輪機自動化的發(fā)展

輪機自動化的發(fā)展

主機控制意味著主機遠離機器另一邊進行遠程控制，即從機外向周天限中的主機操縱位置擴展到集控室和駕駛員平臺。操作人員可在駕駛室或集控室使用車鐘手柄或其他操控設備操縱主機。主機遙控是實現(xiàn)機艙自動化的先決條件。根據(jù)目前主機調(diào)速方式的不同,主機遙控系統(tǒng)的種類也不盡相同,但大致分為兩類:一種為對可逆轉(zhuǎn)大功率中、低速主機的駕駛室遙控控制;一種為對不可逆轉(zhuǎn)主機與齒輪箱(離合器)組成的主機組推進裝置的遙控控制。MANB&WMC系列船用柴油機,在遠洋船舶上作為主機應用極為廣泛。其調(diào)速屬于上述第一類方式,氣動遙控系統(tǒng)每5年就要更換一次修理包,如更換不及時或管理不到位就可能出現(xiàn)一些故障,如不能啟動、不能換向等,這些故障往往發(fā)生在進出港機動用車時,而此時出現(xiàn)故障,對船舶安全危害極大,如修理不及時還會影響船期。因此學生在學習主機遙控系統(tǒng)時,掌握遙控系統(tǒng)的各種功能是如何實現(xiàn)的就尤為重要,只有這樣才能在輪機管理工作中發(fā)生主機遙控系統(tǒng)故障時及時正確地做出判斷和處理。根據(jù)筆者多年的船舶實際工作經(jīng)驗及教學中與學生的接觸,了解到學生對主機遙控系統(tǒng)的學習有一定的困難,因此就MANB&WL90MC柴油機氣動遙控系統(tǒng)的功能實現(xiàn)加以分析,以期對學生在學習自動化主機遙控系統(tǒng)時有所幫助。圖1為MANB&WL90MC柴油機主機氣動操縱系統(tǒng)圖。1利用遠視控制進行分析1.1集控室操縱臺上的轉(zhuǎn)換閥在要求進行集控室遠距離操縱時,事先應完成以下準備工作,即供油調(diào)速離合器應處于“遙控”部位;機旁操縱臺上的轉(zhuǎn)換閥100應置于“遙控”位置,下位通;集控室操縱臺上的轉(zhuǎn)換閥80置于“集控室遠操”位置,上位通。在這種情況下,0.7MPa控制空氣已送到以下各處:1)為油霧濃度監(jiān)測器提供氣源;2)轉(zhuǎn)車機連鎖機構(gòu);3)噴油定時自動調(diào)節(jié)機構(gòu);4)到達機旁操縱臺的控制空氣將通過閥100,經(jīng)管路24送到集控室操縱臺,然后經(jīng)20L儲氣瓶使集控室操縱臺的氣源得以穩(wěn)壓。由于閥80已置于“集控室遠操”部位,該閥工作于上位,因而控制空氣要通過該閥,并使閥63、64有氣源,處于集控室遠操工作狀態(tài)。1.2利用遠視控制進行分析1.2.1控制空氣的空氣駕駛臺給出“STOP”指令,集控室的車鐘手柄和主機操縱手柄都處于“STOP”位置。這時組合閥中的64受壓上位通,控制空氣就通過該閥,然后分成兩路:一路經(jīng)閥58、69,送到正、倒車換向指令閥70,作為以后動車操作的準備條件;另一路經(jīng)管路2輸出停車指令控制空氣,經(jīng)或門閥85到氣控兩位三通閥38控制端,控制空氣就通過閥38、23然后分成以下兩路:一路使閥25下位通,控制空氣就通過閥25、128使高壓泵處于不可供油狀態(tài);另一路使閥117下位通,為下一步起動提供工作條件。1.2.2指令控制空氣主機空氣分配器和噴油泵滾輪處于正車工況。駕駛臺下達車令“AH-HALF”以后,輪機值班人員首先通過車鐘換向手柄給出回令,回令車鐘即發(fā)送管路6為1和管路8為0一組車令信號。通過或門閥87、89和29、30使氣控二位三通閥10左位通、11右位通,空氣分配器的換向控制器57和燃油泵凸輪換向控制器13都持有圖示工況,因而已經(jīng)到達閥55的正車動車指令控制空氣必然通過閥55的右位和閥50,為閥37提供控制空氣工作條件。然后,值班人員把主機操縱手柄從“STOP”提拉到“START”位置,通過控制凸輪,除閥64受壓以外,閥63也進入受壓狀態(tài)上位通,這時除斷油停車氣路繼續(xù)有氣外,管路5給出要求起動的指令控制空氣,它經(jīng)或門閥91到閥37的控制端,使其下位通。由于閥37已具有氣源條件,控制空氣經(jīng)閥31使閥33下位通。