轮机英语(新版)(第三~五单元)翻译.pdf

更多好资料请登录 第 3 单元 船舶电气及自动化 第 27 课 船舶发电机 直流发电机直流发电机 一个金属线圈在磁场中转动就会产生电流 当电流汇集在一个分成两部分的环 也就是 换向器上 就会有直流电输出 通过增加线圈的转数或增加磁场来增大所产生的电流 当一些线路连接到换向器上 随着电刷在绝缘部件上滑动 电流汇聚以后会产生火花 使用换向极或中间极以减少火花 事实上 它们是与主磁极同性的电磁铁 并且转向相同 电磁极之间产生的磁场就是所谓的 励磁线圈 这些励磁线圈由发电机自身产生的电 流励磁或供电 励磁线圈的软铁含有镁 以便建立初始的励磁电流并均匀分配至所有发电机 功率 磁场励磁绕组有多种方式从输出电流供电 串激励 并激励或混合激励 适当的联 合励磁即混合激励使得在一定的负载范围内电压稳定 混合激励的发电机有两组励磁线圈 振荡励磁线圈有许多圈细金属线圈 而串激励线圈 只有几圈粗金属线圈 振荡激励分量产生全部空载电压 并随负载电流的增加逐渐减失 串 激励分量随负载增大增加电压 适当的联合励磁即混合激励使得在一定的负载范围内电压稳 定 交流发电机交流发电机 线圈在磁场中旋转产生电流 电流可由与轴绝缘的滑环输出 炭刷停靠在旋转的滑环上 汇集电流供外电路使用 以这种方式汇集的电流是交变的 即无论在方向上还是在数值上均 有升降 为了增加输出的电流可以采用多极制 磁场是由电磁铁产生 电磁铁布置成相邻的磁极磁性相反 这些 励磁线圈 正如其 所称的那样串联在外电源上 或发电机的输出端上 如果使用单独的线圈或导线 就可获得多个输出 三个输出产生三相电 相位间隔 1200 三相制的效率较高 对于相同的 输入 机械功 可获得较大的电力输出 三个输出中的每一 个可作单相电源使用或在三相电源中联合使用 各相输出可接成星形或三角形 星形接法最 常见 它要求交流发电机上有四个滑环 三根导线连在一个共用的滑环上 同时又各有各自 的滑环 中性线各相共用 三角形接线法中 交流发电机有三个滑环 各滑环接有两相线 单相电可以从任何两个滑环上获取 至今 发电机结构均采用电枢旋转而磁场不动 反之 若磁场旋转而电枢不动 也会产 生同样的效果 这种设计实际上已被承担重要任务的大型发电机采用 老式发电机 励磁电流来自低压直流发电机或与交流发电机同轴的励磁器 然而 现 代发电机不是静止励磁型的就是高速无刷型的 要求励磁机在运行时能抵消给定负荷下的功 率因数的影响 功率因数是对电压和电流间的相位差的衡量 以相位角的余弦表示 对于纯 电阻负荷 电压和电流同相 功率因素为 1 所消耗的功率为电压和电流的乘积 电感性或 电容性负荷与电阻相结合 产生滞后或超前的功率因数 其值小于 1 所消耗的功率为电压 电流和功率因数的乘积 带负载的发电机因负载而产生压降 当负载具有滞后功率因数时 此压降是相当大的 因此 励磁器在保持发电机电压的过程中 其励磁电流 必须随着负载 电流和功率因数的变化而变化 还需考虑原动机转速变化 手控励磁较难 因此采用自动电压调节器 自动电压调节器基本上由一个经发电机输出 电压供电的电路组成 该电路能检测电压的微小变化 输出一个信号给放大器以改变励磁 调整电压 稳压部件联结于电路中 以避免 振荡 不断的电压波动 或过调现象 有各式 各样的电压调节器在使用 它们可以被广泛地分成多种类型 比如炭极式 磁性放大器以及 1 更多好资料请登录 电子式 静止励磁交流发电机具备静止励磁系统而代替直流励磁机 这种类型的交流发电机能较 好地承受由大型鼠笼式电机直接带载起动而造成的冲击负荷 静止励磁系统使用变压器和整 流器 为交流发电机磁场产生一个串激励和并激励励磁分量 也就是说 它是复激励的 使 用电刷和滑环把电流传递到装在转子上的励磁线圈上 交流发电机的端电压提供空载电压 此时的负载电流提供一个额外励磁以便在任何负荷下输出稳定的电压 为了对速度变化进行 必要的补偿 要求发电机系统中装有电压调节器 无刷高速交流发电机的开发 废除了直流发电机及与其配套的整流子和电刷机构 交流 发电机和励磁器转子同轴 轴上还带有整流器 励磁器输出反馈到整流器上 然后通过空心 轴里的导线连到交流发电机励磁线圈上 这种发电机使用自动电压调节器 应急发电机应急发电机 为了防止主发电系统失效 作为基本功能 应急电力供给是必需的 这可用蓄电池完成 但多数商船有应急发电机 应急发电机用柴油机驱动 放置在机舱外 应急发电机的定额必须能为应急污水泵 消防泵 舵机 水密门 还可能为消防设备供 电 而且还必须向居住区应急照明 航行灯 通信系统及警报系统供电 若主动力装置操作 采用电控装置 则该电控装置还应能从应急发电机获得电力供应 应急发电机间的配电板向这类负载供电 对应急发电机通常不进行并车操作 因此 没 有为此而设的设备 现代应急发电机在低压时一般会自动起动 第 28 课 发电机并车 三相交流发电机的并车运行需要很多仪表 包括电流表 功率表 电压表 频率表和同 步指示装置 因不能采用逆电流保护 所以发电机装设了逆功率保护 或者装设各种跳闸机 构 万一在原动机故障时 确保发电机不能按电动机工作 发电机并车运行需要电压相等且同相 交变电流输出总是在改变 因此 对欲并车的两 台发电机而言 它们的电压必须以相同的变化率即频率变化 并且必须同时达到最大值 或 其他值 此时我们就说它们 