轮机自动化课件第九章

1、集大轮机自动化集大轮机自动化 第九章第九章 阀门遥控及液舱阀门遥控及液舱遥测系统遥测系统 阀门遥控系统阀门遥控系统主要用于监控船舶压载水系主要用于监控船舶压载水系统、舱底水系统以及货油装卸系统等管路上的统、舱底水系统以及货油装卸系统等管路上的遥控阀门状态。遥控阀门状态。 液舱遥测系统液舱遥测系统主要用于监测船舶各压载舱、主要用于监测船舶各压载舱、淡水舱液位以及船舶吃水状态，对于新造液货淡水舱液位以及船舶吃水状态，对于新造液货船舶，液舱遥测系统不仅需要监测液舱内的液船舶，液舱遥测系统不仅需要监测液舱内的液位，还要随时监测舱内的温度、气体压力、液位，还要随时监测舱内的温度、气体压力、液货密度、重量

2、等参数，以确保船舶装卸与航行货密度、重量等参数，以确保船舶装卸与航行的安全和液货质量。的安全和液货质量。 集大轮机自动化集大轮机自动化 第一节第一节 阀门遥控系统阀门遥控系统 阀门遥控系统的阀门驱动方式一般有电动、液压、阀门遥控系统的阀门驱动方式一般有电动、液压、气动三种。目前船舶阀门遥控系统主要采用液压方式。气动三种。目前船舶阀门遥控系统主要采用液压方式。 一、阀门遥控系统的功能一、阀门遥控系统的功能（1）阀门遥控：根据操作人员的要求，实现船舶所有系）阀门遥控：根据操作人员的要求，实现船舶所有系统所属遥控阀门、泵等设备的遥控操作；统所属遥控阀门、泵等设备的遥控操作；（2）阀门状态监测：实时监

3、测显示遥控阀门的开关状态，）阀门状态监测：实时监测显示遥控阀门的开关状态，对有开度控制要求的阀门实现阀门开度显示；对有开度控制要求的阀门实现阀门开度显示；（3）故障检测：系统运行后将循环执行主程序和自检程）故障检测：系统运行后将循环执行主程序和自检程序，一方面，显示系统的各种数据信息和报警信息，序，一方面，显示系统的各种数据信息和报警信息，另一方面，检测硬件电路和各个输入输出设备，当发另一方面，检测硬件电路和各个输入输出设备，当发生硬件故障时，该系统能指示有关信息，提供维护依生硬件故障时，该系统能指示有关信息，提供维护依据。据。集大轮机自动化集大轮机自动化 二、阀门液压集中控制系统二、阀门液压

4、集中控制系统集大轮机自动化集大轮机自动化 阀门遥控液压原理图阀门遥控液压原理图集大轮机自动化集大轮机自动化 操作人员通过控制电磁换向阀，进而改变进操作人员通过控制电磁换向阀，进而改变进入液压执行机构液压油流动的方向，达到控制阀入液压执行机构液压油流动的方向，达到控制阀门开闭的目的。当电磁阀两端电磁铁均断电，阀门开闭的目的。当电磁阀两端电磁铁均断电，阀芯处在中位时，液压锁可将液压执行机构两端油芯处在中位时，液压锁可将液压执行机构两端油路无泄漏封闭，锁住阀门。路无泄漏封闭，锁住阀门。 在阀位指示器上装有两个微动开关，当阀门在阀位指示器上装有两个微动开关，当阀门处在全开或者全闭位置时，阀位指示器上的

