油量操縱機構(gòu) 由油量操縱把手9及一些連接桿件和搖臂等組成。移動手把時，通過連接件來改變液壓調(diào)速器內(nèi)調(diào)速彈簧的張力，調(diào)速器的輸出軸再經(jīng)連接件與油量調(diào)節(jié)桿相連，使柴油機在某選定的轉(zhuǎn)速下運轉(zhuǎn)。第三節(jié) Sulzer RND型柴油機操縱系統(tǒng) Sulzer（蘇爾壽）RND型柴油機系瑞士Sulzer公司的傳

13、統(tǒng)產(chǎn)品，是一種焊接結(jié)構(gòu)，十字頭式、直接倒轉(zhuǎn)，帶有推力軸承的新式橫流二沖程柴油機，有多種缸徑與缸數(shù)，廣泛用于海洋船舶主機。 Sulzer RND型柴油機可分別在機旁手動操縱、機艙集中控制室遙控和駕駛臺遙控。三者之間設(shè)有轉(zhuǎn)換裝置可隨意轉(zhuǎn)換。在使用遙控系統(tǒng)操縱前，機艙內(nèi)的系統(tǒng)狀態(tài)模擬檢查和柴油機的暖機、盤車、沖車等備車事宜均由輪機人員在機艙內(nèi)完成，待起動運轉(zhuǎn)正常后，再轉(zhuǎn)換至遙控系統(tǒng)控制。一、操縱系統(tǒng)特點 1起動 采用壓縮空氣起動。主起動閥為氣壓控制卸載式（非均衡式）；空氣分配器為各缸組合的雙氣路控制式；氣缸起動閥為雙氣路控制（分級活塞式）式，其結(jié)構(gòu)可兼顧起動和緊急制動時對起動系統(tǒng)的不同要求，換向程序

14、完成后即可進行強制制動。起動時油、氣并進，有利于起動順利進行。 2換向 采用一般線型單凸輪換向，液壓差動換向裝置，在主機任何轉(zhuǎn)速時都可完成差動換向動作，使用主機滑油系統(tǒng)的中壓滑油（0.6×103MPa）。 3調(diào)速 使用桿式液壓全制式調(diào)速器及負荷指示器的恒速調(diào)速裝置，在外負荷變化時能保持主機轉(zhuǎn)速基本不變。 通過設(shè)置的燃油調(diào)節(jié)桿變更調(diào)速器的預緊力，可得到不同的加油量，同時負荷指示器指示出相應(yīng)的負荷。 4操縱 由起動桿完成柴油機的起動操縱；由燃油調(diào)節(jié)桿對油泵的燃油供油量進行控制來調(diào)節(jié)柴油機轉(zhuǎn)速；換向操縱通過車鐘回令手柄直接完成。 5連鎖裝置 設(shè)有功能比較齊全的運轉(zhuǎn)連鎖裝置，確保柴油機的操縱

15、過程按規(guī)定程序正確、安全地進行。 1）盤車機連鎖閥 盤車機未脫開時不能起動。只有脫開盤車機才可使盤車機連鎖閥34打開，讓起動壓縮空氣穿過此閥至起動控制閥28，提供起動用控制空氣。 2）起動連鎖裝置 接到駕駛臺車鐘的起動指令后，未回車鐘時拉不動起動桿25，柴油機不能起動（車鐘連鎖）。3）換向連鎖裝置 換向時，若未回車鐘由于連鎖機構(gòu)起作用，不能拉動起動桿。換向尚未完成時，同樣不能拉動起動桿（換向連鎖）。4）運轉(zhuǎn)方向連鎖裝置 在緊急制動過程中，當柴油機回轉(zhuǎn)方向與車鐘指示方向不一致時自動切斷燃油；制動后柴油機轉(zhuǎn)向與車鐘指示轉(zhuǎn)向一致時自動解鎖，向氣缸供給燃油。6安全保護裝置設(shè)有必要的安全保護裝置，在下述

16、情況出現(xiàn)時，通過自動停車裝置（斷油伺服器）自動切斷燃油供應(yīng)，使柴油機停車。 1）車鐘回令手柄處于停車位置。 2）運轉(zhuǎn)方向與車鐘指示方向不一致，運動方向連鎖裝置放泄壓力滑油。 3）冷卻水、循環(huán)滑油失壓時，油水安全裝置泄放壓力滑油。 4）換向未結(jié)束時，換向連鎖閥泄放壓力滑油。 5）超速保安，當柴油機超速時，機械式超速保安裝置（超速限止板18、離心式超速限止器19等）能自動切斷燃油供應(yīng)。二、RND型柴油機的操縱原理 RND型柴油機的操縱機構(gòu)由機械、氣動和液動三個各自獨立的部分組成。機械部分主要包括燃油手柄、調(diào)速器、噴油泵及其連接桿系等組成的調(diào)速系統(tǒng)；氣動部分主要包括由控制空氣及起動空氣組成的壓縮空氣

17、起動系統(tǒng)；液動部分主要包括單凸輪換向裝置和安全連鎖系統(tǒng)，使用主機循環(huán)油作為該系統(tǒng)的液壓油。第四節(jié) MAN/BW柴油機操縱系統(tǒng)特點簡介一、BW柴油機操縱系統(tǒng)特點該機型是丹麥BW公司產(chǎn)品，為二沖程單作用十字頭式，采用直流閥式掃氣的船用柴油機，其常見機型操縱機構(gòu)的特點為： 1）起動：采用單氣路氣缸起動閥壓縮空氣（3MPa）起動，起動過程中起動氣缸實現(xiàn)油、氣并進，以提高起動性能。 2）換向：采用雙凸輪式空氣分配器，單凸輪單軸行星齒輪式機械差動式噴油油泵（雞心凸輪）和排氣閥換向裝置。換向時先使空氣分配器換向，在換向起動之初利用由大、小齒輪和差動曲柄組成的行星齒輪機構(gòu)使凸輪軸超前曲軸差動30°，

