《轮机自动化》数字化教材项目四任务二

1、项目四 船舶机舱监测与报警系统【项目描述】机舱监测与报警系统能提高机舱各种设备工作的可靠性，是轮机自动化的重要组成部分，也是现代化船舶实现无人机舱必不可少的基本条件。对机舱监测与报警系统的操作、维护和管理是轮管人员必须掌握的基本技能。曲轴箱油雾浓度监视器是保证柴油机安全运行的重要设备。通过本项目的学习，学员应达到以下要求：一、知识要求1、 熟悉机舱监测与报警系统的类型、组成及主要功能；2、 熟悉单元组合式监测与报警系统的组成、特点和工作原理；3、理解网络型监测与报警系统的组成和工作原理；4、熟悉曲轴箱油雾浓度监视系统的功能、特点和工作原理。二、能力要求1、能进行机舱监测与报警系统的基本操作；2

2、、熟悉模拟量参数和开关量参数的调整方法；3、能分析单元组合式监测与报警系统中报警控制电路的工作原理；4、能表述网络型监测与报警系统的特点和维护保养事项；5、能比较MARK 5和MARK 6油雾浓度监视系统的异同之处。三、素质要求1、养成善于动脑、勤于思考、及时发现问题的学习习惯；2、提高理论联系实际的能力，培养善于分析和解决工程实际问题的能力；3、培养理性思维能力和科学求实的精神；4、培养学习新技术的能力，增强创新意识。【项目实施】任务二 单元组合式监测与报警系统一、学习目标1、熟悉单元组合式机舱监测与报警系统的组成与工作原理。2、掌握单元组合式监测与报警系统的参数设定及调整方法。二、学习任务

3、本项目的主要任务是掌握单元组合式机舱监测与报警系统的基本概念。三、背景知识单元组合式集中监测与报警系统采用连续监测工作方式，其优点在于报警电路相对独立，更换电路板比较方便，系统可靠性较强，但系统庞大且工作速度缓慢。图4-2-1 单元组合式系统的结构框图单元组合式集中监测与报警系统是按各功能环节来设计的，它将完成一个或几个功能的电路做在一块印刷电路板上，以构成一个相对独立的单元（只有极少数单元采用几块印刷线路板），然后根据不同的要求将所需的功能单元组合起来，组成一个完整的系统。单元组合式监测与报警系统由分布在机舱的各种传感器、报警控制单元、闪光源、自检单元、显示单元、打印记录单元、延伸报警单元、

4、三分钟失职报警控制单元、延伸报警箱、主电源和应急电源等组成。系统组成结构框图如图4-2-1所示。图4-2-1 单元组合式系统的结构框图1、 故障报警原理在单元组合式集中监测与报警系统中，故障报警主要有报警控制单元来控制，使用较多的是开关量报警控制单元和模拟量报警控制单元，下面分别对这两种报警控制单元的组成及工作原理作一介绍。（1）开关量报警控制单元开关量报警控制单元由输入回路、延时环节和逻辑判断环节组成，如图4-2-2所示。其中输入回路较简单，主要将开关量传感器给出的触点断开信息转换成相应的故障电平(“0”或“1”)或者在接受到“试验（TEST）”信号后输出故障电平，以模拟监测故障。延时环节用

5、来延时输出故障电平，完成延时报警功能，以避免误报警。逻辑判断环节是其控制部分，常由门电路和触发器组成，或者由继电器组成，主要完成逻辑运算和状态记忆。它根据延时后的开关量传感器的状态信息报警闭锁信息及消闪指令信息，进行逻辑判断，以控制故障指示灯的状态，启动声响报警，输出分组延伸报警及控制故障打印。图4-2-2 开关量报警控制单元组成原理图在监测点参数处于正常范围时，开关量传感器的触点闭合，输入回路不输出故障电平，因此故障指示灯处于熄灭状态，并且不启动声响报警、分组报警及故障打印。这时若按“试灯”按钮，故障指示灯亮，否则表示指示灯损坏，需更换。当检测设备发生故障时，其相关参数越限时，开关量传感器触

6、点断开，经输入回路转换成相应的故障电平V。V经延时后输出故障报警电平VA至逻辑判断环节。逻辑判断环节在无报警闭锁的情况下：控制故障指示灯间断亮闪，即进入快闪状态；发出声响报警启动信号至警报警器控制单元，使机舱内的电笛声响，旋转灯闪烁，集控室内的蜂鸣器蜂鸣，进入声响报警状态；在机舱无人值班的情况下，输出分组报警信号至延伸报警控制单元，由延伸报警控制单元归类分组后把机舱报警延伸至驾驶室监视屏、公共处所、轮机长和值班轮机员的房间，实现分组延伸报警；对重要监视点，输出故障打印触发信号至故障打印单元，自动打印故障日期、故障设备名称或代号及内容，整个系统进入故障报警状态，同时启动三分钟失职报警的计时。值班