同相 现今 当进行并车时使用同步指示器 同步指示器有 两组绕组 每组与联络开关相连 同步指示器指针可自由转动并且受两组绕组的磁效应而动 作 当两组输出电压同相时 指针停在 12 点位置不动 若指针在转动 则频率不相同 在 表盘上标明顺时针转 快 逆时针转 慢 其参考是入网频率 为了将一台发电机并入正在运行的发电机电网 首先必须确保两者电压相等 为此设有 电压表 其次 频率必须同相 在实际操作中 通常在同步指示器指针按 快 的方向缓慢 转动到 8 点位置时合闸 这种操作可使入网发电机能立即承担少量负载 也可用一组三个指示灯实现同步操作 指示灯连接的顺序是 其中一只对应相灯连接一 相而另两个灯分别连接另两相 若入网发电机频率不同 则灯泡按转向发生明暗变化 依入 网频率的快慢而定 并车操作的良好时机是对应相灯变暗而其他两灯变亮的时候 440 V 三相交流发电机的并车程序如下 1 确保发电机断路器及励磁开关 如果装设 断开 2 确保所有磁场电阻手柄处于断开位置 3 确保电压调节器控制面板 如果装设 在手动位置 4 确保手控电压控制放在发电机产生最小电压的位置 5 确保原动机及发电机端无运动部件障碍物 2 更多好资料请登录 6 确保油环润滑的轴承油箱有适当油量 并在指示镜中指示出来 7 确保机组已经起动 转速达到原动机相同的转速 确保超速调速器 断路器及其他安 全设备己进行测试 并如说明书要求的那样功能良好 8 检查轴承润滑 检查油温及轴承温度 9 确保汇流环确实转动 所有电刷安放良好并且电刷中无咔嗒声 10 若是带冷却器的全封闭发电机 确保冷却水通入冷却器 并确认无水漏泄 关闭加 热器 如果装设 11 使发电机运行至接近正常转速 使电压接近正常值 关闭励磁开关并将电压调节器 投入使用 12 合上待并机电压开关 并指示其电压值 13 合上邻近发电机的电压开关并指示电网电压 14 转动电压调节器调节电阻 直到待并机电压等于电网电压 15 将待并机频率与电网比较并调节至与电网频率一致 16 将同步表开关置于闭合位置 同步指针将向一个方向转动或者向另一个方向转动 通过电机原动机控制开关调节发电机转速直至同步表指针按顺时针方向缓慢转动 17 确保电站的电压和待并机的电压相同 在同步表的指针缓慢通过零位的时候 合闸 如果用同步指示灯代替同步表 恰在灯泡变最暗的时刻合闸 灯泡最暗的时刻与同步表指针 垂向位置对应 18 将同步表开关置于断开位置 19 调节发电机使有效功率及无功功率均匀分配 第 29 课 电力分配系统 交流电力是由主配电板分配的 交流发电机直接向主配电板供电 主配电板上的电压一 般为 415 V 但在一些大型的设备上 电压有可能达到 3 300 V 它通常在高压状态下 通 过断路器向大型辅助设置上输出功率 而小型的设备则可以用熔断器 保险丝 或者微型断路 器 在低压的情祝下 例如 使用 220 V 可以在配电网中添加一个变压器来降压使用 配电系统是三线绝缘的或者由中线接地 大多数使用的是三线绝缘的配电系统 中线接 地的系统有时也会使用 三线绝缘系统可以避免高压状态下切换开关或者是系统故障所造成 的振荡 而这些情况都能够损坏机器 接地系统的应用可能导致一项必要的设施的中断 比 如由接地故障而产生后果的舵机系统 无论如何 绝缘系统中的一个接地故障都不会导致供 电中断 同时能够在接地指示灯上察觉出来 因此 自从接地故障在船上普遍发生 并且在 许多情况下都不能允许供电的中断 绝缘系统才会得以青睐 一般情况下 交流系统中的电器设备都因为拥有较高的电压却相反有较低电流 从而都 较小和较轻 微型断路器 在电流超过 100 A 的时候会将电路断开 作用相当于保险丝和电 路的断路器 某种设备会在过载和发生短路的情况下自动断开 不同于熔断器 保险丝 电 路还能够通过开关简单的闭合来达到电路迅速恢复 这种形式的设备一般被认为是塑壳断路 器 并且它能够手动控制超过 1 000 A 的电流 优先卸载和接地故障指示也是交流配载系统 其中的一部分 这两个部分是先前在直流配载系统所提到过的 所产生的电能提供给叫做 汇流排 的整流器 它通常都位于主配电板的后面 而电能 则通过断路器直接通向辅助设备 或者其他部分以及配载板 断路器其实就是一个独立的开 关 而分支部分的面板则是由主面板所服务下的一组电气设施 配载板则用于较小的供给 比如照明和可以自我服务的主板和支板 3 更多好资料请登录 二线制通常用来提供电能 并且在电器的每一个元件中形成回路 接地线是各种电气设 备和船体之间连接的唯一的带电装置 在发电机故障的时候 次级汇流排会并入系统为设备 补偿电 熔断器 保险丝 是一种比较特殊类型的开关 如果电路中有非常大的电流负载时 它能 够通过熔断使整个电路脱离开来 熔断器 保险丝 的作用就是作为电路中的一个脆弱的环 节 用来切断和保护电气设备不受高电流的损坏 半闭合或者可以更换的熔断器 保险丝 为 线被烧断后的更换做好了准备 熔断器 保险丝 所在的设备必须正确更换额定的熔断器 保险 丝 来确保电路的恢复 管式熔断器 保险丝 在瓷制的外壳中有一条连接的金属线 而它是不 能重新连接的 坏掉的管式熔断器 保险丝 必须更换一个新的 因为熔断电流值要比可以重 新连接的那种类型可靠得多 所以管式熔断器 保险丝 才能够被越来越多的应用 断路器的功能类似于熔断器 保险丝 是一个独立的开关 