《主机遥控系统》(轮机专业).ppt

主机遥控 轮机工程专业 绪论 主机遥控 远离机侧在驾驶室或集中控制室通过自动控制设备操纵柴油机主机的方式 一 主机遥控系统的组成1 遥控操纵台2 遥控装置3 测速装置4 执行机构与主机操纵系统5 安全保护装置 二 主机遥控系统的主要功能1 逻辑程序控制 主机换向 起动等逻辑控制 2 转速控制3 安全保护与紧急操纵4 模拟测试三 主机遥控系统的分类1 全气动式遥控系统2 全电动式遥控系统3 电 气结合式遥控系统4 电 液结合式遥控系统5 微机型遥控系统 第一章电 气式主机遥控系统 AUTOCHIEF 型 电 气式主机遥控系统是由电子遥控装置 柴油主机和气动操纵系统三部分组成 AUTOCHIEF 型主机遥控系统由Autochief 电子遥控装置 SulzerRND68M柴油主机及其操纵系统组成 Autochief 电子遥控装置安装在集控室控制台上 它是由A B C D E五个模块插入标准的印刷电路板框架内而构成 SulzerRND68M主机操纵系统整个操纵系统包括气源 换向控制 起动控制 转速给定和安全保护等五部分 主要分布在集控室控制台 阀件箱和机旁 Autochief 型电子遥控装置 1 换向逻辑控制回路一 主机停车情况时的换向1 换向逻辑条件1 换向鉴别逻辑有开车车令 车令与凸轮轴位置不一致 YRL IHCS ISCH2 停油逻辑条件a 车令与凸轮轴位置不一致b 车令与主机转向不一致c 有停车指令 正常停车 应急停车 故障停车 YRT IH CS RS IS CH RH IST 换向逻辑条件是 车令与凸轮轴位置不一致 且满足停油条件 2 正 倒车电磁阀驱动电路二 主机在运行状态中的换向执行四个程序 停油 换向 制动 反向起动满足停油逻辑条件 控制停油伺服器动作 正 倒车电磁阀驱动电路 换向 停油控制气路 2 起动与制动逻辑控制回路一 主起动逻辑回路 1 起动控制逻辑条件 1 无起动故障联锁信号2 不是时间起动3 满足起动鉴别逻辑4 主机转速低于发火切换转速5 满足主机起动准备条件2 主起动逻辑回路的工作原理 车向判别回路 起动鉴别逻辑回路 二 时间起动逻辑回路 1 时间起动的概念 在正常起动过程中 何时停止起动是以主机转速为依据的 时间起动是以设定的起动时间为依据的 在时间起动过程中 从主起动阀开启瞬间就进行计时 设定时间一达到 不论主机是否达到发火转速就关闭主起动阀停止起动 一般设定的起动时间较短 主机还未达到发火转速就停止起动 2 时间起动逻辑条件 1 主机在停车情况下起动主机在运行中完成换向后的起动 将撤销时间起动 2 第一次起动 3 打开主起动阀对主机开始起动时才进行时间起动的计时 3 时间起动回路 三 重复起动逻辑回路 重复是指主机在一次起动失败后 自动控制主机中断起动片刻后的再次起动 重复起动的次数一般为三次 三次起动失败 终止起动 发出起动失败报警 重复起动失败 轮机员排除故障后 必须将车钟手柄拉回到停车位置 进行复位操作 才能重新起动主机 AUTOCHIEF 型主机遥控系统在停车状态下的重复起动情况 第一次是时间起动第二次是正常起动第三次是重起动在运行状态下的重复起动情况 第一次是重起动第二次是重起动第三次是重起动 重复起动回路 电压比较器 施密特电路 移位寄存器 计数器 Q3Q2Q1 000 复位状态 允许起动主机 Q3Q2Q1 001 第一次起动达到发火转速 或时间起动计时达到 其中Q1 1的作用是切除时间起动 Q3Q2Q1 011 第二次起动达到发火转速 Q2 1的作用是为第三次重起动作准备 Q3Q2Q1 111 第三次起动达到发火转速 Q3 1的作用是使触发器2F输出1 若第三次起动失败 当主机转速又低于发火转速时 使Fs 0封锁主起动回路 终止起动 在主机三次起动失败或一次性起动失败或起动空气压力过低的情况下会发生起动故障联锁 主机故障排除后 将车钟手柄拉回到停车位置 复位移位寄存器1F和触发器2F 撤消起动故障联锁 主机三次重复起动时序图第一次与第二次的间隔时间由时间起动充电回路决定第二次与第三次的间隔时间由电压比较器的回差决定 四 重起动 重起动是指在应急起动等情况下 遥控系统自动增加起动供油量或者自动提高发火转速 