18、完成換向動作。 3）調(diào)速：采用全制式液壓調(diào)速器，在外負荷變化時能使主機轉(zhuǎn)速穩(wěn)定。 4）操縱：操縱臺設(shè)有兩根操縱桿，分別為起動調(diào)油桿和換向桿，用以完成相應(yīng)的操縱動作。 5）連鎖裝置：利用機械式連鎖裝置，保證當換向桿未推至正確極端位置時，起動調(diào)油桿被鎖在原位，不能起動；換向動作沒有完成時，起動調(diào)油桿不能從起動位置推至給油位置。二、MAN柴油機操縱系統(tǒng)特點 該機型是德國MAN公司產(chǎn)品，船用主機多為二沖程單作用式，采用回流掃氣。其型號繁多，其操縱系統(tǒng)的特點為： 1）起動：采用單氣路控制的氣缸起動閥和平衡式主起動閥壓縮空氣（3MPa）起動系統(tǒng)。 2）換向：采用雙凸輪式換向，利用氣力一液壓式換向裝置，換向

19、時通過壓縮空氣控制正、反轉(zhuǎn)油缸軸向移動凸輪軸完成換向動作。 3）調(diào)速：采用液壓式極限調(diào)速器。在正常轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，調(diào)速器不起作用，油量由操縱手輪直接控制；當柴油機因故超速時，極限調(diào)速器能自動減小油門。 4）操縱：采用單手輪操縱。將換向、起動和調(diào)速等裝置集中于一個操縱手輪，操縱簡便。通過氣動機構(gòu)實現(xiàn)起動、換向及其連鎖動作。 5）連鎖及保安裝置： 盤車機連鎖盤車機未脫開時，柴油機不能起動。 換向連鎖換向時，凸輪軸尚未移動到位時，操縱手輪不能“加油”。 車鐘連鎖只允許操縱手輪向車鐘指令方向轉(zhuǎn)動。緊急停油裝置當柴油機潤滑油壓力下降到某一低壓力值時，能自動使油量調(diào)節(jié)軸減油至停油位置。 超速保護當轉(zhuǎn)速超過標定

20、轉(zhuǎn)速10時，極限調(diào)速器自動減少油量。三、MAN/BW公司LMC/MCE型柴油機的操縱系統(tǒng) MAN/BW公司LMC/MCE型柴油機的操縱系統(tǒng)是一種電一氣聯(lián)合操縱系統(tǒng)，用于執(zhí)行操縱者發(fā)出的車令。它具有以下幾種控制方式：（1）集控室控制（2）駕駛臺控制（3）機旁應(yīng)急控制 為了保證控制部位的轉(zhuǎn)換，在機旁應(yīng)急操縱臺上設(shè)有遙控/應(yīng)急轉(zhuǎn)換閥和手輪進行集控室和機艙應(yīng)急操縱臺的控制部位轉(zhuǎn)換。在集控室設(shè)有駕駛臺/集控室控制轉(zhuǎn)換閥，用于駕駛臺和集控室的控制部位轉(zhuǎn)換。1柴油機操縱系統(tǒng)的組成1）集控室操縱臺與主控制閥箱在操縱臺上有回令車鐘、“停車起動供油調(diào)速”操縱手柄、駕駛室/集控室控制轉(zhuǎn)換閥、主機或遙控系統(tǒng)中某些設(shè)備

21、的工況顯示、故障報警及安全保護的信息顯示，以及若干應(yīng)急操縱的指令按鈕等。在主控制閥箱內(nèi)有為實現(xiàn)上述主機遙控功能的有關(guān)既相互獨立又密切相關(guān)的功能單元。2）駕駛室控制臺及控制閥箱主要有遙控發(fā)令車鐘、集控室/駕駛室控制轉(zhuǎn)換閥、電一氣轉(zhuǎn)換閥、主機工況顯示、重要的故障報警信息，以及若干應(yīng)急操縱的指令按鈕等。3）機旁應(yīng)急操縱臺主要有遙控/應(yīng)急轉(zhuǎn)換閥、起動閥、停車閥、正倒車控制閥、調(diào)速手輪，以及若干控制閥件等。主要用于當氣動遙控系統(tǒng)、調(diào)速器或電子設(shè)備發(fā)生故障的情況下，在機旁應(yīng)急操作主機。 在集控室手動控制期間，主機的起動、停車和調(diào)速由集控室操縱臺上的操縱手柄以電動、氣動或電氣聯(lián)合進行。主機轉(zhuǎn)速由氣動設(shè)定或電子設(shè)定的調(diào)速器執(zhí)行，換向操作由回令車鐘手柄進行。 在駕駛室自動控制期間，主機完全由發(fā)令車鐘手柄控制。 遙控系統(tǒng)使用單獨的0.7 MPa壓縮空氣做為控制空氣；系統(tǒng)的安全保護裝置使用單獨供應(yīng)的0.55 MPa壓縮空氣并由單獨的電子安全系統(tǒng)進行控制。 2遙控系統(tǒng)的操縱