5、摆动处在全开或者全闭位置时，阀位指示器上的摆动杆压合相应的微动开关，使电液控制箱上的阀门杆压合相应的微动开关，使电液控制箱上的阀门状态指示灯亮。状态指示灯亮。 在泵站中通常装有气囊式储能器，与单向在泵站中通常装有气囊式储能器，与单向阀、压力继电器构成保压回路，以补充系统的内阀、压力继电器构成保压回路，以补充系统的内泄漏，并且在液压泵出现故障时作为应急油源。泄漏，并且在液压泵出现故障时作为应急油源。集大轮机自动化集大轮机自动化 三、阀门电液分散控制系统三、阀门电液分散控制系统 阀门电液分散控制系统是目前最为广泛应用阀门电液分散控制系统是目前最为广泛应用的新型阀门控制系统。系统一般由上层控制设备、

6、的新型阀门控制系统。系统一般由上层控制设备、独立的电液控制器、阀门等组成。上层控制设备独立的电液控制器、阀门等组成。上层控制设备发出控制指令，控制电液控制器中的电机或者电发出控制指令，控制电液控制器中的电机或者电磁阀，进而改变液压油流进液压执行机构的流向，磁阀，进而改变液压油流进液压执行机构的流向，达到阀门开闭的目的。同时，阀位指示器将阀门达到阀门开闭的目的。同时，阀位指示器将阀门的实际状态反馈至上层控制设备，通过指示灯显的实际状态反馈至上层控制设备，通过指示灯显示阀位状态。示阀位状态。 电液控制器将电机、液压泵、控制附件等集电液控制器将电机、液压泵、控制附件等集成在一起，装在每个遥控阀门上，

7、由电信号直接成在一起，装在每个遥控阀门上，由电信号直接控制电机正反转或电磁阀通位来控制阀门的开关。控制电机正反转或电磁阀通位来控制阀门的开关。集大轮机自动化集大轮机自动化 电液控制器主要由以下四个模块组成：电液控制器主要由以下四个模块组成： 1、动力模块：、动力模块：包括微型电机、微型径向柱塞泵、溢流包括微型电机、微型径向柱塞泵、溢流阀、单向阀、油箱。微型电机可以选择单向工作或正反阀、单向阀、油箱。微型电机可以选择单向工作或正反转工作，对于单向工作，在系统中，增设换向电磁阀，转工作，对于单向工作，在系统中，增设换向电磁阀，用于改变液压油流向，正反转工作的电机则可以省去换用于改变液压油流向，正反

8、转工作的电机则可以省去换向阀，而通过改变电机正反转来实现油流向的改变。向阀，而通过改变电机正反转来实现油流向的改变。 液压泵主要有径向柱塞式变量泵以及定量泵，变量液压泵主要有径向柱塞式变量泵以及定量泵，变量泵可以调节液压油流量，进而改变阀门启闭的时间。油泵可以调节液压油流量，进而改变阀门启闭的时间。油箱为全封闭式，溢流阀和单向阀组可以保证管路在油泵箱为全封闭式，溢流阀和单向阀组可以保证管路在油泵停止工作时也充满油液。停止工作时也充满油液。 2、安全保护模块：、安全保护模块：包括压力开关以及安全阀组。如果包括压力开关以及安全阀组。如果由于阀门卡死，则必然导致开关阀门时压力升高，达到由于阀门卡死，

9、则必然导致开关阀门时压力升高，达到调定压力时，压力开关动作，电机停止运转。安全阀组调定压力时，压力开关动作，电机停止运转。安全阀组在压力异常升高时开启，压力油直通油箱，达到安全保在压力异常升高时开启，压力油直通油箱，达到安全保护作用。护作用。 集大轮机自动化集大轮机自动化 3、液压执行机构：一种是普通的液压缸，产生往复运、液压执行机构：一种是普通的液压缸，产生往复运动，用于直接开关截止阀；一种是齿轮和齿条的液压缸，动，用于直接开关截止阀；一种是齿轮和齿条的液压缸，可以产生旋转运动，用于开关蝶阀。可以产生旋转运动，用于开关蝶阀。 4、阀位指示模块：包括微动开关和电阻（电流）式阀、阀位指示模块：包