起动空气切断转速 的起动 1 重起动逻辑条件1 满足重起动鉴别逻辑 a 有应急起动指令 b 或者有重复起动信号 AUTOCHIEF 型为主机停车状态下的第三次起动 c 或者有倒车起动指令 AUTOCHIEF 型为运行状态时的换向过程中的起动 YHL IE YF YS2 满足起动控制逻辑YSB3 起动转速未达到重起动发火转速NH重起动逻辑表达式 YH YHLYSBNH重起动实现方案 增加起动供油量 提高起动的发火转速 2 重起动控制回路 AUTOCHIEF 电动重起动控制回路 五 制动逻辑回路 主机制动方式有两种 能耗制动和强制制动能耗制动通常用在中速机的应急换向过程中 强制制动适用于低速机的应急和正常换向过程中的制动 同时也适用于中速机的正常换向过程中的制动 或能耗制动后的制动 两种制动方式只能在主机换向过程中才能出现 在非换向的正常停车 应急停车或自动停车都不可能出现制动过程 强制制动 强制制动是指主机在运行中完成换向后 在主机转速低于发火转速情况下所进行的一种制动 强制制动的功能是控制主起动阀打开 让空气分配器投入工作 1 强制制动的逻辑条件 1 满足制动的鉴别逻辑 即车令与主机转向不一致 YBL IHRS ISRH 2 换向已经完成 既车令与凸轮轴位置一致 YRF 3 已经停油 YRT 4 主机转速低于发火转速 起动空气切断转速 NI或者主机转速低于强制制动转速NB 强制制动的逻辑表达式 YBF YBRF YBLYRFYRTNI NB 2 强制制动原理1 转向判别回路 2 主机在运行中的换向程序 低速柴油机 主机在运行中将车钟手柄扳至反方向 并且按下 应急操纵 按钮 则遥控系统执行的程序为 停油 凸轮轴换向 强制制动 反向起动主机在运行中将车钟手柄扳至反方向 不按下 应急操纵 按钮 则遥控系统执行的程序为 停油 凸轮轴换向 强制制动 反向起动 主机换向时序图 3 转速控制与负荷控制 一 概述1 系统的组成2 功能1 转速控制2 恶劣海况下的控制 1 负荷控制方法 2 死区控制方法a 刻度控制b 正常控制c 恶劣海况控制 1 转速控制系统的组成 转速给定原理框图 二 程序加 减速 加速速率限制 在低负荷区加速时 主机的加速过程可以快一些 通常在30 70 额定转速范围内的加速过程称为 加速速率限制 程序负荷 在高负荷区 通常是在70 100 额定转速加速时 转速的给定值要慢慢增加 常把这个加速过程称为 程序负荷 在应急情况 按下 应急操纵 按钮 可取消程序负荷 1 加速速率限制 2 程序负荷1 原理图 2 程序负荷电路图 2 程序负荷电路图 1 脉冲发生器 2 脉冲频率控制 3 程序计数器 J1 J8 是预置数输入端 Q1 Q8 是计数器输出端 PE 是预置数或计数控制端 PE 1 为预置数状态 Q1 Q8 FFH PE 0 为计数状态 U D 1 作加数计数 U D 0 作减数计数 CP 计数脉冲输入端C0 进位输出端 4 D A转换器 D A转换器将程序计数器输出的八位二进制数字量转换成相应的模拟量电压ULP 电压ULP随着电子开关的逐一断开而逐渐增大 5 选小器 当Ui1 Ui2时 U0 Ui1此时 运算放大器A1为跟随器状态 运算放大器A2为电压比较器状态 当Ui2 Ui1时 U0 Ui2此时 运算放大器A2为跟随器状态 运算放大器A1为电压比较器状态 6 离港程序负荷主机从70 100 额定转速的加速程序负荷 操作 将车钟从港内全速扳到海上全速 同时按下 离港 按钮 应急情况 按下 应急操纵 按钮 此时Q1 Q8 0FH 可取消离港程序负荷 7 进港程序负荷主机从100 70 额定转速的减速程序负荷 操作 先按下 进港 按钮 直到转速下降至港内全速时 再将车钟从海上全速扳到港内全速 应急情况 可直接将车钟从海上全速扳到港内全速 可取消进港程序负荷 为防止主机在加速过程中因加速过快导致超负荷 在转速发讯回路的输出端与调速器输入端之间 要设置各种转速限制环节 转速限制环节的输出信号才是转速的给定值 转速限制是指限制送到调速器的转速给定值 以此来限制主机的运行转速 转速限制包括 临界转速的自动回避 轮机长最大转速限制 倒车最大转速限制 最小转速限制 3 