第十一章 主机典型气动操纵系统.doc

第十一章 柴油主机典型气动操纵系统第一节 MAN B&W MC型主机气动操纵系统一、MAN B&W MC型主机气动操纵系统的操作原理MAN B&W MC型主机气动操纵系统的气路设计如图11-1-1所示。该气动操纵系统可以用来实现集控室远操或是机旁手操，与相应的主机遥控系统配合也可以实现驾驶室自动遥控。其主要控制元部件被设置在集控室操纵台、机旁和气动控制箱内，该气路设计的特点不仅在于有完善的主机操纵功能，还有喷油定时的自动调节和慢转起动等控制环节。 该系统要求提供3.0 MPa ( 30 bar ) 动力气源，还要求提供两个相互独立的0.7 MPa ( 7 bar ) 气源，一个用于安全保护，另一个用于遥控气路，图11-1-1所描述的工况是： 主机处于停车。 凸轮机构的滚轮处于正车位置。 已具备电源和气源条件。调速器连接油门拉杆供油离合器处于“遥控”部位。机旁的遥控 / 机旁之间操纵地点选用转换阀100处于“遥控”部位，已具备集控室远操工作条件。盘车机已脱开。 去空气分配器的气路已打开。 图中：各元部件的编号可作以下说明。 （1） 0.7 MPa遥控用控制空气“通一断”手操切换阀。 （2遥控用控制空气低压监测压力开关，该低压报警设定值为0.55MPa。 （3）为主机各排气阀提供0.7 MPa气源“通一断”手操切换阀。 （4）完车时用来监视阀1是否已处于断开位置的压力开关,设计规定：在完车时，只要气路上还有高于0.05 MPa的压气，完车指示灯将仍然持有闪光显示。 （6）指示遥控用控制空气压力的压力表。 （7）滚轮换向机构正车到位的磁性限位开关，其数量与气缸数相同。（8）滚轮换向机构倒车到位的磁性限位开关，其数量与气缸数相同。 （9）换向气缸气路通、断的手操阀。（10）使各滚轮换向机构切换成正车的控制阀。（11）使各滚轮换向机构切换成倒车的控制阀。 （12）滚轮换向机构的换向气缸，或称滚轮换向控制器。（14）在可以起动指令出现后，防止空气分配器误动作的控制阀。（15）在可以起动指令出现后，防止空气分配器误动作的控制阀。 （16）0.7MPa安保压缩空气“通一断”手操切换阀。 （17）安保压缩空气低压监测压力开关，该低压报警设定值为0.55 MPa。 （18）完车时，用来监视阀16是否被断开，安保压缩空气是否已被排放的压力开关，只要气路上还有高于0.05 MPa的压气，完车指示灯将仍然持有闪光显示。 （19）安保压缩空气的压力表。（20）( 4060 ) L遥控用控制空气瓶。 （21）排污阀。 （22）发送机旁或驾集两处有关断油停车指令控制空气的双向止回阀。 （23）发送机旁或驾集断油指令信息的中间控制阀。 （25）控制高压油泵泄漏阀。（26）主起动阀漏气时防止空气进入空气分配器，在起动期间允许空气进入。（27）对主、辅起动阀通、断控制的切换阀。图11-1-1 MAN B&W MC型主机操纵系统气路原理图 （28）在慢转起动期间闭锁主起动阀的二位五通阀。（29）发送机旁或驾集两处正车动车指令控制空气的双向止回阀。 （30）发送机旁或驾集两处倒车动车指令控制空气的双向止回阀。 （31）发送机旁或驾集起动指令控制空气的双向止回阀。 （32）在起动指令控制空气撤消后，它使阀27得到延时约1s才能复位到右位通的单向止回节流阀。延时是可调的，其目的是确保在开始给油时被起动的气缸继续完成起动程序，从而使主机获得短时油气并进的一个工作条件，保证柴油机良好起动。 （33）起动联锁控制阀。在盘车机脱开的情况下，只要出现可予起动指令控制空气，该阀就工作于下位，并有起动指令控制空气输出。复位到上位时，管路22将经阀33、32与大气相连通。 （37）驾集起动指令和换向起动联锁已被解除的双逻辑控制的可予起动控制阀。 （38）驾集停车指令的中间阀，工作于下位时，停车指令控制空气被引向阀25。 （40）倒车运行和停车时，送出固定喷油定时设置的电磁阀。 （41）检测供油离合器位置的限位开关，若处于遥控工况，该开关可以向遥控系统发送“遥控”信息，同时切断机旁操纵台的电源。 （42）电子调速器的电动执行器。 （47）向遥控系统发送调油轴处于零位信息的切换开关。 （48）故障停车的复位开关，在机旁应急手操的操纵手轮置于“停车”位置时，该开关就起作用。 （49）在正车时用来对喷油定时自动调节给出延时控制的单向止回节流阀。 （50）传送正、倒车动车指令控制空气的双向止回阀。 （51）喷油定时自动调节指令控制空气的压力表。 （52）按照平均指示压力自动调节喷油定时的执行器。 （53）发送喷油定时调控压力的调压阀。 （55）空气分配器正车到位，允许发送正车动车控制空气指令的联锁控制阀。 （56）空气分配器倒车到位，允许发送倒车动车控制空气指令的联锁控制阀。 （57）空气分配器的换向气缸。 （58）集控室远操时，当远操手柄B从“起动”推向“供油区”时，使停车指令压缩空气尽快排放的速放阀。 （59）倒车运行时，给出喷油定时固定设置的减压阀。 （60）限位开关，在集控室远操手柄B拉到“停车”位置时，可以向电子调速器发送断油停车电信号。 （61）限位开关，集控室远操手柄B拉到“停车”位置，可以使故障停车得以复位。 （62）电位器，集控室远操时可用以发送调速指令的电压信号。（63）集控室远操时，用以发送起动指令控制空气的切换控制阀。（64）集控室远操时，用以发送停车指令控制空气的切换控制阀。 （69）单向止回节流阀69和管路结合在气路上可以起延时约6 s控制作用，具体地说: 就是在集控室远操手柄B从“起动”推向“供油区”时刻算起，由于阀69的节流延时控制，有利于主机各缸燃油泵换向凸轮机构换向成功。 （70）回令车钟，除了给出回令以外，还可用以发送正、倒车动车指令控制空气。 （73）遥控气源的压力表。 （74）20 L遥控压缩空气用贮气瓶。 （75）排污阀。 （76）压力开关，在阀80的选用手柄放在“集控室”位置时，可以发送“集控室远操”的联系电信号。 （77）用以发送驾驶室集控室操纵选用切换电信号的压力开关。 （78）双位切换开关，在集控室远操时，它可以确定是否下达进行慢转起动的指令，遥控时无效。 （79）双位切换开关，在集控室远操时，它可以确定是否向电子调速器发送取消限制的指令，遥控时无效。 （80）驾驶室遥控集控室远操之间进行选用转换的手操阀，它可以给出相应的气路工作条件。 （83）可以发送“驾驶室遥控”联系信号的压力开关。 （84）驾驶室遥控时，可发送停车指令控制空气的电磁阀。 （85）可发送驾集两处停车指令控制空气的双向止回阀。 （86）驾驶室遥控时，可发送正车动车指令控制空气的电磁阀。 （87）可发送驾集两处正车动车指令控制空气的双向止回阀。 （88）驾驶室遥控时，可发送倒车动车指令控制空气的电磁阀。（89）可发送驾集两处倒车动车指令控制空气的双向止回阀。（90）驾驶室遥控时，可发送起动指令控制空气的电磁阀。 （91）可发送驾集两处起动指令控制空气的双向止回阀。 （100）实现机旁驾 ( 集 ) 之间操纵地点选用转换的手操阀，它可以给出相应的气路工作条件。 （101）发送起动和起动断油指令控制空气的手操指令阀。 （102）发送停车指令控制空气的手操指令阀。（103）发送停车指令控制空气的双向止回阀。（104）机旁应急操纵时，在起动成功以后，正倒车指令将受到单向止回节流阀104和管路结合组成的延时环节约6s的延时作用，这样有利于主机各缸燃油泵换向凸轮机构换向成功。 （105）发送正、倒车指令控制空气的手操指令阀。 （106）压力开关，可以发送“遥控一机旁手操”的选用切换信号。（107）压力开关，在机旁应急操纵时，可发送“机旁操纵”的联系信号。（114）在完车时，用来监视空气分配器气路的通断手操阀是否关闭的限位开关，若没有关闭，指示灯将持有闪光显示。 （115）反映转车机是否啮合的联锁切换阀，啮合时切断起动的可能性。 （116）发送转车机啮合或断开信号的限位开关，如啮合给操纵台指示灯信号并给驾驶室指示。 （117）当接受到停车信号时使空气分配器起作用的切换控制阀。 （118）去空气分配器的控制空气通一断手操阀。 （119）当空气分配器关闭时给操纵台指示灯信号并给驾驶台指示的限位开关。 （120）用来发送主起动阀是打开或关断信号的限位开关。 （121）在完车时、用来监视起动阀是否关闭的限位开关，若没有关闭，完车指示灯将持有闪光显示。 （122）用来监视起动压缩空气的压力是否过低的压力开关，其整定值为1.5 MPa，压力过低，将不允许遥控起动，并给出报警信号。 （125）20 L 安保压缩空气瓶。 （126）排污阀。（127）安保系统的故障停车电磁阀。 （128）发送切断油路指令控制空气的双向止回阀。 （137）防止排气机构压缩空气倒流的单向止回阀。 （138）压力开关，如果遥控气源单元的输出控制空气低于0.55 MPa它就发出报警信号。（151）压力开关，主机高压油泵停油控制空气，当有停油动作而空气压力低于0.4 MPa它就发出报警信号。 还要指出：气路上，在多处画有气路分叉，这是一种制图上的简化，相应的分叉数应同个该主机的气缸数相一致。图11-1-2 集控室操纵台远操的设备布局图 1集控室远距离操纵 1）集控室操纵台上的布局在集控室操纵台上，用于远操的设备 布局可见图11-1-2所示。图中安排情况可说明如下： A回令车钟操纵手柄； B“停车一起动一供油调速”的远操手柄，既主机操纵手柄；1给出取消电子调速器供油限制的指示灯； 2给出进行慢转起动的指示灯；73控制空气的压力表； 78是否取消慢转起动的双位切换开关；79是否取消电子调速器供油限制的双位切换开关； 80驾驶室遥控集控室远操之间进行选用转换的手操阀。 