监视与报警系统

1、第五章第五章 监视与报警系统监视与报警系统第一节 概述第二节 机舱中常用的传感器第三节 曲柄箱油雾浓度监视报警器第四节 报警控制单元及报警的延伸第五节 微型计算机控制的巡回监视系统 第一节 概述 机舱集中监视与报警系统是轮机自动化的一个重要内容，它的作用是准确可靠地监测机舱内各种动力设备的运行状态及其参数，一旦运行设备发生故障，自动发出声、光报警信号。它可以改善轮机管理人员的工作条件，减轻劳动强度，及时发现设备的运行故障，而且也是实现无人机舱的基本条件。 监视与报警系统的： 功能 故障报警、参数显示、打印记录、报警延 时、报警闭锁、警报延伸、失职报警、值 班召唤、功能试验和自检等。 种类 根据

2、其监视方式不同，可分为连续监视式 报警系统和巡回监视式报警系统 组成 （1）分布在机舱各监视点的传感器； （2）安装在集中控制室内的控制柜和监仪 表或监视屏； （3）安装在驾驶台、公共场所、轮机长和 轮机员居室的延伸报警箱。第二节 机舱中常用的传感器传感器的功能： 将机舱中各种设备的运行状态和参数转换 成便于报警装置处理的标准信号。一、温度传感器一、温度传感器 二、压力传感器二、压力传感器三、转速传感器三、转速传感器四、流量传感器四、流量传感器 五、火警探测器五、火警探测器 一、温度传感器 常用的温度传感器有热电阻式、热电偶式及热敏电阻式三种。 1热电阻式温度传感器 2热电偶式温度传感器 1、

3、热电阻式温度传感器 原理：热电阻材料的电阻率随温度的增加而增加 构造： 铜丝或铂丝双线并绕在绝缘骨架上，然后 插入护套内而制成 测温范围 ：铜热电阻 50150 铂热电阻 200650 接线方法：三线制接法（ 图 5-2-1） 2热电偶式温度传感器 原理：两种不同的金属导体把其端点焊接在一起。 若热、冷两端温度不同，则在热电偶回路中 产生热电势e。 构造：两种不同的金属导体把其端点焊接在一起， 并插入护套制成的。焊接端称为热端，与导 线连接端称为冷端。热端插入需要测温的测 量点，冷端置于室温中 。测量范围：适用于检测高温，1300 1800 接线方法：图 5-2-2 二、压力传感器 1电阻式压

4、力传感器结构、工作原理及接线见图5-2-3 2金属应变片式压力传感器 原理：当测量压力增大时，应变片要弯曲变形，栅状金属丝被拉长，使其电阻值增大 。 结构及接线见图 5-2-4三、转速传感器 转速传感器主要用来检测主机的转速和转向、发电机的原动机转速等。常用的转速传感器有测速发电机和磁脉冲式转速传感器。 1测速发电机 2磁脉冲式转速传感器 1测速发电机 原理 ：利用导体切割磁力线所产生的感应电势与转 速成比例的原理，把转速变换成相应的感应 电势。测速发电机有直流和交流两种形式。直流测速发电机：U = kn，k为比例系数。U的大 小反映了主机转速的高低，U的极性反映了主 机的转向。缺点：存在电刷

5、等部件易引起故障 交流测速发电机：需对交变电压进行相敏整流和滤 波，变成直流电压信号。作为控制系统中的转速 反馈和转速逻辑鉴别信号，因不能使用负电压的 转速信号，故必须经过整流把倒车负极性电压信 号转换成正极性电压信号，如图5-2-5所示。 2磁脉冲式转速传感器 原理：飞轮转动时，齿顶和齿谷交替经过，引起线 圈内的磁通交替变化，使线圈感应出一系列 脉冲信号。脉冲频率f取决于齿数Z和转速n， 即f = Zn /60（Hz）。结构：见图 5-2-6 信号处理：转速信号 通过整形放大电路及频率电 压转换电路，使Un 转向信号 见图 5-2-7 四、流量传感器四、流量传感器 流量传感器有容积式、电磁式

6、和差压式等1容积式流量传感器 主要用来检测油流体的流量 图 5-2-8 2电磁式流量传感器 只适用于测量导电液体的流量 图 5-2-9五、火警探测器五、火警探测器 根据火灾前兆的物理现象，有热效应式和感烟式两类 1热效应式火警探测器 也称感温式火警探测器，主要用于住室、走廊、控制 室等舱室较小的场所。有定温式和温升式两种 。2感烟式火警探测器 主要用于大舱容（如货舱）的火灾探测，有感烟管 式和离子感烟式两种。1、热效应式火警探测器 （1）定温式火警探测器 温度达到设定值时，触点动作，送出火警信号 图5-2-10（a）、（b） （2）温升式火警探测器 温度升高的变化率超过5.5min时，探测器

7、动作，发出火警信号 。 图5-2-10（c） 2感烟式火警探测器 （1）感烟管式火警探测器 利用烟雾的遮光性质来测定集烟管内的烟雾密度。 主要元件是光电池。 图 5-2-11 （2）离子感烟式火警探测器 利用同位素镅241放射射线所产生的离子流随 烟雾密度增加而减小的特性来探测烟雾的 。 主要元件是同位素镅和电极。 图 5-2-12 第三节 曲柄箱油雾浓度监视报警器 在高温时滑油会产生油气，这些油气在曲柄箱中与70左右的较冷空气混合形成油雾，当油雾浓度超过正常标准时，可能会引起曲柄箱的爆炸事故。 曲柄箱油雾浓度监视报警器的作用：检测曲柄箱油雾浓度，浓度超标时，及时发出声光报警，同时使主机自动降

