M-800-III遥控系统启动过程分析.doc

M-800-III遥控系统启动过程分析【关键词】M-800-III遥控系统；启动过程；电磁阀【摘要】按照M-800-III遥控系统启动过程的几种情况，从气动系统中的START电磁阀、STOP电磁阀、换向电磁阀AHEAD/ASTERN等4个电磁阀入手，分别分析启动信号、换向信号及停车信号的拉制过程，并对启动失败过程进行分析。M-800-III型主机遥控系统是Nabtesco(原名Nabco)继M-800-III后推出的第三代微机控制的自动遥控系统，在我国的船舶上实船安装应用仅两年多的时间。M-800-III的启动过程可以分为3种情况：一是主机在停止状态下的启动(包括慢转启动)；二是主机运转中的换向启动(包括正常换向启动及紧急换向启动CRASH AHEAD/ASTERN)；三是主机的正/倒车的冲车启动。本文针对M-800-III系统控制MAN B&W型主机，按照上述启动过程的几种情况，详细分析其启动过程。1 START电磁阀的控制过程分析参见图1，从被控对象入手进行逆向分析。图1 START信号的逻辑程序1由图1可见，START信号自CONTROL BOX中的0243通道输出，耦合至TB2 MCB-1805(TERMINAL BOARD UNIT)，最终输出给阀箱中的START(启动)电磁阀。在图1的逻辑程序中，表示了主机3种情况下的启动：一是正常启动，包括停车状态下的启动、运转中正常的换向启动；二是紧急换向启动(CRASH AHEAD/ASTERN)；三是手动冲车启动。在正常停车启动情况下，图1中RS触发器的逻辑图中的真值见表1。表1 图1中RS触发器的真值表主机启动过程STARTT084输出SRQSTRAT输出信号主机开始启动，转速发火转速00(开始延时)1011启动成功，转速上升01(延时到)0100由表1不难看出，T084/T085延时的目的是在主机启动过程中提供油气并进的时间，它与MAN B&W启动气路图中的32阀(节流阀)作用相同。下面具体分析图1中START信号(该信号同时也用于输出给GOVERNOR的START信号)的控制逻辑。图2为正常启动和紧急换向启动两种情况下START信号的程序逻辑图。图2 START信号的逻辑程序2分析图2可以发现，满足START信号为ON的条件必须包括以下几个方面：(1)空气分配器换向(AHEAD/ASTERN)已经完成。(2)STOP信号为ON(该逻辑程序在STOP信号的分析中详述)。(3)主机转速满足制动连锁(制动转速连锁)及换向连锁(换向转速连锁)，即主机转速低于BREAKING/REVERSINGLEVEL(包括正常换向启动条件下两个转速的设定值T030/T031和紧急换向启动条件下两个转速的设定值T032/T033)。注：在主机的紧急换向启动过程中，满足该条件标志着主机进入强制制动的起点。(4)START INTERLOCK逻辑条件为1。START INTERLOCK的逻辑程序参见图3。图3 START INTERLOCK的逻辑程序上述4个条件是逻辑“与”的关系，任一条件为OFF都会使START信号变为OFF，其中：(1)启动过程发生在换向过程之后的，必须先满足空气分配器换向到位。(2)当主机转速在启动后达到发火转速时，STOP信号立即变为OFF。STOP信号的变化使得START信号变为OFF，也就是说，在启动过程中，STOP信号与START信号是同时变为OFF的。(3)当主机出现启动失败使得START INTERLOCK变为OFF(参见图3)，最终使得START信号变为OFF时，启动过程被终止。(4)Nabtesco遥控系统的设计中，不论是何种情况下的换向，系统都需要检测主机转速是否低于换向连锁及制动连锁转速(两种条件下的连锁设定值各异)，确认满足条件后，方可进启动空气进行启动。由图2可见，当前述4个条件均满足后，START信号不是立即变为ON，而是由T082延时后变为ON，即当确认主机的空气分配器换向结束，延时后START信号为ON，保证了主机在可靠换向后才进启动空气启动。2 换向(AHEAD/ASTERN)电磁阀的控制过程分析下面仅以正车换向为例来说明，参见图4。