2）集控室远操的准备工作 在要求进行集控室远距离操纵时，事先应完成以下准备工作。 （1）供油调速离合器应处于“遥控”部位。（2）机旁操纵台上的转换阀100应置于“遥控”位置，下位通。集控室操纵台上的转换阀80置“集控室远操”位置，上位通。在这种情况下，0.7 MPa遥控用控制空气已送到以下各处： 为GRAVINER7油雾浓度监测器提供气源。 转车机联锁机构。 喷油定时自动调节机构。 到达机旁操纵台的遥控用控制空气将通过阀100、再经管路24送到集控室操纵台，于是压力指示表73给出遥控用控制空气的压力显示，然后经20 L储气瓶使集控室操纵台的气源得以稳压。由于阀80已经置于“集控室远操”部位，该阀工作于上位，因而遥控用控制空气要通过该阀，并使以下元部件处于集控室远操的工作状态。a压力开关76、77闭合。图11-1-3 组合阀63和64的输入 / 输出特性曲线图b阀63、64有气源。3）集控室气路及指令组合阀集控室气路能协调地发送各种远操指令，集控室操纵台气路的输入输出接口是依以下编号安排的。输入 管路 ： 24为遥控或远操提供所需要的0.7 MPa遥控用控制空气。 输出管路： 2停车指令。 5起动指令。 6正车动车指令。8倒车动车指令。 以上只用于集控室远操。 30为驾驶室遥控用的电磁阀箱提供遥控气源。在集控室气路中，由两个机控阀63、64组成一个指令组合阀，轮机值班人员通过主机操纵手柄B和控制凸轮来操纵这个组合阀，以期协调地发送停车、起动指令控制空气信号。图11-1-3给出了该组合阀的输入输出特性曲线，其中横坐标表示主机操纵手柄B所处转角位置。纵坐标表示组合阀中63和64相应给出的控制空气信息情况。 集控室远操时，轮机值班人员根据驾驶室下达的车钟指令，一是操动回令车钟手柄A，二是操动主机操纵手柄B，由此发送各种集控室远操指令信号。 4）集控室远操情况分析 （1）停车工况驾驶室车钟给出“STOP”指令，集控室的操作手柄A和B都处于“STOP”位置，这时组合阀中的64受压上位通，控制空气就通过该阀，然后分成两路：一路经阀58、69，送到正、倒车换向指令阀70，作为以后动车操作的准备条件。另一路经管路2输出停车指令控制空气，经或门阀85到气控二位三通阀38控制端，控制空气就通过阀38、23然后分成以下两路：一路使阀25下位通，控制空气就通过阀25、128、使高压油泵处于不可供油状态。 （2）不换向起动 主机空气分配器和喷油泵滚轮处于正车工况。驾驶室下达车令“AH-HALF”以后，轮机值人员首先通过车钟换向手柄A给出回令，回令车钟70即发送管路6为“1”和管路8 为“0”一组动车指令信号。通过或门阀87、89和29、30使气控二位三通阀10左位通、11右位通，空气分配器的换向控制器57和滚轮的换向控制器都持有图示工况，因而已经到达阀55的正车动车指令控制空气必然通过阀55的右位和阀50，并为阀37提供已取消换向连锁的控制空气工作条件。 然后，值班人员把主机操纵手柄B从“STOP”提拉到“START”位置，通过控制凸轮，除阀64受压以外，阀63也进入受压状态上位通，这时除断油停车气路继续有控制空气外，管路5给出要求起动的指令控制空气，它经或门阀91到阀37的控制端，使其下位通，由于阀37已具有气源条件，控制空气经阀31使阀33下位通。如图所示，只要转车机是脱开的，阀115上位通，控制空气通过阀33下位及管路22把指令控制空气送到以下各环节： 使阀14、15均工作在上位，空气分配器的位置被锁定。 使阀117下位通，为后续的起动提供工作条件。 使阀27工作在左位，经阀28的右位，使主起动阀得以打开，而辅起动阀也同时打开，3.0 MPa动力压缩空气立即进入起动空气总管，并分别送到各缸头起动阀和空气分配器控制气路。使阀26工作在右位，使起动压缩空气经过阀118、26然后分成两路：一路经阀117使空气分配器进入工作状态，另一路直接进入空气分配器，它使主机能以正车定时进行压缩空气起动。 此外，还可以根据操作需要起用慢转起动或是取消负荷限制，值班人员只要通过集控室操纵台上的手操开关78或79，就可以发出相应的指令信号，于是慢转电磁阀28就立即发挥作用，在慢转起动期间闭锁主起动阀。当主机慢转12转后，慢转起动结束而转入正常起动过程。 如果在压缩空气起动过程中，主机转速已经达到起动转速了，值班人员应该把主机操纵手柄B从“START”推向“FUFL RANGE”区域，这时阀63、64都复位到下位通，电位器62输出转速设定电压信号。由于阀64的复位，管路2的停车指令立即消失，阀38就复位到上位通， 阀25也复位到上位通，各缸高压喷油泵停车气缸内的压缩空气就会通过阀25放掉，高压油泵就可以进入工作状态。 在气路上，由于阀69的节流延时控制，有利于主机各缸燃油泵换向凸轮机构换向成功。 