它有两个额定值 一个是正 常工作的安全电流 另一个是过载电流 断路器是通过一个弹簧的动作来实现闭合使电路接 通 向支板或者辅助设备供电 断路器使用关闭的机械装置来打开 而弹簧则是确保它能够 快速有效地弹开 如果想要手动控制断路器的脱扣和打开 它同样也会在超过过载额定电流 一定时间之后断开 延迟机构能够在电流过载时阻止断路器在一小段时间之后才打开 当断 路器将发电机的电能供向汇流排次级通断臂时 断路器的闭合和断开都能够供电并且形成回 路 同时为补偿连接做好准备 优先卸载是保持必要电力供应的一种方法 如果发电机不能向所有的负载供电 在这种 情况下 一些不重要的负载就被优先卸载功能所断开 这样的目的就是减少发电机所承受的 负载来保护重要的设备比如舵机 航行灯等等 保持它们的电力供应 可以使用接地故障指示灯来检测接地故障 共有两个指示灯 当系统达到全电压的状态 时灯才工作 它们和系统相连 中间有接地点 如果系统完全绝缘 那么两个灯都会因为各 得一半电压而光亮减半 这两个灯要放在一起 这样才能够做出对比 任何一个直接接地点 都会将其中的一个灯短路 从而会使另外的一个灯变得更亮 轻微的绝缘故障会使两个灯泡 的亮度产生不同 在检测到接地故障的地方 每个独立电路的断路器必须轮流断开 直到查 到故障出现的位置为止 特殊的部分或者配载箱则必须要一个接一个地检查它们的电路 然 后确定故障的位置 并使它们恢复正常 第 30 课 船用电气设备 船上的电气设备是由电力产生装置 配电装置和很多的用电设备组成的 电力资源不仅 用来驱动辅助设备的电动机 也用于甲板机械 照明 通风和空气调节设备 持续的供电对 于船舶的安全和机器的操作来讲是不可或缺的 因此备用或是额外的能源跟应急供电设备都 是必需的 应急设备可以是能自动起动的应急交流发电机也可以是蓄电池 所谓的电气设备包括发电机 用来做控制用的开关 配电装置 电动机 以及与之相 关的起动和应急设备 额定性能额定性能 电动机和发电机 包括交流的在内 应可以满足在额定负荷下运行 也就是说 它们应 该可以在一个瞬间的大负荷冲击或者一个中等稍长时间过载的情形下 也应该可以完好地运 行 一个运行设备的温度是由周围空气的温度和它的绕组电流所产生的温度共同作用的结 果 我们所测量出的温升就是以这两个温度的和为标准还要高出的部分 因此电气设备的适 4 更多好资料请登录 当通风还是必不可少的 小提示 注意各种设备的绝缘 围蔽围蔽 基于以上 一个电动机或是发电机都会是有多种允许的围蔽中的一种 DP 是一种常见 的用来防止液体流入以及通风空气过于潮湿的保护 水封是设备长时间在水下时用来防止进 水的 防雨 管封 和 甲板水密 只在短时间内防水 完全密封或者用一个管道用于 从设备外界通风都是可以的 防火围蔽必须能耐得住易燃气体在它内部燃烧 它必须能阻止 火势甚至是爆炸的蔓延 交流电的提供交流电的提供 供给分配系统的交流电通常都是由两个或是更多发电机并联产生的 每一个发电机都配 有一定的保护装置 主要用于逆电流 低电压和过载保护 在电路中必须有电流表和电压表 来显示发电机是并联的 发电机电路里的电压表和电流表主要是用于显示并联的 一个电压表位于汇流排来显示 它们的电压 这个电压表跨接于给汇流排供电的并联的两台发电机两端 第二台机器的转速 和电流会一直地被调整到两台机器的电压相等 这时候连接第二台机器和汇流排的断路器才 会合上 同时第二台的电流也会再调整来分担转移过来的负荷 当两台机器平等地分担负荷 时 并车就完成了 当一些轻微的变化在分配负荷时出现 这种均压的接法仍是可以满足需 要的 三相交流发电机的并车操作需要相当多的仪器 包括电流表 功率表 频率表和一个同 步装置 它们当中的大部分都需要用变压器来降低实际供给它们的电压 例如 这些变压器 可以用于相与相之间 也能用于供电机器和汇流排之间 因此一个仪表能显示很多数值中的 一个 功率表测量的是电路中正在被使用的能量的多少 因为在交流电路中 实际使用的能 量是少于电压和电流的乘积的 交流发电机使用逆功率保护 那是因为反相电流保护不起作 用 逆功率保护用于交流发电机以确保它不会作为电动机使用 两台交流发电机的并车不仅要求它们的电压相等还要求它们同步 相位也相同 交流发 电机的输出电流是一直变化的 所以两台要并车的发电机的电压和频率不仅要相等 还要求 它们在同时到达最大值 或是其他的值 此时它们就可以称为 同相 现在 当对两台交 流机器并车时要有同步指示仪 同步指示仪有两个线圈分别连接到并联开关的每一边 同步 指示仪指针可自由转动并且受两组绕组的磁效应而动作 当电压同步时 指示仪的指针就会 停在 12 点的位置 当电压的频率不相等时 指针就会旋转 如果指针顺时针旋转表示要并 入的机器频率比参考频率高 而逆时针旅转说明要并入的机器骊率比参考颁率低 要把一个机器并到一个在网运行的机器 首先要保证的是它们有相等的电压 电压表就 是用于这个目的的 其次是频率要保持同步 实际上 同步指示仪通常按顺时针方向慢慢旋 转 当指针到了 11 点位置时 合上并车开关 这样并入的电气设备就会迅速接受小的负荷 也可以用 3 个指示灯来显示同步 指示灯连接的顺序是 其中一只对应相灯跨接一相 而另两个灯与另两相交叉连接 如果两台机器的频率不同 这些灯就会按顺时针或逆时针方 向闪亮 而这个旋转方向是待并机频率决定的 