转速限制 3 转速限制1 临界转速自动回避2 轮机长最大转速限制3 故障自动降速限制4 最小转速限制5 最大倒车转速限制 1 临界转速的自动回避 在柴油机全部工作转速内可能有两个或两个以上共振区 其中最大的共振区称为临界共振区 对应的主机转速叫临界转速 柴油机在临界转速区工作时 产生的扭转振动应力将超过材料的允许应力 因此 柴油机在运行期间必须避开临界转速区 其原则是不在临界转速区内运行 快速通过临界转速区 临界转速的回避方式 避上限 当车令转速设定值进入临界转速区时 自动使主机在临界转速的下限值运行 避下限 当车令转速设定值进入临界转速区时 自动使主机在临界转速的上限值运行 避上 下限 加速时避下限 减速时避上限 临界转速自动回避回路 2 轮机长最大转速限制 手动最大转速限制 在应急情况 按下 应急操纵 按钮 可取消 3 故障自动降速限制 4 最小转速限制 5 最大倒车转速限制 4 转速控制1 电子调速器 1 转速调节原理 基本PI调速回路 2 螺旋桨特性补偿 校正电路 2 螺旋桨特性补偿 校正电路 2 PGA型液压调速器 5 负荷限制 负荷限制用来限制主机的供油量 防止主机超负荷 又称为燃油限制 负荷限制包括 转矩限制 增压空气压力限制 轮机长最大油量限制 螺旋桨特性限制等 1 转矩限制设定转速为Us 转矩限制是根据设定转速的大小来限制主机的最大允许供油量 由电位器P4来调整转矩限制开始的转速值Ua 一般为额定转速的50 60 当UsUa时 A6是同相输入的比例运算放大器 随着Us的增大 A6输出按比例增大 Ua电位升高 选小器输出U0也随之升高 对应一个设定转速 就对应一个最大允许供油量 Fa 转矩限制特性曲线调整由电位器P4调整供油起始值Ua Fa 由电位器P5调整运放器A6的比例增益K 曲线斜率 Fa Fnm 2 增压空气压力限制根据增压空气压力PK的大小来限制主机的最大允许供油量 在应急情况 按下 应急操纵 按钮 可取消增压空气压力限制 由电位器P6调整增压空气压力限制的开始值UN 由电位器P7调整起动供油限制值UM 当UkUN时 A8是同相输入的比例运算放大器 随着Uk的增大 A8输出按比例增大 选小器输出U0也随之升高 对应一个增压空气压力 就对应一个最大允许供油量 UM UN 增压空气压力限制特性曲线调整由电位器P6调整运放器A8的比例增益K 曲线斜率 UM UN 3 轮机长最大油量限制 手动最大油量限制 在应急情况 按下 应急操纵 按钮 可取消 6 控制信号转换器和伺服器1 电 气 E P 转换器 2 Hagenuk电 液伺服器 第二章微机控制的主机遥控系统 DIFA 31型 DIFA 31主机遥控系统的组成 图4 4 1微机控制的主机遥控系统框图 驾驶台车钟 安全保护系统 按钮灯板 车钟打印机 模拟实验板 故障灯和报警 控制 处理车令 加速或减速 实际转速 计算机处理设备 集控室车钟 自动停车 自动转速限制 转速限制 集中监视报警系统 报警 开关量输入 控制电磁阀 柴油主机 测速发电机 数字转速传感器 电子调速器 电压电流转换 电液执行机构 电压电流转换 电气转换 伺服执行器 调速器 应急停车 应急运行 B WSULZER B WSULZER MANFIAT 1 操纵部位转换及按钮指示灯板 1 操纵部位转换2 按钮和指示灯板 空 空 空 空 空 应急操纵 按钮 灯 车钟故障 灯 备车 按钮 灯 备车完毕 按钮 灯 完车 按钮 灯 驾驶台请求遥控 按钮 灯 系统安全运行 灯 凸轮轴在正车位置 灯 凸轮轴在倒车位置 灯 控制空气 灯 应急停车 按钮 灯 自动控制系统故障 灯 驾驶台控制 灯 机舱手动控制 灯 取消限制 按钮 灯 三次启动失败 灯 限速 灯 应答 按钮 灯 实验 按钮 灯 指示灯和按钮面板 CPU8085 RAM4K PROM4K EPROM16K 74LS373锁存器 并行 8251 串行 8253定时器 8253中断控制器 8255 并行 8212 并行 模拟实验装置 地址数据控制总线 开关量模拟量输入 车钟记录仪 开关量输出 模拟量输出 图4 4 2主机遥控系统微机原理框图 返回最近 2 SIEMENS 210D微型计算机系统框图 