由于阀63已复位到下位通，管路5即失压，阀37和33将先后都复位到上位通，管路22上的可以起动指令控制空气将通过阀33、32排放大气，这时阀32的节流环节起作用，使可予起动指令压缩空气经约1s延时以后才失效，这就是说，主机将由此获得一段压缩空气与起动供油同时进入气缸的工作过程，既为油气重叠的时间。这显然对起动成功是有利的。约1s以后，阀26复位到左位通，27复位到右位通，压缩空气起动才宣告结束。 起动供油阶段结束以后，主机操纵手柄B下面的电位器62输出转速设定电压信号送到电子调速器，调速器通过电动执行器控制主机高压油泵齿条来调节油量，主机随即进入正常运行阶段。（3）换向起动 停车情况下的换向起动停车情况下的换向起动是指在车钟指令同滚轮位置不一致情况下的起动操纵。例如主机原处正车，现车钟给出的是“AS-SLOW”指令。对于轮机值班人员来讲，第一步仍然是通过车钟手柄A给出“AS-SLOW”回令，回令车钟70立即发送管路6为“0”和管路8 为“1”一组动车指令信号。气路上就着手进行空气分配器和燃油泵滚轮换向机构的换向动作，这组动车指令信号通过或门阀87、89和29、30使气控二位三通阀10右位通、11左位通，控制空气经阀11左位立即使空气分配器的换向控制器57移向右端倒车工况，于是阀56受压而变成左位通。于是已经到达阀56的倒车动车指令控制空气必然通过阀56的左位和阀50，使管路12内有控制空气。阀11输出的控制空气还将使燃油泵滚轮换向机构13进行换向，相应的磁力开关7和8的工况也互有切换。由于换向机构是各缸独立的，即使出现单杠不能换向或换向不到位的异常情况，也不会影响主机的换向运行。要注意：只是全部滚轮完成换向操作，才会使操纵台上的正 ( 倒 ) 车指示灯发生显示变化（有异常时指示灯会闪亮 ）。空气分配器的“换向一起动”联锁是否解除是以管路12上是否有控制空气来判定的，只有空气分配器换向完成才允许进行压缩空气起动。接着就可以把远操手柄B从STOP提拉到START位置，以后的起动过程与不换向起动就完全一样了，故在此就不再赘述。 运行过程中的换向起动运行过程中的换向起动，在气路分析中要注意以下两点。 一个是驾驶室车钟给出换向指令以后，轮机值班人员应操作集控室车钟换向手柄A予以回令，由于这时B手柄仍然处于“FUEL RANGE”部位，阀63、64均是工作于下位的。因而回令车钟70不具备气源条件，尽管它已处于正车或倒车的换向状态，但是管路6、8上不会有换向指令气压输出，也就是说，A只是使车钟的声、光信号得以应答，并不执行换向操纵，主机仍然处于原先的运行状态。 其次把B手柄拉回到“STOP”位置，遥控气路立即使喷油泵停止喷油，主机就切换成断油并开始降速。与此同时，回令车钟70在获得气源并通过管路6、8发出一组动车指令控制空气以使空气分配器和滚轮换向机构进行换向。 当远操手柄B从“STOP”提拉到“START”位置，只要“换向一起动”联锁控制被解除，那就可以使主机进入制动工况，而后开始反向起动。 在主机达到起动转速以后，远操手柄B从“START”推到“FUEL RANGE”区域，于是电位器62送出转速设定电压信号，阀63、64则都复位到下位通，由此造成的气路变化与不换向起动的情况就完全一样了。 2驾驶室遥控 主机气动操纵系统均设置有与驾驶台自动遥控系统进行接口的气路。只需在集控室操纵状态下，将操纵台上的“驾控集控”转换阀80置于“驾控”位置，则阀80工作于下位，接通停车电磁阀84、正车电磁阀86、倒车电磁阀88和起动电磁阀90的工作气源；同时，切断集控室主机操纵台气源，手柄A和手柄B均失去对气路的控制功能。 或门阀85、87、89和91的两个输入端分别接收来自集控操纵台和各个电磁阀的输出信号。在驾控时，自动遥控系统根据车令和主机状态进行逻辑判断，通过电信号指挥各个电磁阀动作。电磁阀的输出代替来自集控室的命令，实现对主机的各种操纵，其工作过程与集控室捶纵相同。 根据需要，主机可以选配不同的自动遥控系统。自动遥控功能或因厂家而异，但一般都具有正常起动、重复起动、慢转起动、重起动、一次性限时起动、正常换向、应急换向和制动等逻辑功能，同时还可以对换向、起动失败等情况进行监视，发生故障时将给出声、光报警信号。此外，在转速和负荷控制方面，一般还有最低稳定转速限制、最高转速限制、临界转速自动回避、加速速率限制、程序负荷、增压空气压力限制以及转矩限制等功能。 3机旁应急操纵 任何主机的气动操纵系统都必须具备机旁应急操纵功能，以便在遥控气路、调速器等发生故障或在其他某些必要情况下能够在机旁对主机进行操纵。 进行机旁操纵时，首先要进行操作部位的切换。MAN-B&W-MCMCE型主机的机旁应急操纵台，如图11-1-4所示。切换至“应急操纵”的操作步骤如下：图11-1-4 机旁应急操作台 检查换向阀105的位置。阀105是在机旁操纵时的手动换向阀，切换之前应确保处于希望的位置。