当对应相灯比较暗而其他两个灯同样亮的时 候就是两台机器同步的时候 交流电动机交流电动机 给一个在磁场中能自由旋转的线圈通入交流电是不会产生电动机效应的 因为电流是 在不断改变方向的 三相单独的定子线圈会产生一个旋转的磁场 用于感应电机或是鼠笼式 式电机 转子的轴线是由很多环状物构成的 并在它的末端形成一个笼式结构 沿着转子的 5 更多好资料请登录 轴线是一些串联的金属导体 当电动机起动时 就会在笼式结构中形成电动势和电流 在旋 转磁场中的带电导体就会受磁场力作用而旋转 电动机的起动仅仅比旋转磁场的建立晚一 点 电动机的转速取决于转子感应产生的电动势 电动势取决于导体和旋转磁场速度的差 异 如果电动机负荷增加 转子转速稍微降低 将导致产生的电动势增加而相应产生更大的 转矩以应对负荷的增加 电动机不论负荷多大都基本保持一定的转速 起动转矩是额定运行 时的 2 倍 而起动电流则是额定运行时的 6 倍 可以在转子上接两个笼式装置来降低起动电 流 两个装置是独立的 一个在另一个的下边 当起动时 靠外一点的阻值大的装置承担了 几乎所有电流 电动机转速逐渐增加 靠内一点的绕组线圈承担越来越多的电流直到它承担 大部分电流 如果改变电极数 电动机是可以有多个稳定转速 感应电动机的转速正比于频率和极 对数的比值 因此 如果一个开关能改变极对数 那么多个稳定转速就是可能实现的 电极 数会影响到起动特性 比如电极数越低 起动转矩和额定转矩比值就越低 我们在这里仅仅讲了交流感应电动机 因为它是船舶专用的 同步电动机是另外一种 用于电气推进系统而不用于辅助传动装置的电动机 很多的装置都可以用来起动感应电动机 包括直接起动 星三角起动 降压起动和串 电阻起动 直接起动用于配电设备能承受起动电流冲击的场合 当慢转一个大惯性负载时 必须因为起动电流的热效应而考虑起动时间 星三角起动是在起动时 将绕组接成星形而运 行时又接回三角形 星形连接的线圈能将几乎一半的线电压转换成相电压 因此起动电流较 小 起动转矩也降低到直接起动时的 1 3 转速到额定转速的 75 左右时要把绕组接回三角 形 这时电动机将得到它额定运行电流的 3 5 倍 自动起动仅用于大型电动机 它用绝缘带 缚住 从变压器提供诸如 40 60 或 75 的正常电压 电动机在达到 75 转速时快速转换 到额定电压 分流的选择取决于在 60 分流的情况下产生 70 负载转矩所需的起动转矩 小的分流百分比只能提供一个小的起动转矩 反之亦然 串电阻起动是在电动机起动时在起 动回路里串联一个电阻 当达到特定转速时 通过可调定时机构把这个电阻短接 在电动机的电路里会有适当的保护设备 比如缺相保护 过载保护和低压保护 三相电 路中有一相断开时缺相保护动作 当定子三角形连接时 缺相的结果是使所有绕组中电流都 变得很大 其中一相绕组的电流大概是平时的 3 倍 当一个运转中的机器发生缺相时 它会 在一个不平衡的电流带动下继续运转 过载保护在电动机负载低于额定负载时是不动作的 还有一种方法是利用一个感温设备在线圈达到特定的温度时 把机器和供电设备给断开 过 载保护经常和缺相保护联合起来使用 它们必须要有一个时间延迟以保证在高起动电流作用 期间不会动作 低压或是欠压保护用来保证电动机在供电设备故障时能正常的起动 维修保养维修保养 保持各种电气设备的清洁对其正常运转是很必要的 电气设备的连接必须检查 而任何 火花的痕迹都应该注意观察 任何部件磨损的地方都应该检查 如果需要甚至更换 交流电 由于电路冲击引起的危险要远比同样电压的直流电引起的危险大得多 交流设备一般都在高 电压下工作 在着手进行维护保养前确认绝缘是好的 电气设备上的污垢会导致低绝缘和低电流 甚至是接地 潮气和油的沉淀物同样能影响 绝缘 定期地测量绝缘和比较记录数据能使你了解设备需要注意的地方 通风管路和排泄管 路可能在没有冷却或加热的情况下堵塞 油渣能形成一个柴油引擎驱动一个小的发电机对绕 组进行破坏 因此当我们发现它时应该及时清除 总体来讲 一个闭合的设备应该定期打开 来检查和清洁 因为炭灰会留在机器里并且覆盖在其表面 炭刷也要检查以保证有足够的压力和弹簧的弹力 新的炭刷要很好地和换向器接触 换 6 更多好资料请登录 向器有火花表明换向效果不好 这就可能要将粗糙的换向器表面磨光 如果换向片之间的云 母片伸出来 应该切断 或是把沉积物清洁一下 控制设备 例如起动器 需要注意它的触点是不是损坏或是有麻点 电流接触器常常将 触头取出并擦拭 这样有助于保持良好的接触 也能使断开或闭合开关时产生的电弧不落在 闭合点上 电流接触器触头动作频繁 因此应该定期检查 W L 系统的驱动电动机或基本的原动力设备可以是直流电动机 交流电动机 柴油机 等等 任何类型的持续运行的设备都可以做它的动力 因为它的作用仅仅是来驱动发电机 第 31 课 自动控制基本理论 对一个设备的控制就是调节或改变影响它的参数 这可由手动实现 也可自动完成 取 决于系统的布置 所有控制形式可看做在一回路发生作用 组成回路的基本元件是传感器 比较器和调节器 它们均围绕系统处理过程组成控制回路 图 31 a 若各元件依次相连 则 组成自动闭环控制 控制作用无人干预 若其中某一元件由人工代替 则为手动闭环控制 由此可见 闭环控制系统的控制作用依赖于系统输出 检测元件或测量元件能获得与输 出有关的信号 该信号传给变送器 