《轮机自动化》数字化教材项目四任务一

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】任务一 机舱监测与报警系统的基础知识一、学习目标1、熟悉机舱监测与报警系统的类型和组成。2、掌握机舱监测与报警系统的主要功能。二、学习任务本项目的主要任务是掌握机舱

3、监测与报警系统的。三、背景知识机舱监测与报警系统的功能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。对于无人值班机舱，集中监测与报警系统还能把报警信号延伸到驾驶台、公共场所、轮机长房间和值班轮机员的住所。机舱集中监测与报警系统不仅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。在现代船舶中，机舱监测与报警系统还可以具有设备控制功能。一、机舱监视与报警系统的基本组成一个完善的监视与报警系统一般由三大部分组成：（1）分布在机舱各监视点的传感器；（2）安装在集控室内的控制柜和监视仪表或监视屏；（

4、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。典型的监视与报警系统的组成及其分布如图4-1-1所示。图4-1-1 机舱监视与报警系统的组成二、机舱监视与报警系统的功能不同的监视与报警系统，由于实现手段不同，在功能上也略有差异，但通常都应具有如下几方面的功能：1、声光报警声光报警是监视与报警系统最基本的功能，只要监测点的状态发生异常或出现参数越限，系统就应该发出声光报警，以便问题得到及时的处理。大多数导致报警发生的原因均无法在报警发生后自行消失，只有进行相应的处理后才能使状态恢复正常，这类报警称为常规报警或长时报警。对于某些具有主/备用切换功能的设备，当主用设备出现故障并发出声光报

5、警时，备用设备将自动投入运行，往往由于运行参数恢复正常而在短时间内自动消失，这类报警称为短时报警。监视与报警系统对这两种情况一般采用不同的处理方法，图4-1-2实出了一般报警的处理流程。在正常运行期间，监视与报警系统不会发出报警指示和声响报警。当被监测点发生异常时，若该监视点未被闭锁，则系统立即发出声响报警，并且相应的报警指示灯（或屏幕文本）快速闪烁，指示报警内容。报警发生后，要求值班人员按消音按钮进行消音（一般情况下，消音按钮对于所有的报警都是公用的）和报警确认（按确认按钮或点击闪烁文本）。报警确认后，报警指示灯由闪烁转为平光（或者闪烁文本转为高亮）。当监视点状态或参数恢复正常时，报警消失，

6、即报警指示灯熄灭（或文本高亮消失）。当出现图4-1-2 监测点报警处理流程图短时报警时，系统也会立即发出声光报警，但往往由于监测状态在短时间内自动恢复正常，报警指示将由“快闪”转为“慢闪”，但声光报警还将继续，直到按下消音按钮。2、参数与状态显示参数显示是指通过模拟仪表、数字仪表或者计算机显示屏对所有监测点的运行参数进行显示，即模拟量显示。状态显示指的是反映设备运行状态的开关量显示，通常采用绿色指示灯（灯泡或发光二极管）表示系统或设备的正常运行状态，红色指示灯表示报警状态。对于采用计算机屏幕的系统，则还可采用“ON”、“OFF”、“HIGH”、“LOW”、“NORMAL”和“FALL”等文本来

7、进行状态显示。3、打印记录打印记录一般有参数打印和报警打印两种。参数打印又可分为定时制表打印和召唤打印。定时制表打印是打印机以设定的时间间隔自动将机舱内需要记录的全部参数打印制表，轮机员只要将打印纸整理成册，即可作为轮机日志。召唤打印是根据需要，随时打印当时的工况参数，可对监测点参数进行全点或选点打印。报警打印是由系统自动进行的，只要有报警发生，系统就会把报警名称、报警内容和报警时间进行自动打印输出。而报警解除时，则自动打印报警解除时间。许多监视与报警系统的软件功能还具有“事件（Event）”记录和打印功能。当对系统进行设置、组态或上下限报警等参数的修改时，这些操作都会以“事件”的形式在数据库

8、中进行记录或进行打印输出。4、报警延时 在报警装置中，一般均设有延时报警环节，以免发生误报警。根据所监视的参数不同其延时有长延时和短延时之分。例如，在监视液位时，由于船舶的摇摆，容易反复造成虚假越限现象，导致频繁报警。类似这些情况可采用230s的长延时报警，在延时时间之内越限不报警。另外，在运行期间，某些监测开关的开关状态会由于环境干扰的原因而发生瞬间变化，例如船舶在激烈振动时，某些压力系统的压力波动容易使报警开关发生抖动。为避免误报警，可采用延时0.5s的短延时。5、报警回差一些运行设备，当它处于正常与故障的临界状态时，往往会出现被监视的参数在报警值附近波动，从而导致系统频繁报警。如图4-1

9、-3所示，当监视参数y大于报警值L时，系统发出报警，值班人员应答后，当y小于L时，撤消报警恢复正常，于是报警系统会随y在L值波动而频繁报警。为了避免频繁报警，常在报警监视系统中设置报警回差。报警回差是指报警值L与恢复正常值R之间的差值，在上限报警中使R<L，在下限报警中使R>L。图4-1-3 无回差上限报警 图4-1-4 有回差上限报警 如图4-1-4所示，当y>L时，系统发生报警，以后当y在L值附近波动时，只要波动幅值小于报警回差，系统就不撤消报警，在应答后保持故障记忆状态。直到故障排除、被监视参数yL，才撤消故障记忆状态，从而避免了频繁报警。6、报警闭锁 报警闭锁就是根据