从图12-1-1可看出，只有停车阀102被压下时，换向阀105才起作用。 逆时针转动锁紧手柄A，使油门调节手轮B处于自由状态。 将锁定臂(Blocking Arm)置于“应急(Emergency)”位置。 将手轮B转至合适的位置(参见主机说明书)，逆时针转动压紧手轮(1mpact Hand-wheel)P，使油门拉杆从调速器输出断开，连接到手动调节手轮B。 将操作部位转换阀100由“正常(Normal)”转至“应急(Emergency)”位置。 切换至“应急(Emergency)”位置后，机旁操纵台气源接通(压力开关106和107动作，送出相应的开关量信号)，可通过机旁手动阀对主机进行应急操纵；管路24的气源被切断，集控室和驾驶台操作失效。 机旁操作指令由停车阀102、正倒车换向阀105和起动阀101给出，并分别通过或门阀23、29、30和31同来自集控室或驾驶台的遥控指令相“或”。由于遥控气路不工作，以上或门阀的输出只能来自机旁。 （1）停车 按下停车阀102，使其上位通，来自转换阀100的气源经或门阀103和23送至两位三通阀25的控制端，其后的停油动作与遥控操作相同。应注意的是，停车阀102不带复位弹簧，而是采用气动复位，在按下起动阀101之前，停车阀102将保持在上位(即停车位置)。 （2）换向 只有按下停车阀，换向阀105的阀前才有工作气源，因此只有在停车状态下才能进行换向操作。正车换向时，将阀105置于正车位置，阀前压力经过阀105的下位送至或门阀29，阀29的输出有气，进行正车换向；倒车时，或门阀30的输出有气，进行倒车换向。在机旁手操时，换向连锁应由操作轮机员自行判定。 （3）起动 按下起动阀101，使其上位通，输出有气并分成三路。其中，一路使阀102复位；一路经或门阀31送至阀33的控制端，进行起动操作；还有一路经或门阀103和23，送至阀25的控制端，使主机在起动过程中保持停油。起动成功后，松开起动阀，靠弹簧复位，停止起动。 在机旁控制气路中，单向节流阀104的作用和单向节流阀69的作用相同。 （4）供油调速 机旁手动操纵的供油调速是通过操纵手轮B经传动杠杆、离合器和调油轴等直接控制高压油泵实现的，因此，在机旁给出的不是转速设定信号，而是油量信号。此时调速器不起作用。 4连锁和安全保护 独立于操纵系统的0.7 MPa空气气源，由手动二位三通阀16控制，该阀开通后连接有压力开关，其报警设定点为0.55 MPa，完车设定点为0.05 MPa。压力表19指示安全空气气源压力。储气罐125减少安全系统的时间延迟。球阀126泄放安全系统气源的水分。 独立的供电系统控制二位三通电磁阀127，当安全系统给出故障停车的电信号时，电磁阀127有电动作，燃油泵的泄压阀动作，燃油泵停止供油而使主机停车。 各种停车信号和超速保护信号都是通过电磁阀127实现停车保护柴油机的。 1）连锁装置 (1)换向一起动连锁 以倒车换向为例，当倒车换向控制空气经过换向控制阀11进行倒车换向时，如果空气分配器换向气缸57未完成换向，由于换向一起动连锁阀56处于截止状态，控制空气无法通过56和或门阀50到达起动控制阀37，没有产生换向完成信号，因此不允许起动。 当倒车换向控制空气经过换向控制阀11进行倒车换向时，如果换向完成，换向一启动连锁阀56处于导通状态，控制空气通过56和或门阀50到达启动控制阀37，允许起动。 如果实际换向已到位，但由于换向连杆机构或换向一起动连锁阀56控制端压头松动等原因，使阀56动作不到位，也不能产生换向完成信号，也不允许起动。 (2) 起动过程中空气分配器换向的锁定 在起动过程中空气分配器不允许换向的连锁是通过起动一换向连锁阀15和14来完成 的。在柴油机起动过程中，起动控制空气控制起动一换向连锁阀15和14使其处于截止状态, 换向的控制空气被截止，从而禁止起动过程中空气分配器发生换向操作。 (3)盘车机连锁 盘车机连锁由手动二位三通阀115实现，如果盘车机没有脱开，阀115切断主起动阀控制回路气源，封锁主机起动。 2）安全保护 安全保护装置的作用是系统运转参数不正常时，来自安全保护专用气瓶125的压缩空气经阀127、128使高压油泵断油而使主机自动停车，避免发生机损事件。 应急停车保护有： 主机超速，主机转速超过额定转速110时； 主轴承滑油压力低； 凸轮轴滑油压力低； 推力轴承推力块高温； 气缸冷却水高温等； 应急停车信号均由独立的传感器产生，后三项在应急情况下可以在6 s的延时内取消，超时后在电子调速器的控制下停车。 自动减速有： 缸套冷却水低压； 活塞冷却油失流； 曲柄箱油雾浓度高； 活塞冷却油出口温度高； 排烟温度高或某缸排烟温度偏差高； 气缸冷却水出口温度高； 主机滑油低压； 扫气箱高温； 排气阀空气弹簧气压低； 气缸油断流； 推力轴承高温。 