之后传送到比较器 比较器包含某个控制状态的设定值 或给定值 并将该值与测量信号比较 两者间的任何偏差将产生输出信号给控制器 控制器 用与此偏差有关的方式进行调节 并为调节单元 执行机构 提供信号 调节单元 执行机构 就会增加或减少对系统的控制作用 使系统的被控量达到给定值 控制循环的实际组成见图 31 1 b 7 更多好资料请登录 变送器 控制器和调节单元 执行机构 都采用某种工作介质 以完成其功能 工作介质 可以是压缩空气 液压油或电 对每种介质 均有不同的传感器 调节器和执行机构 以下解释一些控制系统和通用术语 开环控制系统开环控制系统 开环控制系统是指控制行动不依靠输出 即输出无法对系统起作用 这种控制方式可 用于且已用于住舱的取暖系统 通过加热器的蒸汽流量是由一个阀控制的 其设定值是由甲 板温度决定的 只要此温度保持稳定 空气和住舱的加热也保持稳定 然而 当主蒸汽流量 或蒸汽压力 改变时 供风会变冷或变热 可是蒸汽阀仍处于同一位置 因为它没有气温的 反馈信息 反馈反馈 反馈是指传递一个反映输出大小的信号即控制现状的信号 用于与系统的输入信号相 比较 反馈将增加调节的精确度 闭环控制系统闭环控制系统 闭环控制系统是指控制行动完全依靠输出 船上的例子有舵机和锅炉的控制 甲板货 物的控制 柴油机的控制等等 测量出来的输出值反馈至控制器 控制器将此值与控制系统 的给定值相比较 如果两者间有任何偏差 即产生输出信号来改变控制状态 测量值 控制状态的实际数值 给定值 操作者想获得的控制状态的数值 设定值 控制系统相应单元所设定的值 通常就是期望值 偏差 指测量值与给定值之间的差异 此信号可能会转化成某一合适的形式 例如 液压输出 对应的电压值 或气压输出对应的电压值等 该信号将用于激发矫正动作 目标是将偏差减 少至零 剩余偏差 指持续的偏差或差异 变送器变送器 变送器将从检测器或传感器所得到的信号转变为放大的输出 通常是电 变送器这一 术语现在己经通用了 不再仅限于用于电气的术语 它可以是由电输出或气压输出等等而产 生的机械运动 控制作用及类型控制作用及类型 1 双位 开一关 控制是一种控制器的控制作用类型 该种控制器在偏差发生正负改变时 8 更多好资料请登录 其输出信号从某设定值变为另一设定值 这种控制作用主要是一种开关控制 例如制冷装置 对冷库温度的控制 当温度上升到某一设定值时 制冷压缩机自动起动 当温度下降到另一 设定值时 自动停车 2 比例控制作用是连续控制器的基本作用形式 该种控制器的输出信号与偏差成正比 如锅炉水位控制 若炉水水位因用汽量增加下降 20 mm 自动控制器的给水进口的输出从 0 6 bar变化到0 7 bar 如果炉水水位下降40 mm 自动控制器的输出将从0 6 bar变到0 8 bar 剩余偏差 即稳态差值 是比例控制器的固有特性 当控制系统的负载发生改变时 控制器 的比例输出会发生改变 致使产生剩余偏差即稳态值与给定值的差值 3 积分控制作用 该种控制器的输出信号变化率与偏差成正比 这种控制器通常与比例 控制联合以消除比例控制器固有的静态偏差 4 微分控制作用 这种控制器的输出与偏差值的变化率成正比 微分控制的主要目的是 对系统的变化作出快速的响应 复杂的控制器 为了获得快速的响应 最小的稳态偏差及重新复位功能将采用三种控 制器 即比例加积分再加微分 控制系统的介质控制系统的介质 船舶控制系统是气动的 液压的 或电的 或几种形式的联合 电部分相当于神经系 统 而气动和液压部分相当于肌肉 现在讨论各种形式系统的优点 读者列举其缺点作为练习 气控系统的优点气控系统的优点 1 比电控和液控系统廉价 2 连接无危险 3 不产热 因此不要求通风 4 可靠 5 对船舶电力供应的变化不敏感 6 简单安全 电控系统的优点电控系统的优点 1 极少运动部件 因此几乎不需润滑 近乎没有磨损 2 能耗低 3 系统无论是在通断状态 在气动或液压装置漏泄或污物进入系统时 都将变得迟滞 4 小巧 通用性强 5 响应快 液控系统的优点液控系统的优点 1 因液体确实难以压缩 所以几乎是能立刻响应 2 能方便地实现任何形式的运动 如往复运动或旋转运动 3 能精确实现位置控制 4 能实现高功率放大 第 32 课 典型的自动控制系统 9 更多好资料请登录 直流电机的速度控制 直流电动机的调节系统通常就是对其稳定运行状态的功率调节 例如无论负载转矩如何 变化 电机速度调节器总能保持其转速在稳定值 即使没有负载转矩 电机必须提供足够的 转矩克服轴承各种摩擦 其他形式的调节器也提供各种功率输出 温度调节器必须保持比电 炉的温度恒定而不管其热损失大小 电压调节器必须保持输出电压的稳定而不管其负载电流 如何变化 对任何提供输出的一个系统 比如转速 温度或电压等 在稳定状态必须有误差 信号 电力刹车电力刹车 在许多速度控制系统 比如滚轧机 采掘机等 负载经常频繁地中断或换向 根据减 速要求减速的快慢取决于储存的能量及使用的刹车系统 小型调速系统 有时叫做调速发电 机 可以采用机械制动器 但是机械制动器对大型速度控制器不适用 因为比较困难且清除 产生的热量代价很高 可用的电动刹车如下 1 再生制动 2 涡流制动 3 动力制动 4 逆流制动 逆转 虽然不是最经济的 再生制动却是最好的方法 负载中存储的能量由工作的电机转化为 电能 暂时相当于一个发电机 