7、轮机员在获悉机舱故障报警后，首先在延伸箱按应答按钮，使延伸报警声平静，但延伸箱应答不能使机舱报警声停止，也不能复位三分钟失职报警计时。因此，值班轮机员必须在三分钟内到达集控室，按消声应答按钮，使之在停止声响报警的同时复位三分钟失职报警。由于报警控制单元仅仅用来启动声响报警，声响报警控制单元一旦被启动后，将记忆这一状态，直至接受到消声信号，才复位记忆单元，停止声响报警。因此，消声信号仅作用于声响控制单元，而不影响报警控制单元。为此，值班轮机员必须根据故障指示灯的闪烁情况，了解设备故障内容，然后按“消闪”按钮。逻辑判断环节在接受到消闪信号后，根据传感器状态，在通常报警情况下，使故障指示灯从快闪切换

8、成常亮状态，以记忆故障状态。这一状态一直维持到故障排除，监视点参数恢复正常，传感器触头重新闭合，逻辑判断环节才使故障指示灯从常亮切换成熄灭，回到正常状态。若在值班轮机员消闪前，监视点参数因自动切换作用，已经自行恢复正常，传感器触点重新闭合，逻辑判断环节将自动控制故障指示灯从原来的快闪切换成慢闪状态，以记忆原报警状态，进入短时故障报警状态。这时若按下“消闪”按钮，故障指示灯将熄灭，回到正常状态。但这并不意味着被切换下来的故障设备的故障已排除，轮机员必须及时修复切换下来的故障设备，予以备用。为了检查报警系统是否正常，可把试验开关拨至“试验”位置，输入回路接受到“试验”信号后即刻输出故障电平V，以模

9、拟监视点参数越限传感器触点断开状态。因此，经延时后，逻辑判断环节将进入报警状态，否则说明该报警通道的报警控制单元有故障，或者该报警通道的报警被闭锁。利用“试验”开关可进行通常故障报警试验，也可进行短时故障报警试验。开关量报警通道的报警设定值是由传感器设定的。例如，对于主机滑油低压自动减速的报警，采用压力继电器（如YWK-50-C型压力开关）时，若要求滑油压力低于0.17MPa时报警 (及系统保护动作)，0.22MPa时撤销报警，则报警设定值就是压力传感器的下限设定压力(0.17MPa)，幅差应调整为0.05MPa。需要注意的是调整报警回差应适量，不可太大，也不可太小。若报警回差调整过小会出现被

10、监视的参数在报警值附近波动情况下发生频繁报警。反之，若调整过大，则可能使被监视参数在恢复正常时仍无法撤销报警，致使被监视参数再次越限时不能发出报警。在上限报警时，因报警值为下限设定值与回差值之和，所以回差值的调整还将影响其报警值。（2）模拟量报警控制单元模拟量报警控制单元主要由测量回路、比较环节、延时环节、逻辑判断环节和显示环节组成，如图4-2-3所示。图中，测量回路用来把模拟量传感器发送的模拟量信息 (如热电阻的阻值)变换成相应的电压信号，以作为监测点参数的测量值，并在模拟量传感器开路或短路时（测量值超出其正常测量范围），向自检单元发送传感器故障信号，以控制系统进入系统故障报警状态。比较环节

11、用于故障鉴别，它将测量值与报警电位器设定的报警值进行比较。若越限，则输出故障电平至延时环节。比较环节常由比较器、报警值设定电位器组成。显示环节显示测量值，需要说明的是在单元组合式系统中，各模拟量监视通道的测量回路都是将其监视参数转换成统一的电压信号，例如主机气缸套冷却水温度监视通道把0100温度信号转换成l5V的电压信号，而主机排烟温度监视通道则将01000的温度信号也转换成15V的电压信号等。因此，为确保显示值与实际测量值相符，通常在送出显示信号的同时，由识别环节发送表示本通道的量程识别信号、正负号识别信号、小数点识别信号以及单元量纲识别信号，以使显示单元能正确选择相应的量程系数、正负号、小

12、数点位数和显示参数的单位。模拟量报警控制单元中的延时环节和逻辑判断环节与开关量报警控制单元中的环节完全相同。但不是所有的模拟量报警控制单元都设置延时环节，延时环节仅仅用于需要延时报警的监测通道中。当报警系统发生故障时，可借助功能试验来查找故障的部位，若把功能试验开关拨至“试验”位置，若某监测通道不能进入报警状态，则可能是该通道的报警控制板有故障。这时可利用更换备件板或交换插板的方法来确定故障部位。图4-2-4 模拟量报警控制单元组成原理图2、由集成电路组成的开关量报警控制单元图4-2-5 WE-2型集成电路组成的开关量报警控制单元电路原理图图4-2-5所示为WE-2监测与报警系统中的开关量报警