其中第一、三、七项采用独立的传感器，其余由机舱集中监测系统提供信号。在延时时间内可取消自动减速保护，超时后由电子调速器控制将主机转速降低至设定值。 5喷油定时自动调节(VIT机构) VIT机构的实质是在主机负荷变化时，能够自动调整高压油泵的喷油提前角，使主机在部11-1-5 VIT控制杠杆动作原理分负荷时有较高的爆压，提高部分负荷下的经济性，而在高负荷运行时最高燃烧压力不超过额定值，以达到节能和保障主机性能的双重效果。在MAN-B&W-MCMCE型主机的气动遥控系统中，喷油定时自动调节是根据主机负荷变化有规律地使喷油提前或后移的一种设计，实验证明这种设计可以提高爆压，尤其是在高负荷区内可以使主机工作在最佳燃爆的状态下，降低油耗。 在图11-1-1所示的气动操纵系统中，喷油定时自动调节单元是由传动杠杆、调压阀53、VIT伺服机构52以及操作机构等组成的。当调速器的输出发生变化时，调油轴一方面改变高压油泵燃油齿条的位置，另一方面驱动调压阀53的控制杠杆动作，使之绕支点螺钉O1或O2偏转，如图11-1-5所示。调压阀53在控制杠杆的作用下输出一个与主机负荷相关的压力信号，这一压力信号经单向阀49和电磁阀40的右位到达各个气缸的VIT伺服器52。各缸伺服器按照输入气压的大小输出一个对应的位移信号，拉动高压油泵的喷油定时调节齿条，调整高压油泵套筒的升降，使喷油定时随着主机负荷的变化而提前或后移，图11-1-6给出了伺服器位移输出杆与高压油泵定时图 调节齿条的连接关系。VIT伺服器实质上是一个定位气缸，随着输入压力的增大，其输出杆向右的位移也增加，杠杆绕支点逆时针转动，通过连接杆推动定时调节齿条向左移动，喷油定时提前；反之，若输入气压减小，则喷油定时滞后。 喷油定时随着主机负荷变化而变化的设计规律可用图11-1-7加以描述，图中、分别对应主机负荷的4个不同区域，分别说明如下： 主机在约50标定功率以下的低负荷区运行时，控制杠杆在弹簧的拉力作用下贴紧支图11-1-7 喷油定时随主机负荷变化的规律 图11-1-6 VIT伺服机构与定时齿条的点0，喷油定时不受控制，喷油提前角最小，VIT机构不起作用。 当主机负荷在约50标定功率以上时，随着喷油量的增加，控制杠杆绕支点O1转动压紧调压阀53的控制端，调压阀输出压力增加，喷油定时得以提前，爆压增长要比原先快。 当负荷达到8085额定负荷时，控制杠杆开始和支点O2接触，这时爆压应达到最大允许压力。如果负荷继续增加，控制杠杆绕支点O2转动，调压阀53的输出压力开始减少，喷油提前角逐渐减小，这是喷油定时调节的一个转折点。 当负荷高于8085额定负荷时，喷油定时将随复合增加而后移，大体保持爆压恒定，确保机械负荷和热应力不超过允许值。必要时，可以对支点O1和O2以及调压阀的位置进行调节，调油轴传动杠杆和控制杠杆之间的相对位置一般不作调整。这就可以对定时自动调 节特性曲线的起始点、转折点和终结点进行调整，使主机获得最经济的油耗控制。 图11-1-1中的单向节流阀49可以在调油轴转角波动较小(即主机喷油量变化不大)时，阻断对定时控制的干扰，其设计要求是在油门开度有土2格变化的情况下，应不影响喷油定时控制。电磁阀40在倒车状态下有电，向VIT伺服机构送人一个由调压阀59预先调定的固定压力，喷油定时不再随负荷的变化而变化。 图11-1-8给出喷油定时执行器52的结构组成及其代表符号，它是用来实现压力位移信息变换的，在稳定工况下，该执行器的切换控制阀片5是以其平面同时同活塞组件3和排气顶杆6相贴合，从而形成两个都处于关闭的平面阀，前者成为进气平面阀，后者则为排气平面阀。该执行器是以力平衡原理进行设计的。如图所示，活塞组件8左侧受到来自于高压阀53输出的控制空气的推压作用，右侧受到力平衡弹簧7的顶推，在工作过程中，排气顶杆6是与活塞组件8组装在一起的，如果喷油定时执行器52的输入控制空气压力加大了，活塞组件8就会在不平衡力的作用下向右有位移变化，排气顶杆就把进气平面阀打开，0.7 MPa压气就进入活塞组图11-1-8 喷油定时执行器的结构图 1- 输出杠杆(L)；2- 连杆；3- 活塞组件；4- 复位弹簧；5- 切换控制阀片；6- 排气顶杆；7- 力平衡弹簧；8- 活塞组件件3的左侧，它一方面把活塞组件3向右推移，经连杆2使输出杠杆1（L）有顺时针方向的角位移变化，另一方面活塞组件3右移又作为反馈动作使进气平面阀的开度变小，直到关闭为止，这时就呈现出一个新的稳定工况，这时输入的控制空气的作用力与力平衡弹簧7的反作用力达到新的平衡。 如果输入控制空气压力降低了，活塞组件8就在不平衡力的作用下带动排气顶杆6向左移动，于是排气平面阀打开，活塞组件3左侧的压缩空气就经排气顶杆的中孔通道和R端向大气排放，这样，活塞组件3因左侧推力降低而向左动作，它一方面经连杆2使输出杠杆1（L）有逆时针方向的角位移变化，另一方面由于活塞组件3左移，使控制阀片5逐渐靠近排气顶杆，直到使该排气平面阀关闭为止，从而建立新的力平衡关系。