并且返回到电力供应的系统 因此电力供应系统相当于 源 接受了外来的能量 假如供电系统有足够的容量 在再生制动这段短暂时间产生的终端电压 的改变将很小 在直流电动机的 Ward Leonard 方法中 再生制动是固有的 但是半导体控 制的电力拖动中必须设有转向器以实现再生制动 如果转子轴的转速比转动磁场快 感应式 电动机就可以实现再生制动 可控硅整流器在低价变频电力系统中的使用 已使调速感应电 机的应用发生了很大变化 涡流制动能够在任何电机中应用 仅需在轴上安装一个铜质或铝质片并使其在磁场中旋 转即可 随着轴及轴承的温度增加 在大型系统中消除产生的热量是一个很严重的问题 如 果刹车使用太久 电机温度也会升高 在动态制动中 储存的能量会消散在电路的电阻中 当在直流电机中应用时 电枢的供 电中断而与电枢相连的电阻接入 通过继电器 接触器或晶体管 磁场电压得以维持而制动 使得转速降至最低 感应电动机需要比较复杂的布置 定子绕组从交流供电中解除 而与直 流电重新接入 产生的电能消散在转子的电路中 大型交流起升系统中采用动态制动 其中 制动时间较长而且很严重 任何电动机都可以通过反向供电使其停转 逆流制动 在控制状态下使用 这种方法对 所有电机都是合适的 这种方法的主要缺点是刹车期间消耗的能量与负载储存的能量相同 这会极大地增加大型电动机的运行费用 锅炉水位控制 高温高压的现代水管锅炉装少量的水却产生大量的蒸汽 因此有必要对锅筒水位仔细控 制 锅炉中水与蒸汽的作用是复杂的 因此需要有多个测量元件的控制系统 当锅炉运行时 玻璃水位计的显示水位比停炉时高 这是因为水中有气泡 这在实际运 行中是允许的 然而 如果锅炉的用汽量突然增加 处在高压下的炉水就会 闪发 成汽 并造成水位高涨 锅筒中炉水量的减少促使产生更多的蒸汽 这将使水位进一步升高 这种 效应就是所谓的 泡涨 仅用来做水位测量的元件的水位控制系统 将会在需要开大给水 10 更多好资料请登录 阀时使其关小 当锅炉负载恢复正常时 锅筒压力升高 气泡形成减轻 使水位下降 冷水的通入使气 泡形成进一步减轻 就会发生所谓的 冷缩 与泡涨和冷缩相伴的问题 可通过使用第二个测量元素即 蒸汽流量 消除 加入第 三个测量元素 给水流量 可避免因给水压力变化引起的问题 图 32 1 示出了三个测量量的控制系统 被测变量即测量量是 蒸汽流量 锅筒水位 和 给水流量 因为在平衡状态时 蒸汽流量一定等于给水流量 所以 这两个信号在一 个压差变送器中进行比较 压差变送器的输出送至双作用控制器和比较器 锅筒水位信号也 送入其中 锅筒水位给定值与实际水位的任何差值以及给水流量与实际流量的任何差值都将 使控制器动作 调节给水控制阀 然后 锅炉水位可恢复到适当位置 用汽量的突然增加会在压差变送器中产生偏差信号 并产生输出信号使给水控制阀开 启 因此 泡涨效应不会影响控制系统的正确操作 当用汽量减少时 输送信号将使给水控 制阀关小以免冷缩 给水压力的任何变化都将使给水控制阀动作 以便在锅炉水位受到影响 前较正水位 冷却水温控制冷却水温控制 对柴油机冷却水温精确控制是其高效运行的一个要求 在稳定的运行工况下 这可由一 个单独的控制器来完成 但是因为在机动操纵时工况不稳 因此需要一个较复杂的系统 图 32 2 所示系统采用了主辅控制和单级控制的联合控制 在主辅控制中 主控制器的 输出自动调节辅助控制器的给定值 主控制器获取了柴油机出口温度读数并与给定值比较 11 更多好资料请登录 两者间 任何偏差都会产生作用 调节辅助控制器的给定值 辅助控制器还接收冷却水进口 温度传感器的信号并将其与最新的给定值进行比较 两者间的 任何偏差都会给单级控制器 的两个控制阀产生信号 若冷却水温高 海水阀将打开使更多的冷却水流过冷却器 若冷却 水温低 海水阀将关小 如果海水阀全关 加热器进口蒸汽阀就打开以对水加热 主辅控制 器是完全一样的设备 均采用 p I 双作用控制 另一种温度控制方法采用了单个测量元件 在冷却水管线上安装有三通阀以便冷却水从 冷却器旁通 冷却海水全部流过冷却器 不受系统控制 冷却水出口的温度传感元件给双作 用控制器提供信号 p I 控制器 预先 给了给定值 给定值与上述信号间的任何偏差都给三 通控制阀以输出信号 若所测温度低 更多的冷却水就会旁通 因此水温就会升高 若所测 水温高 水的旁通量就少 更多的水被冷却 因此水温就会下降 这种简单的系统可以在对 装置情况仔细分析后采用 并安装合适尺寸的设备 滑油系统的控制 滑油从循环柜泵出 通常在吸入主滑油滤器上装压差警报器 这些 滤器 用空气反向冲洗 被 赶出 在柴油机进口的传感器控制 这种阀 能在全部油流过冷却器时安全可靠 在某些装置中 滤器装在冷却器后 对滑油共用进口 关延时 20 s 动作以防因液面波动误报 警 管装磁性滤器 而在 可以是自动清洁滤器 或者一个是手动清洗另一个是自动清洗 在某些装置中 在滑油滤器前后的压差超过预定值时 滤器能自动 的油流向辅助落油柜 并由此经滤器泵回系统 滑油的冷却由装在油管上的三通阀实现 该阀受装 推力抽承进口 增压器轴承出口温度进行监控 高温时报警 对柴油机共用进口滑油低压进 行监控 发生时发出警报并使主机减速或停车 在某些情况下 仅对除供主轴承之外的所有 供油管装低压警报装置 且仅在此时报警并停车 对循环柜和高置油柜进行低油位监控 