主要功能 3 输入接口电路 模拟量输入接口电路 返回最近 1 输入通道包括输入电路和多路转换开关1 输入电路 1K 15V 0V R5 1K R6 22 R23 100 R23 100 R23 R23 R5 3 9K R6 22 R 150K 0V 60V 0 0 22V 0 33V0 07V 图4 4 4模拟量开关量输入电路 a b 油门杆停油位置开关 方式2模拟实验开关 启动空气压力开关 正倒车停油电磁阀 接驾驶台车钟 机舱车钟未接 测速发电机 来自调速器 插头号4z244b24 地址FEFEH 通道号01234567 插头号4d244d26 地址FEFEH 通道号89101112131415 图4 4 5CC15印刷电路板输入信号连接图 24V 60V 集控室应急操纵按钮 驾驶台应急操纵按钮 集控室应答按钮 驾驶台应答按钮 空 应急停车触点 应急减速触点 空 凸轮轴正车位置开关 盘车机位置开关 接驾驶台发送转速电位器 来自测速发电机1实际转速 插头号4z244b24 地址FEFCH 通道号01234567 插头号4d244d26 地址FEFCH 通道号89101112131415 空 凸轮轴倒车位置开关 接集控室发送转速电位器 轮机长燃油限制 24V 60V 图4 4 6CC15印刷电路板输入信号连接图 返回最近 2 多路转换开关 K1 A2 A1 A0 EN A2 A1 A0 M K2 N15 M M P Vref Vin D0 D5 D6 D7 D8 D9 M M K2 P M K1 P M P P D0 D1 D2 D3 21 启动A D转换 8701CN D21 D23 图4 4 3输入电路板电路图 1 AB11 P 74LS373 7 6 S1 S11 AB1 M AB0 PESP P P 4 5 11 SN74LS373 SN74LS373 SN74LS373 1 DB0 DB7 DB1 DB2 74LS245 D32 D33 P 1 11 1 11 D15 D9 D8 3 8 17 18 D7 D6 D0 M D8 D9 D7 D6 D0 P 6 7 4 5 0 1 2 3 P M P 21 P M H2 H1 11ms 5ms 图4 4 3输入电路板电路图 2 2 A D转换器3 8D锁存器74LS3734 双向三态总线缓冲器74LS245 返回最近 双向三态缓冲器 5 地址译码器 6 输入通道的选通与数据的读取 4 输出接口电路1 开关量输出接口电路2 模拟量输出接口电路 LP M 15V T1 CC518255 PAFFECH01234567 PBFFEDH01234567 PCFFEEH01234567 安全位 试灯 自动遥控故障 启动失败 驾驶台遥控 轮机长限油 驾驶台请求遥控 凸轮轴在正车 凸轮轴在倒车 盘车机合上 控制空气故障 实际转速正常 调速器在工作 报警喇叭 应急操纵 启动空气故障 打印机故障 正车换向 倒车换向 停车 主机启动 慢转启动 调速器停 调光器 图4 4 8开关量输出接口电路 返回最近 M M M 15V 15V 去CC15 M 测速发电机1 测速发电机2 A D转换 直流隔离放大器 直流隔离放大器 电压源 D A转换 CPU D A转换 8212锁存器 PESP DS1 DS2 M AB11 AB10 AB9 AB8 AB7 AB6 AB5 AB4 AB3 AB2 AB1 MEMW AB0 图4 4 9模拟量输出接口电路 返回最近 5 模拟试验装置1 模拟试验面板 1自动系统接通亮 2主启动阀关闭亮 3调速器接通亮 4此灯亮可做模拟实验 5集控室控制亮 6调速器断开亮 7车钟发车令亮 模拟电位器R发指令亮 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 22 23 32 33 1 2 3 4 用驾驶车钟发车令 用模拟电位器发车令 9驾驶台发车令亮 10强制零位亮 驾驶台操纵 11集控室发车令 正车 倒车 12发正车车令亮 13发倒车车令亮 加速 减速 正车 倒车 执行机构 用电位器模拟实际转速 测速发电机来的转速实际值 45 46 48 47 正车 倒车 TEST