只要轉(zhuǎn)車機是脫開的,閥115上位通,控制空氣通過閥33下位及管路把指令控制空氣送到以下環(huán)節(jié):使閥292、293均工作在上位,空氣分配器的位置被鎖定;使閥27工作在左位經(jīng)閥的右位,使主起動閥得以打開,而輔起動閥也同時打開,3.0MPa動力壓縮空氣立即進入起動空氣總管,并分別送到各缸頭起動閥和空氣分配器控制氣路;使閥26工作在右位,使起動壓縮空氣經(jīng)過閥118、26然后分成兩路:一路經(jīng)閥117使空氣分配器進入工作狀態(tài);另一路直接進入空氣分配器,使主機能以正車定時進行壓縮空氣起動。此外,還可以根據(jù)操作需要起用慢轉(zhuǎn)起動或取消負荷限制,值班人員只要通過集控室操縱臺上的手操開關(guān),就可以發(fā)出相應的指令信號,于是慢轉(zhuǎn)電磁閥28就立即發(fā)揮作用,在慢轉(zhuǎn)起動期間閉鎖主起動閥。當慢轉(zhuǎn)1~2轉(zhuǎn)后,慢轉(zhuǎn)起動結(jié)束而進入正常起動過程。如果在壓縮起動過程中,主機轉(zhuǎn)速已經(jīng)達到起動轉(zhuǎn)速,值班人員應把主機操縱手柄從“START”推向“FUELRANGE”區(qū)域,這時閥63、64都復位到上位通,于是就有閥25復位到上位通,各缸高壓噴油泵停車氣缸內(nèi)的壓縮空氣就會通過閥25放掉,高壓油泵就可以進入工作狀態(tài)。同時閥117復位到上位通,空氣分配器就退出工作。在氣路上,由于閥69的節(jié)流延時控制,有利于主機各缸燃油泵換向凸輪機構(gòu)換向成功。由于閥63已復位到下位通,管路5即失壓,閥37和33將先后都復位到上位通,管路中的可以起動指令控制空氣將通過閥33、32排放大氣,這時閥32的節(jié)流作用,使可以起動指令壓縮空氣經(jīng)1s延時以后才失效。這就是說,主機將由此獲得一段壓縮空氣與起動供油同時進入氣缸的工作過程,即為油—氣重疊的時間。這顯然對起動成功是有利的。約1s以后,閥26復位到左位通,27復位到右位通,壓縮空氣起動才宣告結(jié)束。起動供油階段結(jié)束以后,主機操縱手柄下面的電位器62輸出轉(zhuǎn)速設定電壓信號送到電子調(diào)速器,調(diào)速器通過電動執(zhí)行器控制主機高壓油泵齒條來調(diào)節(jié)油量,主機隨即進入正常運行階段。1.3換向啟動1.3.1空氣分配器的換向動作停車情況下的換向起動是指在車令同滾輪位置不一致情況下的起動操縱。例如主機原處正車,現(xiàn)在車鐘給出的是“AS-SLOW”指令。對于輪機值班人員來講,第一步仍然是通過車鐘手柄給出“AS-SLOW”回令,回令車鐘70立即發(fā)送管路6為0和管路8為1一組動車指令信號。氣路上就著手進行空氣分配器和燃油泵凸?jié)L輪換向機構(gòu)的換向動作,這組動車指令信號通過或門閥87、89和29、30使氣控二位三通閥10右位通、11左位通,控制空氣經(jīng)閥11左位立即使空氣分配器的換向控制器57移向右端倒車工況,于是閥56受壓而變成左位通。于是已經(jīng)到達閥56的倒車動車指令控制空氣必然通過閥56的左位和閥50,使管路內(nèi)有控制空氣。閥11輸出的控制空氣還將使燃油泵滾輪換向機構(gòu)13進行換向,相應的磁力開關(guān)7和8的工況也互有切換。由于換向機構(gòu)是各缸獨立的,即使出現(xiàn)單缸不能換向或換向不到位的異常情況,也不會影響主機的換向運行。但要注意只有全部滾輪完成換向操作,才會使操縱臺上的正(倒)車指示燈發(fā)生顯示變化(有異常時會閃亮)?？諝夥峙淦鞯膿Q向—起動連鎖是否解除是以管路12上是否有控制空氣來判斷的,只有空氣分配器換向完成才允許進行壓縮空氣起動。接著就可以把手柄從“STOP”提拉到“START”位置,以后的起動過程與不換向起動過程就完全一樣了。1.3.2回令車鐘的驅(qū)動和換向運行過程中的換向起動,在氣路分析中應注意以下兩點。一是駕駛臺車鐘給出換向指令后,輪機值班人員應操作集控室車鐘換向手柄予以回令,由于這時主機操縱手柄仍然處于“FUELRANGE”部位,閥63、64均工作于下位的,因而回令車鐘70不具備氣源條件。盡管它已處于正車或倒車的換向狀態(tài),但是管路6、8上不會有換向指令氣壓輸出,也就是說,車鐘手柄只是使車鐘的聲、光信號得以應答,并不執(zhí)行換向操縱,主機仍然處于原先的運行狀態(tài)。二是把主機操縱手柄拉回到“STOP”位置,遙控氣路立即使噴油泵停止噴油,主機就切換成斷油狀態(tài)并開始降速。