10、动力设备不同的工作状态，封锁一些不必要的监视点报警。例如，船舶在停港期间，由于主机处于停止状态，主机的冷却系统、燃油系统、滑油系统等均停止工作，与这些系统相关的参数相对主机运行时都会出现异常。因此，有必要对与这些系统有关的监视点进行报警闭锁。闭锁报警可以手动实现，也可以自动实现，可以成组闭锁，也可以单点闭锁。7、延伸报警延伸报警功能是为无人值班机舱设置的。在无人值班的情况下，必须将机舱故障报警信号分组后传送到驾驶台、公共场所、轮机长及值班轮机员住所的延伸报警箱。延伸报警通常是按照故障的严重程度来分组，可把全部监视点的报警信息分为四组：主机故障自动停车报警、主机故障自动减速报警、重要故障报警和一

11、般故障报警。8、失职报警在无人值班的情况下，监视与报警系统在发出故障报警的同时，还会触发3min计时程序。若值班轮机员未能在3min（大型船舶为5min）内及时到达集控室完成确认操作，即使已在已在延伸报警箱上进行过确认，仍将被认为是一种失职行为，报警系统会使所有延伸报警箱发出声光报警信号。报警系统发出失职报警后，只能在集控室进行消音，复位3min计时程序后才能撤销失职报警。9、值班呼叫值班呼叫功能主要用于轮机员交接班时进行信号联络。例如，大管轮与三管轮进行进行交接班时，大管轮只要在集控室把“值班选择”开关指向“三管轮”位置即可。这样，系统就会撤销大管轮的值班信号，而向驾驶台、公共场所和三管轮居

12、室的延伸报警箱发出三管轮值班呼叫声响信号，值班指示灯闪烁。应答后，报警声消失，值班指示灯从闪烁转为平光，表示三管轮进入值班状态。以后，监视与报警系统会把报警信号传送到三管轮居室的延伸报警箱，而不再送到其它轮机员居室。10、测试功能在集控室的操纵台上，一般都设有试灯按钮和功能测试按钮。按下试灯按钮，所有指示灯都将处于常亮状态，不亮的指示灯需要更换。按下功能测试按钮，所有监视点均应进入报警状态，否则，未报警的监视点相应的监视通道有故障。测试功能可协助进行故障定位。11、自检功能监视与报警系统正常工作的前提是系统本身没有故障。为了确保监视与报警系统本身工作的可靠性，对诸如输入通道、电源电压和保险丝等

13、重要环节，应具有自动监测功能。出现异常时，系统将自动发出相应的系统故障报警。12、备用电源的自动投入要使监视系统在全船失电的情况下正常工作，都必须配备相应的备用电源。在主电源失压或欠压时，系统能自动启动备用电源，实现不间断供电。三、机舱监测与报警系统的分类与监测方式1、机舱监测参数的类型机舱中需要监视的参数分为两类：一类是开关量，另一类是模拟量。所谓开关量，是指只有两个状态的量。这两个状态通常表示为开关的断开和闭合，开关的形式可以是机械开关，也可以是继电器触点。在船舶机舱中，开关量可以反映设备的运行状态，例如设备处于运行状态还是停止状态，设备是正常工作状态还是故障状态，主机凸轮轴位置以及阀门位

14、置等。监视与报警系统能对这些开关量进行显示，需要报警的则发出声光报警。所谓模拟量是指连续变化的量，例如温度、液位、压力和转速等参数均为模拟量。监视与报警系统应能对这些模拟量进行实时显示。如果参数超过预定的范围，则应发出越限声光报警。越限报警分为上限报警和下限报警。通常，温度参数的报警为上限报警，压力参数的报警为下限报警，而液位参数的报警既有上限报警也有下限报警。应当指出的是，对于有些设备，其运行参数虽然为模拟量，但并不是把这些模拟量直接送入监视与报警系统，而是通过压力继电器、温度继电器或液位开关等转换为开关量信号再送至监视与报警系统。对于这些参数，监视与报警系统将以开关量的形式进行处理。2、监

15、测方式监视与报警系统的种类很多，但所采用的监测方法无非有两类：一类采用连续监测方法，另一类是采用扫描监测方法。 连续监测是指机舱中所有监测点的参数并行送入监视与报警系统，并对所有监测点的状态及参数进行连续监测。单元组合式监测与报警系统采用连续监测，系统中的核心部件是报警控制单元，它由各种测量和报警控制电路组成。每一个监测点需要一个独立的电路进行测量和产生报警信号，测量结果和报警信号送至公共的显示和报警电路（报警控制单元）。在设计时通常将多个同类型参数的电路制作成一块电路板。连续监测的方法由于每个监测点采用单独的电路，因此各监测点之间的相互影响较小，当某些监视点通道发生故障时，不会影响其它通道的工作，监视点的数量增减原则上不受限制。但所需硬件较多，造价较高。扫描监测也称为巡回监测，这种方法是以一定的时间间隔依次对各监测点的参数和状态进行扫描，