TEST 14整定最低稳定转速 15临界转速上限 16临界转速下限 17最大正车转速 18最大倒车转速 19故障2限制 20轮机长限制 21启动转速 24快速率 25中速率 26慢速率 27应急操纵 28 29跟踪 30转换点1 31转换点2 车令值 参考值 发送速率程序 故障 转速实际值 七段数码显示管 传送 S4 S3 S2 S1 测量 1记数 2秒 3分 4时 5日 6月 7年 8打印 9deltan 每隔deltan车钟打印机打印一次 S11 S5 S6 S7 S8 59应急操纵 60计算机工作 62改变车令 63第一次启动 64第二 三次启动 65不能启动 66油门在零位 67凸轮轴在正车 S10 凸轮轴模拟位置开关 68凸轮轴在倒车 S9 69正车换向 70倒车换向 71启动 72慢转启动 73取消增压限制 74停车 启动空气分配器 76达到预整定启动转速 75 77调速器停 49最小实际转速 50切断空气转速1 51切断空气转速2 52换向转速1 53换向转速2 54高速 55达到临界转速 34测速发电机故障 34测速发电机故障 35临速运转超时 36硬件故障 37打印机故障 38车钟发令故障 39初次启动脉冲故障 40三次启动失败 41自动停车故障 42自动减速故障 消除上述故障灯 消除蜂鸣器音响 R1 R2 图4 4 10模拟实验面板 编码器 S11 S10 S9 S8 S7 S6 S5 S4 P5 M M 编码器 编码器 P5 S1 S2 S3 M M E1 E2 E3 A2 A1 A0 M E1 E2 E3 A2 A1 A0 M 8205 8205 AB2 AB3 AB1 AB0 RESET WR RD A0 A1 D7 D0 CS RESET WR RD A0 A1 D7 D0 CS 8255 FF34H 70 70 50 PC PA PB 8255 FF35H 54 70 PC PB 70 70 PA M M 8 9 9 P5 11 PESP AB11 AB9 AB8 AB10 AB7 AB6 MEMW MEMR AB4 AB5 DS1 DS1 D7 D0 D7 D0 D7 D0 MD STB DS2 CLR STB DS2 CLR MD DB7 DB0 P5 M M 8212 8212 D7 D0 V115 V121 8 4 5 6 7 27 28 31 32 33 34 35 36 37 38 V133 V132 P5 P5 P5 P5 图4 4 11开关数码显示接口电路 返回最近 D8 D0D7 MD STB DS2 CLR D7 D0 P5 8212 DS1 4 11 MEMW P5 P5 P5 P5 M 100 s INit DS2 DS1 CLR STB MD P5 MEMR 24 8212 FF01H D7 D0 M CLR STB MD P5 8212 FF00H DS2 DS1 D7 D0 BUSY D9 D0D7 D0 D1 D7 4 5 INT D0 D3 A3 A0 A1 A2 D2 D1 8701CN DC506 D 00 01 02 0F V112 V113 V125 V124 SN74221 V116 图4 4 12电位器接口电路 返回最近 2 模拟试验方法 模拟试验有两种方式 试验方式1 是在主机运行时的试验 能模拟和检查微型计算机遥控系统的功能和故障 试验方式2 是在主机停车时的试验 不仅能模拟和检查微型计算机遥控系统的功能和故障 也能检查气动逻辑回路及调速器执行机构的工作是否正常 外部试验 是利用车钟发送试验车令 内部试验 是利用面板上模拟电位器R1和R2发送试验车令 附录 微型计算机的基本组成 一 电子计算机的结构1 组成计算机的基本单元1 存贮器 存储器 2 运算器3 控制器4 输入设备5 输出设备2 程序的概念软件 人们为了解题所编写的各种操作步骤 二 微型计算机的基本组成及其作用 微型计算机由微处理器 存贮器 输入输出接口电路组成 1 微处理器 CPU 称为中央处理单元包括运算器 控制器2 存贮器包括读写存贮器 RAM 只读存贮器 ROM 3 输入输出接口电路 I 0接口电路 各部件的作用 微处理器 用来