电 磁开 滑油循环泵故障时报警 滤器压差升高时也是这样 曲轴箱油雾警报器在油雾浓度高时 报警并使主机停车 滑油净油机从循环柜吸油 并将净油排至供油管 净油机带有液位警报 器 当水封低于预定液位时 发出声响警报并使分油停车 在某些情况下 若海水压力下降 也会使警报器报警 12 更多好资料请登录 第 33 课 无人值班机舱基本理论及其功能 自动控制理论的进一步发展 带来了控制和监控功能的集中 所有的船舶都在一定程度 控制面板通常配 导致大量信息到达 制系统和信息系统组成 控制系统用来测量系统的一些实体参 系统兼备系统和设备运转监控功能 监控功能适用于一系列参数 具体来说 可通 设备即计算机后 自动控制系统变得更加复杂 计算机通过所有 专门受过训练的轮机员来操作 当从驾驶台控制设备时 许多由轮机 在恰 阀的开启和闭合等一些事件的定时须严格控制 以避免发生危险情况或方便其他系 柴油机控制可由通过驾驶台或集控室的程序和定时单元操作信号来实现 故障发生 集中控制 上实现了控制台上的自动化和仪表化控制 现代装置采用集控室来实现其监测控制功能 集 控室的使用 使得对机舱的控制更加全面 对仪器仪表和轮机员都有利 控制台通常在中间布置了重要的控制元件和仪表 它们很容易触摸到 有模型图 这是管系或相关设备的线路图 其中包括该系统中相关设备的微型报警灯或操作 按钮 例如主机某气缸的排气高温警报将会在主机模型图上适当的位置上显示出来 模型图 上可显示阀位的打开或关闭状态 泵工作时模型图上将有运行指示灯显示其工作状态等等 上述各系统中的控制器和所用仪器仪表是船舶整个控制系统的一部分 集控室的最终目的是尽可能地远程操作和监控设备 这将不可避免地 集控室 远远超过轮机值班员定期观察预期所获信息 因此 通常做法是在集控室内将数据 记录与报警系统相结合 主系统使某些测量的变量在预定的时间内得以监测并将读数与设定 的参考值比较 如果发现故障 比如测量值偏离设定值的情况时 便能给出声光报警 并打 印出故障情况以及故障发生的时间 数据记录或数据处理是指按照设定时间间隔或根据需要 自动测定一些变量信息 自动控制系统通常由控 数 并可根据这些信息来监控速度 温度 压力 位置等一些变量的状态 开环系统是最简 单的一种控制方式 与闭环系统不同的是开环系统缺少一测量控制变量状态的输入 这个输 入也就是反馈 在调制解调器中 开环系统几乎己经消失 闭环系统由于存在反馈而被广泛 应用 信息 过显示控制变量的值来实施遥控 偏离正常工作状态时给出警报以及记录工作性能 在大多 数情况下 船上的声光报警会在系统偏离正常工作状态的情况下给出警报 同时根据需要将 一些重要数据记录下来 在加入数字式数据处理 的传感器获得信号 计算机扫描传感器的值 在偏离设定值的情况下给出报警信号 起到了 一个超级检测设备的作用 有时 计算机可在没有人为干预的情况下 做出或采取必要的措 施来优化系统性能 集控室的设备需要 员承担的准备工作和逻辑时序事件将不能按预期设定发生 因此 驾驶台控制必须通过适当 的回路来实现准确的定时和逻辑顺序 系统内也必须安装保护设备和安全连锁装置 主机控制可通过驾驶台控制单元或集控室控制来实现 程序和定时单元保障了事件 当的时刻按照正确的逻辑顺序发生 典型操作包括锅炉升汽 透平内滑油的循环及透平蒸汽 放残 蒸汽 统做出调整 为了阻止异常情况产生 比如盘车机在主机起动后没有脱离或滑油压力过低 应将保护和安全电路或连锁保护引入程序和定时单元 正车 倒车转化器直接发出信号给阀 位控制器来驱动阀和供应蒸汽 在机动操作时 一些开关装置将确保倒车防护阀被打开 抽 气阀被关闭等 如果透平机停止工作 在一定时间间隔内将会有大量蒸汽自动反作用于透平 来阻止转子变形 在主控台没有采取行动的情况下 由轴转速反馈信号来保证准确的运转速 度 对 13 更多好资料请登录 时 机舱集中操作系统部件机舱集中操作系统部件 就是要可以调整或者改变影响它的参数 根据系统的布置情况 闭环控制系统的控制作用依赖于系统输出 检测元件或测量元件能获得与输 调节单元都采用某种工作介质 以完成其功能 工作介质可以是压缩 传感装置传感装置 度 压力 流量 盐度 位移 转矩 速度和液位的传感装置 必须选择 好 变送装置变送装置 由安装在管系 蒸汽管路 轴系等 中的传感装置测量到的信号转换成能够识 别的 接收装置接收装置 变送信号转换成可供操作人员观察的有用信息 能够实现上述功能的装置 有 气 指示和记录装置指示和记录装置 接收装置控制 操作人员可通过指示和记录装置观测机舱内的相关 功能 控制装置控制装置 来调节或维持机舱内各系统的正常运行 锅炉水位 燃烧控制 主机转数 无人值班机舱无人值班机舱 各种安全连锁装置给出信号以防止主机起动或者主机停机 然后 程序单元信号传递到 凸轮轴以确保其正确的方向定位 控制一个设备或者系统 可以通过手动或者自动控制的方式实现 所有控制形式可看做是一作用回路 组成回路的基 本元件包括传感器 比较器和调节器 它们围绕系统处理过程组成了控制回路 若各元件依 次相连 则组成自动闭环控制 控制作用无人干预 若其中某一元件由人工代替 则为手动 闭环控制 由此可见 出有关的信号 这个信号是控制状态设定值或期望值的反馈 并和传输单元送来的信号相比 较 两者之间的任何偏差将产生输出信号给控制器 控制器用与此偏差有关的方式进行调节 