该执行器在输入压缩空气变化和输出角位移之间具有比例关系。 二、MAN-B&W-MCMCE主机操纵系统的故障分析和维护1故障分析的一般方法 1）掌握系统的安全保护装置和连锁装置 在主机遥控系统中，最常见的故障是：不能起动或起动困难，不能换向，不能调速。 造成这些情况的原因，往往是安全装置的保护作用，因而在分析故障之前，一定要首先了解安全保护装置和连锁装置，最好能找到安全装置的传感器或连锁装置的安装位置，便于现场查询。安全保护装置常见的有油压、水压、油温、水温、超速保护、曲柄箱油雾浓度监测等。连锁装置一般有：不停油不能换向、换向不完毕不能启动、转向连锁、盘车机连锁等。安全和连锁装置造成操纵主机困难的原因，往往不是参数和主机的状态不正常，而是传感器的误传导，使耳在排除故障时走一定的弯路，因而检查安全保护装置本身就显得尤为必要。 2）了解主机遥控系统的主要功能、控制过程及可设定参数的意义和数值微机遥控系统具有的功能主要有：重复起动、起动油量设置及保持、临界转速自动回避、负荷程序等。可设定的参数很多，说明书中一般都提供详细的数据表。对系统的功能和参数一定要理解，必要时根据机器的状态进行适当调节。例如点火转速(Ignition Speed或Cut-offSpeed)，其实质是给计算机设置一个参数，根据机器的状态，认为主机能够点火燃烧而切断起动空气的一个转速。机器经过多年运转，机器状态发生了变化，原来设置的点火转速就可能不够，需要进行修改。再如起动油量，是为了起动可靠而设置的、专门用于起动的油量。如一台主机经几年的运转，气缸、活塞、油泵及油门传动机构有不同程度的磨损，这时仍用新机的起动油量，往往造成起动困难，这时，适当增大起动油量的设置，问题即可解决。 3）故障出现后的分析步骤 (1)查报警 一台柴油机从静止状态到运行状态，操作不灵或运行过程中突然自动减速或停车，首先应检查的是故障报警。一般控制台或模拟板上都有比较重要参数的指示灯、数值表。如润滑油、冷却水的压力、温度等。分析这类故障时，要分清是参数不正常还是传感器不正常，并分别进行处理。 (2)使用机旁操纵 这种操纵方式，系统在操纵过程中使用的阀件最少，便于查找。 (3)检查系统参数设置 如果机旁操纵没有问题，可以断定主机操纵的执行机构是好的，其中包括起动阀，换向机构，调速器等。下一步应检查集控或驾控所使用的设备、阀件等，可通过系统的模拟试验，检查遥控系统的工作状态，及各重要参数的设置。这些工作状态、参数数值都可通过指示灯、数码管或液晶显示屏显示出来。如果属微机硬件故障，可通过换备用模块板的方式进行解决，而不必去考虑板上的哪个集成块或元件有问题。硬件无故障，则应考虑参数的设置问题，例如起动油量、点火转速、一次起动时间等。应根据故障的具体现象，及机器的使用状态等情况作适当修改。 (4)查电气接口 因为气电转换的接口部分阀件管路比较复杂，所以放在最后检查。一般是先使微机发出操纵指令，再检查阀件是否动作。若不动作，再进一步找原因。例如起动过程中，车钟放在起动位置，起动信号已输出，如果主机无反应，可用螺丝刀通过启动阀尾部的小孔，推动阀芯使其达到起动位置。若主机能够起动起来，则说明气路管线无问题，故障就在电磁阀。可检查阀芯的滑动情况和电磁阀的电路问题，使故障范围缩小到很小的范围，很容易查到并解决。若电磁阀无问题，而启动系统无反应，则需检查电磁阀与执行机构之间的管线。具体方法是关闭主起动阀主气源，将操纵手柄放在起动位置，然后从电磁阀开始，逐个接头或阀件进行检查。可旋松管路接头，检查是否有气，这样就能很容易找出故障点。 2模拟试验检查气动系统故障 船舶主机的微机控制系统一般都设有专门的模拟实验装置，在备车时可对系统进行模拟试验，以检查系统的功能。在码头或船厂，若检修后要对其功能进行检查，也可进行模拟试验气动系统虽然没有专门的模拟试验装置，但通过对一些阀件的设置，同样可以进行模拟试验。以下以集控室模拟控制为例，介绍模拟试验检查故障的一般方法。 1）准备 启动滑油泵，若不能起动则对滑油压力继电器进行处理，断开报警线路，使滑油低压自动停车或自动减速的信号不能输入到安全保护系统中(注：试验完毕后一定要复位)。若系统对冷却水压力有要求，可同法处理；供给控制气源(若无气源则模拟试验无法进行)；检查主起动阀气源，确认其处于切断状态，防止在试验的过程中压缩空气进入气缸；将控制方式设置为集控室控制；确认燃油凸轮处于正车或倒车的极端位置。 2）模拟起动 将集控室的操纵控制手柄置起动位，到主起动阀处观察主起动阀旋塞端部的位置刻度指示，确认其在OPEN位；将控制手柄置停车位，确认其在CLOSE位。若阀件动作灵敏，能准确到位，说明从集控室到主起动阀的开启气缸工作正常。