8、速或停车。 本节以目前在船上应用较多的Graviner Mark5型油雾浓度监视报警器为例，说明其工作原理。 第三节 曲柄箱油雾浓度监视报警器Graviner Mark5型油雾浓度监视报警器以单片机作为监视报警的核心部件。 优点：与用常规电路组成的油雾浓度监视器相比较， 它取消了许多机械旋转部件，提高了报警器的 可靠性。采样准确、执行速度快，并有较强的 自检功能 。组成：由采样切换电磁阀、油雾浓度测量单元、显示 报警单元及控制电路等部分组成 。面板：见图 5-3-1 一、气样的采集与测量 工作原理：见图5-3-2 二、测量电路 作用：通过测量单元对各缸曲柄箱气样的油雾浓 度进行测量，并转换成相

9、应的数字量输入 单片机。 工作原理：见图5-3-3 三、采样电磁阀控制电路 作用：其输出使10个采样电磁阀轮流通电动作， 以使每个缸曲柄箱气样流经测量室，并对 其油雾浓度进行测量，同时要定时使清洗 空气电磁阀通电，以便清洗测量单元 。 工作原理：见图5-3-4 四、报警和显示电路 工作原理：见图5-3-5五、系统测试电路 作用：检查该监视报警器的各种功能，如报警 指示灯、声光报警等工作是否正常 检测抽风机工作是否正常 工作原理：见图5-3-6六、报警设定值的调整 平均浓度报警（AVERAGE ALARM） 偏差浓度报警（DEVIATION ALARM） 通过调整相应的电位器来调整。 发生报警之

10、前，系统会先用清洗空气清洗一次 测量单元，以确定该平均浓度值不是因光源或光 电池污染所引起的。 （图图 5-3-7 图图 5-3-8 ）第四节 报警控制单元及报警的延伸 报警控制单元是监视报警系统的核心部分，由它来控制参数和故障报警。 一、报警控制单元的组成原理及功能 二、用继电器组成的报警控制单元 三、用逻辑回路和运算放大器组成的报警控制单元 四、报警的延伸 一、报警控制单元的组成原理及功能1开关量报警控制单元 组成：输入回路、延时环节、逻辑判断环节 逻辑原理图 ：图 5-4-1 2模拟量报警控制单元 组成：测量回路、比较环节、延时环节和逻辑 判断环节 逻辑原理图：图 5-4-2 二、用继电

11、器组成的报警控制单元二、用继电器组成的报警控制单元 以继电器为基本元件，组成报警电路。以SMA一02型报警控制单元为例：1报警控制 报警控制电路 图 5-4-3 2功能试验和闭锁报警 三、用逻辑回路和运算放大器组成的报警控制单元用逻辑回路和运算放大器组成的报警控制单元 以逻辑回路和运算放大器为基本元件以WE2型报警监视系统为例 1.开关量报警控制单元 图 5-4-4 2.模拟量报警控制单元 图5-4-5 四、报警的延伸四、报警的延伸 作用:把机舱的故障报警信号通过分组后传送到驾驶 室、公共场所、轮机长和值班轮机员处的延伸 报警箱，以实现分组延伸报警，并且还必须实 现失职报警和值班召唤报警。 值

12、班选择装置 :图5-4-6 第五节 微型计算机控制的巡回监视系统 与常规的监视系统的区别:不是靠硬件电路而是靠软件来实现各种功能 以德国SIEMENS公司的SIMOS31S型集中控制式监视系统为例 一、系统的组成与功能 二、开关量输入接口电路 三、模拟量输入接口电路 四、开关量输出接口电路 五、可编程串行通讯接口电路 一、系统的组成与功能组成 :（1）分布在机舱各监视点的传感器； （2）装在集中控制室内的控制柜和监视屏等； （3）分布于驾驶室、轮机长及轮机员住室和公 共场所的延伸报警箱（报警指示板） 功能:（1）基本的监视和报警功能 ； （2）丰富灵活的用户界面二、开关量输入接口电路二、开关量

13、输入接口电路 开关量输入接口电路在子计算机系统中用于输入被监视点的开关量状态信号，它一方面与现场的开关量传感器相连，另一方面与计算机的系统总线相连。 原理：将某个开关量信号通过转换后送至计算机的 某个字节位中，计算机通过判断该字节位是 “0”或是“1”就可以识别其开关状态。电路：图5-5-2（a）和图5-5-2 （b） 三、模拟量输入接口电路三、模拟量输入接口电路原理：先通过模拟量传感器和信号变换电路将被检测 的物理量转为电压信号，并经模/数（A/D）转 换器转换成数字量后，再由计算机读入系统。电路：图 5-5-3 （a）和图 5-5-3 （b） 四、开关量输出接口电路四、开关量输出接口电路 功能 ：在计算机对输入接口电路读入的数据进行分 析和处理后，使当前系统状态通过指示灯进 行指示，产生报警时并输出报警信息。组