與此同時,回令車鐘70再獲得氣源并通過管路6、8發(fā)出一組動車指令控制空氣以使空氣分配器和燃油泵換向機構(gòu)進行換向。當主機操縱手柄從“STOP”提拉到“START”位置,只要換向—起動連鎖控制被解除,那就可以使主機進入制動工況,而后開始反向起動。在主機達到起動轉(zhuǎn)速后,主機操縱手柄從“START”推到“FUELRANGE”區(qū)域,于是電位器62送出轉(zhuǎn)速設定電壓信號,閥63、64則都復位到下位通,由此造成的氣路變化與不換向起動的情況完全一樣。2安全系統(tǒng)及控制箱在集控室遠距離操縱的基礎上,再配用微機與電動遙控設備,就可以在駕駛臺實現(xiàn)主機遙控操縱。駕駛臺遙控要求:機旁操縱臺上的切換閥100置于遙控位置,下位通;供油調(diào)速離合器也放在遙控部位;集控室操縱臺上的切換閥80則放在駕駛臺遙控位置,下位通。這就使氣路上具備了駕駛臺遙控操縱的工作條件,即管路30將把遙控用控制空氣送到電磁閥控制箱,于是壓力開關(guān)83可以向遙控系統(tǒng)及安全系統(tǒng)給出駕控有氣源的電信號,閥84、86、88和90都得到氣源。有關(guān)駕駛臺遙控停車、換向、起動的執(zhí)行指令,是遙控系統(tǒng)根據(jù)車鐘給出的指令和主機當時的工況,按邏輯條件的判斷而給出的,遙控設計規(guī)定:這些指令是通過電磁閥84、86、88、90以及或門閥85、87、89、91而發(fā)出的,可以同集控室遠操一樣自如地操縱主機。此外遙控系統(tǒng)還會給出重復起動、重起動、一次性限時起動、通常換向操縱、應急換向操縱等遙控功能,同時還可以對換向、起動失敗等情況進行監(jiān)控,一旦發(fā)生故障就可以給出聲光報警信號。駕駛臺遙控在進入供油調(diào)速運行時,除了可以給出起動供油的穩(wěn)定運行控制以外,還會給出最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速、最高轉(zhuǎn)速以及臨界轉(zhuǎn)速自動避讓和快速通過臨界轉(zhuǎn)速區(qū)等轉(zhuǎn)速限制,在加、減車過程中可以對速率變化進行控制等等。這些都可以由微機、電動遙控系統(tǒng)根據(jù)設定的程序,通過電子調(diào)速器經(jīng)執(zhí)行器控制主機高壓油泵齒條來操縱主機。3機外應急運行分析機旁應急操縱只是在遙控系統(tǒng)發(fā)生故障時或是在某些必要情況下才予起用。3.1準備工作結(jié)束后如果要求進行機旁應急操縱,一是把供油調(diào)速離合器轉(zhuǎn)換到機旁工況;二是把機旁操縱臺上的切換閥100扳到機旁位置,上位通。3.2語句的發(fā)送機旁應急操縱是通過以下各個手操環(huán)節(jié)發(fā)送指令的。3.2.1停車按下閥102,使其上位通,該指令控制空氣在進入氣動控制箱以后,經(jīng)管路3到或門閥23,其后動作與遙控操縱相同。3.2.2空氣控制空氣操作閥105,由管路4和7發(fā)送一組正車或倒車指令控制空氣,分別到閥29或30,其后與遙控操縱相同。機旁操作時,換向連鎖和油門為零的連鎖都應由操縱人員自行判定。3.2.3斷油停車和撞擊按下閥101,使其上位通,送出的指令控制空氣分成三路,一路使閥102復位,另外兩路分別由管路3、15同時發(fā)送停車和起動指令控制空氣,其中管路3的斷油停車作用上面已經(jīng)提到。管路15指令控制空氣在進入起動控制箱以后,到或門閥,其后動作與遙控作用相同,從而使主機進入壓縮空氣起動階段,待起動成功,松開起動閥,起動閥101便自動復位到下位通。由此可見,來自機旁操縱臺發(fā)出的停車、正車、倒車以及起動指令信息,將分別通過或門閥23、29、30和31同遙控氣路組成或的關(guān)系,從而使主機得以投入運行。機旁手動操縱的供油調(diào)速是由值班人員通過操縱手輪傳動杠桿、離合器和調(diào)油軸等來實現(xiàn)的。4聚合物黨閥裝置在氣動控制箱內(nèi)設置了由安保系統(tǒng)控制的斷油停車電磁閥127,一旦某些參數(shù)出現(xiàn)越限,例如主軸承滑油低壓、推力軸承高溫、凸輪軸滑油低壓、廢氣鍋爐氣壓過高、超速等情況,或者有應急停車指令,該閥將