若要对空气分配器和气缸起动阀进行检查，则需在阀118(如图11-1-1所示)处外接气源，可通过盘车的方法检查空气分配器和气缸起动阀的工作情况。若主启动阀不能正确动作，则可检查启动控制阀到主启动阀之间的元器件是否工作正常：将控制手柄置于启动位，循序拆卸阀件出口处的管路，气压正常输出则阀件正常，否则阀件有卡阻或其他损坏，经修理后可排除故障。 3）模拟换向 上述准备工作完成后，扳动正倒车换向手柄，观察空气分配器换向气缸的工作情况，并分正车和倒车两种情况拆开正倒车连锁阀后的或门阀的出口，检查其输出气压是否正常，确认换向到位的反馈情况；观察燃油泵换向气缸的工作情况，在柴油机静止的情况下六缸柴油机的四只以上的油泵换向气缸动作灵敏，油泵的换向就是正常的。 4）模拟加速 集控室气动遥控的调速也是通过微机控制的电子调速器完成的，因而其起动后的加速需给计算机输入模拟转速信号。模拟转速信号一般由设在模拟试验板上的电位器提供。首先将换向手柄置于燃油凸轮一致的转向(确保所有燃油凸轮的位置与要求的转向一致)；模拟起动，通过模拟试验板给出模拟转速，使其达到点火转速以上，系统显示启动成功，然后慢慢扳动燃油手柄加速，观察燃油调节总杆的动作情况，同时在控制台上一般由仪表显示转速设定信号的数值，可判断加速过程是否正常。 模拟试验是一个非常有用的检查系统功能、查找故障的方法。它与实际操作不同的就是主机不转，需要转速信号时通过模拟的方法给出，备车及系统中阀件的工作过程是一样的，因而通过模拟试验完全可以检查系统的性能。 3阀件故障对系统的影响 如前述，遥控系统按其功能主要分为气源单元、起动单元、换向单元、调速单元和停车单元等。各单元主要由各种阀件组成，只要能掌握这些阀件的作用，熟悉整个系统中的工作原理，就可针对具体的故障现象，分析出可能出现故障的原因，为排除操纵系统的故障提供依据，如图11-1-1所示。 1）气源单元 (1)阀1 控制气源关闭，故障时会造成气控系统无控制空气、控制空气低压报警或整个主机控制系统失效等。 (2)阀3 排气阀弹簧气源启闭，故障时会造成排气弹簧无气源、弹簧空气低压报警或主机无法启动(启动连锁作用)。 (3)阀16 安全保护断油控制气源启闭，故障时会造成安全保护断油装置失效、气源低压报警或主机无法起动(连锁作用)。(4)阀80 按需要实现驾集控制方式转换，故障时造成遥控气源低压报警或主机不能进行遥控操作。 (5)阀100 按需要实现机旁遥控控制方式转换，当故障时可能会造成机旁遥控气源低压报警、主机不能进行机旁操作等。 (6)阀115 盘车机与控制气源间连锁阀。对系统的影响是起动控制气路无执行气源、主机无法起动、控制气源低压报警、盘车机未脱开报警、主机与盘车机连锁失效并极易造成机损事故。 (7)气容20、74、125 其主要作用是稳定气源气压，增加气动控制系统的稳定性，放残以提高压缩空气的品质。 (8)空气滤器 滤除空气中的污染物，确保气源的洁净，如果滤器损坏会造成气动元件卡死，元件磨损，压力降低，容易造成整个系统工作不正常。 2）起动单元 (1)阀90 驾控时传递启动信号并输出起动气控信号，当故障时会造成驾控主机不能起动或主机起动异常。 (2)阀63 集控时按指令手动操纵，输出起动气控信号，当故障时会造成集控主机不能起动或主机起动异常。 (3)阀101 机旁控制时按需要手动操纵输出启动气控信号，当故障时会造成机旁主机不能起动或机舱主机起动异常。 (4)阀33 受阀90、63、101输出的气控信号控制，输出控制主起动阀、空气分配器的气控信号，当故障时会造成阀27、26无气控信号，主起动阀、空气分配器不能进入起动状态，主机不能起动等。 (5)阀27 受阀33输出的气控信号控制，提供主启动阀启闭气源，当故障时会造成主起动阀的主、副阀不能开启或启闭不正常，主机不能起动等。 (6)阀37 受阀63(集控)、阀90(驾控)输出的气控信号控制，输出遥控起动控制信号给起动控制阀33 (7)阀28 受电动遥控装置控制，按需实现主机的慢转起动功能，当故障时会造成主机不能慢转起动、主起动阀启闭不正常等。 (8)阀26 受阀33输出的气控信号控制，启闭空气分配器的动力气源，当故障时会造成空气分配器无动力气源使空气分配器不能正常工作、缸头起动阀关不严、燃气倒灌等。 (9)阀32 调节节流阀的开度，控制主机起动信号的释放时间，控制“油气并进”的时间，当开度过大或过小时会造成“油气并进”时间过长，主机起动时过于粗暴，或“油气并进”时间过短、主机起动困难等。 (10)主起动阀 用以启、闭空气瓶至起动空气分配器和气缸起动阀间的起动空气通路，提供起动用的压缩空气，当故障时会影响主机的正常起动、不能进行慢转起动、燃气倒灌或主机不能起动等。 (11)空气分配器 按主机的发火顺序，在要求的起动正时时刻内将控制气源分配到相应的气缸起动阀，并将其开启，使起动压缩空气进入气缸起动柴油机。当故障