13、控制单元电路原理图。图中，端子30、28是由传感器送来的故障检测的开关信号，在参数没有越限处于正常工作状态时，其开关闭合，端子30处于低电平。端子17是功能测试输入端，不进行功能测试时是高电平，这时P点是“1”信号不发声光报警。当所检测的参数越限时，开关断开，端子30对地断路，运算放大器A1的反相输入端为高电平，A1输出“0”信号，经反相为“1”信号。这时12V电源经电位器向电容C2充电，使运算放大器A2同相端电压不断升高，当它升高到比加在反相端预先调好的比较电压还高时，A2翻转输出“1”信号。从电容C2电充电开始到A2输出“1”信号这段时间就是报警的延时时间，可在230s 内调整。端子10是

14、报警闭锁指令输入端，没有闭锁指令为高电平。于是与非门Y2的输出，即P点为0信号。经导通的二极管使端子8为低电平，输出一个分组报警信号送至延伸报警控制单元(该插件板可提供两组参数检测通道)，同时由端子7输出一个故障打印信号。由于Y2输出“0”信号，故与非门Y3输出“1”信号，由C3和R3 组成的微分电路将产生一个正的尖峰脉冲信号，经与非门Y4输出一个负的尖峰脉冲。一方面经端子9去触发声响报警器发出声响报警信号，同时RS触发器的S端得到一个负脉冲信号，若无手动复位信号，端子16为低电平，经反相应为高电平，未按确认按钮ST时，R端为“1”信号，于是触发器输出端Q=“1”，打开与非门Y6，由端子13送

15、来的闪光脉冲信号经Y6输出，使I点得到高、低电平交替进行脉冲信号。晶体管T1和T2组成功率放大器，当I点高电平时，晶体管T1导通，在射极电阻上取压降，晶体管T2的基极是高电平而导通，报警指示灯亮。当I点为低电平时，晶体管T1截止，晶体管T2基极为低电平也截止，报警指示灯灭。所以当I点为高低电平交替变化时，会使晶体管T1和T2交替地同时导通或截止，报警指示灯RL闪光，并由端子6输出到外接的报警指示灯。当轮机人员下到集中控制室确定监视点故障时，要按确认按钮ST。这时，RS触发器的R端要出现一个负脉冲信号，而S端已为“1”信号，于是把RS触发器的输出端置“0”状态封锁Y6，由端子13来的闪光脉冲信号

16、不能通过Y6输出。Y6输出保持高电平。I点保持高电平，于是晶体管它和T2始终导通，报警的指示灯常亮。按确认按钮ST后，将切断声响报警器的电源，消除声响报警。当故障排除后，运行参数恢复正常工作状态时，传感器的触点闭合，端子30接地为低电平，Al输出“1”信号，经Yl 反相后为“0”信号，A2 同相端电压低于反相端，故A2输出“0”信号，经Y2反相端P为“1”信号。此时因已按确认按钮，把RS触发器置“0”状态，即RS触发器输出端Q为“0”信号。这样，与非门Y3输出为“0”信号，即E端为“0”信号，I点保持低电位，晶体管T1和T2均截止，故障报警指示灯RL熄灭，撤消灯光报警信号。图中端子5是试灯指令

17、输入端，低电平有效，按操纵台上的试灯按钮后由端子5送来低电平信号，报警指示灯亮。端子10是报警闭锁输入端，低电平有效，当端子10出现“0”信号时，P点保持高电平，阻塞所有的报警功能。端子17是报警功能测试输入端，低电平有效，当端子17出现低电平时，A1输出“0”信号，相当于参数越限。3、单元组合式集中监测与报警系统的维护单元组合式集中监测与报警系统又称插板式监测与报警系统。当报警系统发生故障时，可借助功能试验来查找和确认故障的部位所在。可利用更换备件板或交换插板的方法来确定故障部位。更换插板时必须注意，不同类型的报警插板不可乱换，乱换插板轻者使系统不能正常工作，重者将使系统或插板损坏。同类型的

18、插板一般可互换，对开关量报警单元在非液位监视中可直接互换，而在液位监视中应重新调整其延时报警的延时时间，使之符合液位监视的延时要求。模拟量报警板更换时应作如下适当调整：保证更换插板后其上限报警或下限报警的形式不变。即检查插板上的上、下限报警跨接线是否一致，若不一致，则调换跨接线，使其一致，参见图4-2-6。保证更换插板后送到显示单元的显示识别信号不变。即检查插板上的显示识别发送电路，确保各开关位置或接线一致，相关电阻的阻值一致，否则会出现显示混乱的现象。图4-2-6 报警比较环节保证更换插板后输入测量电路的零位和量程不变。这可通过按测量值显示按钮 ， 观察显示值与实际值是否相符予以核实。如显示