同START信号相类似，换向信号自CONTROL BOX中的0241通道输出，耦合至TB2 MCB-1805(TERMINAL BOARD UNIT)，最终输出给阀箱中的换向(AHEAD/ASTERN)电磁阀。下面就前文提及的主机启动过程的几种情况，将启动过程放大，对图4采用真值表的方式进行分析。图4 AHEAD/ASTERN信号的逻辑程序(1)主机在停止状态下启动过程中的换向，真值表见表2。表2 停车后启动真值表车钟正车位置正常换向连锁紧急换向连锁紧急倒车信号STOP信号T090输出AHEAD电磁阀停车0000100车钟手柄刚推到正车1000101主机启动并发火转速10000延时1启动成功，T090延时到1000010(2)正常换向启动过程中的换向，真值表见表3。表3正常换向启动真值表车钟正车位置正常换向连锁紧急换向连锁紧急倒车信号STOP信号T090输出AHEAD电磁阀主机在运转，车钟在倒车区域0110000从倒车一下子推到正车瞬时1110100主机转速开始下降，转速降低到发火转速10000延时1反向启动成功，T090延时到1000010(3)紧急换向启动过程中的换向。分析过程及结果与正常换向启动类似，在此略过。由上面的真值表可以看出：参数T090表示换向电磁阀在启动成功后仍保持有电的延时时间，延时起点是STOP信号由0变1的点；在停车启动条件下，AHEAD电磁阀在车钟推到AHEAD时，立即有电开始换向；在换向启动条件下，AHEAD电磁阀是在满足换向连锁条件，即主机转速降低到低于换向转速设定值(T031/T033参数的设定)时有电，开始换向动作。3 停车(STOP)电磁阀的控制过程分析STOP信号的逻辑程序见图5。STOP信号输出到停车电磁阀，与启动、换向类似，不再赘述。图5 STOP信号的逻辑程序由图5可见，另外一个STOP输出指令通过TERMINAL BOARD UNIT TB3 MCB-1803上的R19继电器的辅助触点，输出到调速器控制单元中。由图5的程序逻辑图可以看出，使得STOP电磁阀有电的条件为：车钟手柄在STOP位置；主机转向与车钟命令不一致；在启动过程中，系统确认出现发火失败(MISS IGNITION)；紧急停止信号为ON；大风浪天气，主机螺旋桨瞬时出水空转(RACING)。STOP电磁阀失电的时刻即为高压油泵开始供油时刻。在此着重分析启动过程中STOP信号何时由ON变为OFF，对应图5中的包含R-S触发器的真值表见表4。表4 图5中包含R-S触发器的真值表启动过程主机转速发火转速确定发火失败车钟在STOP位置ABSTOP信号停车001101车钟手柄离开STOP，主机刚启动00000保持为1主机在启动空气的作用下发火转速100010转为燃油运行后转速又降下来，降到发火转速，但用于检测“确定发火失败”的延时时间未到00000保持为0系统确定启动过程中“发火失败”010101由表4可见：STOP信号由ON变为OFF的时刻即为主机转速达到发火转速的时刻，此时，START电磁阀由于STOP电磁阀的OFF而同时变为OFF，START电磁阀失电，切断了启动空气进入主机，而STOP电磁阀的失电使得主机的高压油泵开始向主机缸内喷油(按照GOVER-NOR控制的启动油门)，主机转为燃油运行；由于MISS IGNITION的出现，使得STOP信号由0变1。4 启动失败过程分析Nabtesco系统对启动失败分为如下两种情况(两种情况的逻辑关系为“或”)：一是主机无法启动(START IMEPOSSIBLE)。在一定的延时时间(T086)内，主机在启动空气的作用下始终无法达到发火转速，则被系统确认为START IMPOSSIBLE。二是主机发火失败。首先，主机在启动空气的作用下达到发火转速后，转为燃油运行，此时检测到主机的转速又降到发火转速以下，则被系统认定为MISS IGNITION并报警；系统在检测到第一次的MISS IGNITION后，会按启动程序再次启动主机，并在二次重复启动失败(系统确认出现第三次MISS IGNITION)后终止启动过程。主机的启动过程在船舶靠离码头等机动航行时应用最为频繁，因此，迅速而可靠地启动、停止主机是船舶航行安全的重要保障。清晰了解启动过程，深入理解涉及启动过程的