10、括微动开关和电阻（电流）式阀位指示器。微动开关装在开关阀上，用于在到位时停止位指示器。微动开关装在开关阀上，用于在到位时停止油泵，阀位指示器装在开度阀上，可以将阀门的实际开油泵，阀位指示器装在开度阀上，可以将阀门的实际开度转变为标准的电阻（电流）信号（度转变为标准的电阻（电流）信号（01000或者或者420mA），用来指示阀门的开度和控制油泵。），用来指示阀门的开度和控制油泵。 阀门电液分散控制系统采用与液压集中控制系统阀门电液分散控制系统采用与液压集中控制系统完全不同的控制模式，采用分散控制，各个控制单元彼完全不同的控制模式，采用分散控制，各个控制单元彼此互不相关，一个控制单元损坏不会影响其

11、它控制单元此互不相关，一个控制单元损坏不会影响其它控制单元的工作，可靠性得到极大提高。另外，液压控制单元采的工作，可靠性得到极大提高。另外，液压控制单元采用集成制造工艺，不存在管路，系统中油液较少，基本用集成制造工艺，不存在管路，系统中油液较少，基本上不存在漏泄，污染很小。上不存在漏泄，污染很小。集大轮机自动化集大轮机自动化 第二节第二节 液舱遥测系统液舱遥测系统 一、液舱遥测系统的功能一、液舱遥测系统的功能（1）液舱遥测：随时监测各个液体舱室的液位、）液舱遥测：随时监测各个液体舱室的液位、温度、气体压力等变化情况；自动测量油船油舱温度、气体压力等变化情况；自动测量油船油舱油液密度，计算液体体

12、积、重量；测量船舶吃水。油液密度，计算液体体积、重量；测量船舶吃水。（2）稳性数据：模拟计算船舶各种装载状态下船）稳性数据：模拟计算船舶各种装载状态下船舶吃水、船体重心、船体稳心、排水量等各种稳舶吃水、船体重心、船体稳心、排水量等各种稳性数据；实时计算船舶当前装载条件下船舶吃水、性数据；实时计算船舶当前装载条件下船舶吃水、船体重心、船体稳心、排水量等各种稳性数据。船体重心、船体稳心、排水量等各种稳性数据。（3）故障检测：系统运行后将循环执行主程序和）故障检测：系统运行后将循环执行主程序和自检程序，一方面，显示舱室内的各种数据信息自检程序，一方面，显示舱室内的各种数据信息和报警信息，另一方面，检

13、测硬件电路和各个输和报警信息，另一方面，检测硬件电路和各个输入输出设备，当发生硬件故障时，该系统能指示入输出设备，当发生硬件故障时，该系统能指示有关信息，供维护人员提供依据。有关信息，供维护人员提供依据。集大轮机自动化集大轮机自动化 二、液舱遥测系统的组成与原理二、液舱遥测系统的组成与原理 一般液舱遥测系统由信号处理单元、操作单元、显示器、打印机、一般液舱遥测系统由信号处理单元、操作单元、显示器、打印机、压力温度传感器等组成。压力温度传感器等组成。集大轮机自动化集大轮机自动化 1、信号处理单元、信号处理单元 信号处理单元的主要功能是根据操作单元信号处理单元的主要功能是根据操作单元的指令，依次扫

14、描每个舱的传感器信号，通过的指令，依次扫描每个舱的传感器信号，通过接口板进入控制器进行信号判别处理，计算后接口板进入控制器进行信号判别处理，计算后送入操作单元。同时，还根据采得的信号，对送入操作单元。同时，还根据采得的信号，对传感器标定自检，确保送入操作单元的信号有传感器标定自检，确保送入操作单元的信号有效。如发现信号异常，则给出传感器或电缆异效。如发现信号异常，则给出传感器或电缆异常的报警信号，以确保系统的安全运行。常的报警信号，以确保系统的安全运行。 集大轮机自动化集大轮机自动化 2、操作单元、操作单元 通常操作单元为一台特制的船用通常操作单元为一台特制的船用PC兼容兼容机或者工业机或者工