并为调节单元 执行机构 提供信号 调节单元就会增加或减少对系统的控制作用 使系统的 被控量达到给定值 变送器 控制器和 空气 液压油或电 对每种介质 均有不同的传感器 调节器和执行机构 集中操作系统包括以下部件 用来测量温 安装适当 并细心维护 在集控系统中 必须有必要的器械来指示传感器做必要的调整 变送装置把 低能量信号 以传送给接受或控制装置 接收装置将 动放大器 电动放大器 数字转换器和光学译码器 把光转换成一系列电子脉冲 这些 接收装置与记录笔 指示灯 指示器等观测装置相连 指示和记录装置由 信息 这些装置采用灯光 闪光带 图表记录仪 压力表 转速仪以及电传打字机等形 式对值班轮机员或者对有关设备的运行进行养护的普通船员发出声光警报 控制装置用 制冷温度 起动空气系统等 都需控制装置来控制其运行 这些设备一旦出现故障 一般要 将自动控制换成人工操作 直到找到故障 传感装置 变送装置 接收装置 指示和记录装 置以及控制装置的应用 是建立在对这些装置的工作过程深入了解的基础之上的 须遵循一 定的工程原理 以实现集中控制系统的预定功能 14 更多好资料请登录 现代控制系统的发展 以及所用设备的可靠性 使机舱可长时间处于无人值班的状况 些基本运行参 可在集控室和机 第 4 单元 轮机管理 第 34 课 备车 在接到将要用车的指令后 无论哪种柴油机均应遵循下述操作步骤 至所需温度 控 均可操作 检查缸套冷却水及滑油泵 若有漏泄立即修复 却 确信一切正常 冷 60 持 油头有足够的冷却液 查系统中各放气管 自由释放气缸冷却腔及增压器中空气 空冷器 冷却水侧 亦需放 放系统中空气 在接近工作压 合上盘车机 情况下 起动 力 将空气瓶及空气管路放残 轻微开启扫气箱放残阀和隔板盘 正常 同时查看 机舱 与驾驶台和轮机长办公室间的通话 为保证无人机舱机器运行时船舶和设备的安全 必须满足以下基本要求 1 驾驶台控制 驾驶台须安装有控制主机运行的操作系统 及能显示一 数的仪表 2 机舱控制 集控室须安装可方便地控制主机和辅机运行的设备 3 报警装置和消防系统 报警系统应涉及所有设备且遍布整个机舱 舱发出警报 机舱外应设有能操作应急设备的消防控制站 4 应急电源 自动提供电力以用来满足变化负荷的要求 查验燃油 滑油及冷却水在工作液位 燃滑油柜放残 净化的燃油加温 制板及各辅助机械供电 查证各系统中所有阀件 起动缸套冷却水泵检查压力 缸套冷却水加热系统投入工作 缸套 缸衬及活塞的冷 水出口温度逐渐加温至 600 140 整个暖机过程应持续约 4 h 检查曲拐箱等是否遗留工具 障碍物 废物等 若有 则清除 并 起动滑油泵 在工作压力下检查各轴承油流是否均匀一致 之后关闭曲拐箱 对带油 活塞的机器 滑油预热器须投入运行 加热的快慢应这样进行 活塞出口油温在 32 35 的 间隔至少为 2 h 起动油头冷却水泵 检查压力 油头冷却水柜加热系统投入使用 加热温度至 续约 2h 若柴油机用高黏性燃油起动 则水温应加热至 77 82 若安装有观察镜或观察窗 则查证各活塞 缸头 缸套 增压器及 流 检 气 未放气腔室易形成气塞 发生腐蚀 侵蚀或局部过热 起动燃油供油泵 检查压力 通过各放气旋塞和放气阀释 力的情况下 检查是否有燃油漏泄 若柴油机在起动或机动操纵时使用高豁性燃油 则进机 燃油加热温度需加热到使燃油勃度低于要求值即 27 厘斯 查验增压器油位是否正常 确保起动和控制空气阀关闭 在示功旋塞打开 控制机构在 停车 位置 有人不断手摇气缸注油器的 盘车机 转车至少一整转 在转车过程中 确认无水漏入曲拐箱 扫气道或从示功旋塞冲出 一切正常后脱开盘车机 向空气瓶打气至最高压 根箱放残阀 检查所有手动注油及加油脂润滑的轴承 确认其润滑良好 控制连接机构已润 滑良好且容易操控 确认机舱车钟功能 查证倒车及控制机构 转向联动安全装置 自动停车设备及警报装置功能正常 打开起动空气瓶截止阀 关闭主起动空气管路放残阀 检查滑油 水 燃油压力及温度 并进行必要的调整 15 更多好资料请登录 将辅助风机控制开关转至自动位置 起动燃油增压泵 通知驾驶台 机舱准备缓慢转车 若柴油机由驾驶台操控 则控制选择开关至指定位 置 行正倒车冲车 之后关闭示功旋塞 机进行正倒车试车 第 35 课 值班 开始值班时 要检查当时的运行参数和所有机械状况 轮机日志读数应和观察结果相一 现故障或损坏 必须迅速执行 转向和转速如有任何改动都必须记录在案 如在备车或机 任务之外 值班 要记录主辅机设备的各种参数 燃油消耗量除用于核实各油仓存油量外 还 种参数也要做记录 由于它们是高速涡轮 因此 适时供给滑油是 水机 蒸发器 锅炉 空调装置 制冷装置 也 行的情况时 应尽早通 值班 且能有效地履行 值班 是保持清洁有序 应经常观察排烟 在发动机满负荷运转时 排烟几乎是看不 应观察缸套冷却水的 进 最后 在 备车 车令给出前 通常对主 致 当班轮机员应注意前一班是否留下与主辅机运行有关的特别指令或说明 值班时他应决 定做什么工作 存在什么危害或限制 要注意燃油柜 水柜 污油柜 压载水柜等的液位 要注意各舱底污水的水位 对设备的运行模式及备用设备状况也要注意 对主推进装置 辅助机械和舵机间要定期检查 然后进行适当调整 如发 应记录并排除 在巡视时 要注意污水水位 察看有无漏泄的管路和系统 还