15、业PC，配备工业键盘、鼠标和显示，配备工业键盘、鼠标和显示器。基于器。基于Windows操作系统和操作系统和TCPIP局域网局域网络协议，安装有液舱遥测系统监控软件，人机络协议，安装有液舱遥测系统监控软件，人机界面采用层次化、模块化设计，切换界面可以界面采用层次化、模块化设计，切换界面可以得到所有监测数据，简单易懂，利于船上操作得到所有监测数据，简单易懂，利于船上操作人员上机操作。人员上机操作。 集大轮机自动化集大轮机自动化 3、彩色显示器、彩色显示器 显示器为高密度彩色显示器，用来显示器为高密度彩色显示器，用来显示所有的图形、数据、报表和报警等。显示所有的图形、数据、报表和报警等。 4、打印

16、机、打印机 打印机用来打印所需的数据、表格，打印机用来打印所需的数据、表格，尤其能打印各种配载方案，装卸货报表，尤其能打印各种配载方案，装卸货报表，以便归档保存。以便归档保存。 集大轮机自动化集大轮机自动化 5、传感器、传感器 传感器的测量区域及参数包括压载舱的液位；传感器的测量区域及参数包括压载舱的液位；船舶吃水；船舶液货舱的液位、温度、压力等。船舶吃水；船舶液货舱的液位、温度、压力等。大部分船舶压载舱液位的测量都选择在压载舱底大部分船舶压载舱液位的测量都选择在压载舱底部安装一个压力传感器，而船舶吃水测量传感器部安装一个压力传感器，而船舶吃水测量传感器有三种安装方式，即二点吃水测量、三点吃水

17、测有三种安装方式，即二点吃水测量、三点吃水测量、四点吃水测量。量、四点吃水测量。集大轮机自动化集大轮机自动化 液货舱由于要求监测舱内的液位、温度和液货舱由于要求监测舱内的液位、温度和气压，传感器的布置主要有压力传感器方式和气压，传感器的布置主要有压力传感器方式和雷达式两种典型的布置方式。雷达式两种典型的布置方式。 （1）压力传感器方式）压力传感器方式 一个液舱内装有三个压力一个液舱内装有三个压力/温度传感器，三温度传感器，三个传感器组合可测得舱内的液位、温度、气压个传感器组合可测得舱内的液位、温度、气压和密度。顶部传感器装在液舱的顶部，测量舱和密度。顶部传感器装在液舱的顶部，测量舱内的气压和气

18、体温度。底部传感器装在液舱后内的气压和气体温度。底部传感器装在液舱后壁离底部壁离底部60mm处，测量舱内的液位和温度。处，测量舱内的液位和温度。 集大轮机自动化集大轮机自动化 液位测量公式为：液位测量公式为： L为液位；为液位；Pb为底部传感器受压；为底部传感器受压；Pt为顶部传感为顶部传感器受压；器受压；D为液货密度；为液货密度；DB1为底部传感器至舱底距为底部传感器至舱底距离。离。 上部传感器装在液舱后壁的上部，用以测量舱内上部传感器装在液舱后壁的上部，用以测量舱内的液位、温度。当液面高于上部传感器时，就可与底的液位、温度。当液面高于上部传感器时，就可与底部传感器组合测量液货的实际密度。部

19、传感器组合测量液货的实际密度。 实际密度的测量公式为：实际密度的测量公式为： Dc为实际密度；为实际密度；Pu为上部传感器受压；为上部传感器受压；DB2为上为上部传感器至舱底的距离。部传感器至舱底的距离。 液位测量公式还可表示为：液位测量公式还可表示为： 1btBPPLDD21bucBBPPDDD2utcBPPLDD集大轮机自动化集大轮机自动化 （2）雷达方式）雷达方式 雷达测量器装在甲板上。现代液货船不仅雷达测量器装在甲板上。现代液货船不仅要知道液舱内的液位，还要知道温度和气压，要知道液舱内的液位，还要知道温度和气压，因此除了雷达测量器外还要在舱内安装温度探因此除了雷达测量器外还要在舱内安装

20、温度探头及其保护管和舱内气体压力传感器。雷达测头及其保护管和舱内气体压力传感器。雷达测量器需布置在离舱内的结构件尽量远的地方，量器需布置在离舱内的结构件尽量远的地方，以避免干扰波的影响，并在相应的舱底要留出以避免干扰波的影响，并在相应的舱底要留出约约1米直径的平整面积，以确保雷达波能直接反米直径的平整面积，以确保雷达波能直接反射至雷达测量器。射至雷达测量器。 液位测量公式为：液位测量公式为： C为雷达波速；为雷达波速；T为雷达波从测量器运动至为雷达波从测量器运动至液面的时间。液面的时间。2CLT集大轮机自动化集大轮机自动化 三、传感器的安装三、传感器的安装集大轮机自动化集大轮机自动化 第三节第

21、三节 阀门遥控与液舱遥测系统的管理要点阀门遥控与液舱遥测系统的管理要点 一、阀门遥控系统的管理要点一、阀门遥控系统的管理要点 1、阀门液压集中控制系统的管理要点、阀门液压集中控制系统的管理要点（1）每次气动液压泵前，应该检查油箱中的油位情况，注意油的）每次气动液压泵前，应该检查油箱中的油位情况，注意油的颜色，粘度是否正常，检查阀门的开启和关闭情况是否正确，防颜色，粘度是否正常，检查阀门的开启和关闭情况是否正确，防止因阀门的误操作而损坏设备。止因阀门的误操作而损坏设备。（2）起动液压泵后：注意倾听声音是否正常，检查油压是否正常，）起动液压泵后：注意倾听声音是否正常，检查油压是否正常，系统是否存在

22、漏油：通过观察滤器压差指示来判断滤器是否脏堵。系统是否存在漏油：通过观察滤器压差指示来判断滤器是否脏堵。（3）对于液压管路中的阀门应该注意操作方法，采用缓慢开、关）对于液压管路中的阀门应该注意操作方法，采用缓慢开、关阀门的方法，尽量减少液压冲击，从而保护液压管路。阀门的方法，尽量减少液压冲击，从而保护液压管路。（4）注意控制液压油的污染，滤器定期清洗，补油时应该对新油）注意控制液压油的污染，滤器定期清洗，补油时应该对新油过虑后再加入油箱。过虑后再加入油箱。（5）对于泵站中有蓄能器的，一般每半年检查一次蓄能器的气压，）对于泵站中有蓄能器的，一般每半年检查一次蓄能器的气压，当压力不足时必须及时补气

23、。当压力不足时必须及时补气。（6）定期检查液压泵站，采用专门的油泵及清洗油对管路进行清）定期检查液压泵站，采用专门的油泵及清洗油对管路进行清洗。洗。集大轮机自动化集大轮机自动化 2、阀门电液分散控制系统的管理要点、阀门电液分散控制系统的管理要点 阀门电液分散控制系统采用分散控制，各控制单阀门电液分散控制系统采用分散控制，各控制单元彼此之间互不相连，一个控制单元的损坏不会影响元彼此之间互不相连，一个控制单元的损坏不会影响其它控制单元的工作，可靠性提高。控制单元采用集其它控制单元的工作，可靠性提高。控制单元采用集成制造工艺，不存在管路，系统中油液较少，基本上成制造工艺，不存在管路，系统中油液较少，基本上不存在漏泄，工作时油液形成闭式循环，不与外界接不存在漏泄，工作时油液形成闭式循环，不与外界接触，有效防止灰尘、污染物、空气、化学物质侵入系触，有效防止灰尘、污染物、空气、化学物质侵入系统，所以阀门电液分散控制系统中的液压部分