轮机自动化汇编

1、瓦特蒸汽机离心调速装置 1768年瓦特发明蒸汽机，在其安装了离心调速装置来保持蒸汽机转速稳定，这种离心调速装置成为最早的自动化机器。离心调速器是一个基于力学原理的发明，是蒸汽机所以能普及应用的关键 , 也是人类自动调节与自动控制的开始。由于人们能够自由地控制蒸汽机的速度，才使蒸汽机应用于纺织、火车、轮船、机械加工等行业。这种调速器的构造是利用蒸汽机带动一根竖直的轴转动，这根轴的顶端有两根铰接的等长细杆，细杆另一端各有一个金属球。当蒸汽机转动过快时，竖轴也转动加快，两个金属小球在离心力作用下，由于转动快而升高，这时通过与小球连接的连杆便将蒸汽阀门关小，从而蒸汽机的转速也便可以降低。反之，若蒸汽机

2、的转速过慢，则竖轴转动慢了，小球的位置也便下降，这时连杆便将阀门开大，从而使蒸汽机转速加快。调速器使用后，初期运行很正常。但是当蒸汽机的速度提高后，调速器就不能稳定运转了，会出现时快时慢的现象。这就是反馈控制系统的第一个理论问题：稳定性问题。最早研究调速器的稳定性问题的是英国物理学家麦克斯韦发展到目前自动化技术已经成为一门控制理论和控制工程相结合的学科。轮机自动化技术在近50年也得到了突飞猛进的发展，不过，它相对于陆地上的工业自动化发展是有所滞后。首先主要原因是船上工作环境差，船上设备工作在摇摆、潮湿、高温、振动等。陆地上的自动化设备不能直接在船上使用，需要特别设计可靠性高的设备。海运界的应用

3、面较窄，生产同类生产品数量少，产品的投资比较高，对轮机自动化发展有一定的阻碍作用。但轮机自动化在一定程度上得到很大的发展。一一 常规机常规机舱舱 1960年以前局部的机组系统采用自动化技术，还没有构成集中控制系统。常见的局部自动化 锅炉燃烧装置 自动给水装置 空气压缩机开关二二 集中控制集中控制机舱机舱 1960年以后，发展机舱集中监控和遥控，一个人值班就可以对机舱设备进行集中监控三三 无人机舱无人机舱 自动控制代替人员，对机舱进行操作管理，实现一段时间内机舱无人值班四四 计算机控计算机控制机舱制机舱 采用大型计算机进行集中控制或者多台微型计算机对机舱导航等系统进行微机控制进行集中控制，超自动

4、化船舶。实现船舶的全盘自动化。微机控制进入集-散式控制。20世纪60年代以前，机舱中实现单项自动化，就是机舱内的局部设备采用自动化技术，发电机原动机的调速器，甚至有个别船舶安装了自动舵和自动锅炉装置,自动火警和自动灭火装备,但是还没有构成集中控制和监视系统。20世纪60年代初期，发展方向是机舱集中监视和控制，他的主要特点是在机舱里设置具有隔音和空调设备的集中控制室。控制室内安装控制台和监视屏，来监视机舱大部分设备的运行状态。通过控制台上的操纵手柄、按钮对机舱主机及辅机等主要设备进行遥控。典型代表是1961年，日本建造的世界上第一艘具有集中控制的自动化船“金华山丸”20世纪60年代中期 ，发展方

5、向是无人值班机舱。由于主机辅机和各种自动化设备的可靠性提高，使建造无人机舱成为可能。无人机舱是部分或绝大部分地代替轮机管理人员，对机舱中的运行参数进行自动控制、监视、显示、记录和报警，以及对主要机器设备进行自动操作。1965年，日本为丹麦建造的 “赛 灵月”号(SELEM DAM)65型油船。该船除了机舱集中控制和驾驶室遥控主机外，还有火 灾探测及自动灭火装置。 在机舱、 驾驶室和船员居住区之间设有通信和报警装置。60年代末，开始研究全面实现船舶计算机控制的超 自动化船舶。这种船舶超出了机舱自动化控制的范围， 自动化船舶。这种船舶超出了机舱自动化控制的范围， 在导航、机舱、货物装卸、 在导航、

6、机舱、货物装卸、报务设置医疗等方面实现 全面的自动化。 1970年 日本建造了世纪第一艘超自动化船“星光丸” 。该船采用一台中型计算机对全船实行监控。超自动化船在建造了几艘之后后便终止了。主要原因是超自动化船的可靠性不高，全船采用一台计算机进行监控，容易导致全船监控系统瘫痪。70年代，发展方向是微型计算机对机舱的控制。1971年inter公司生产第一台微处理器，微机在工业控制及个人计算机领域得到很快应用，随后扩展到轮机控制系统。微机主要对机舱进行分散控制，采用多台微机来分别控制机舱中的不同设备。如果某台微机出现故障，只影响它所控制的设备运行，其他设备不受影响，解决了超级自动化船的可靠性不高的问

7、题。80年代以后，轮机发展的主要方面：1、微机控制进入集散式控制阶段，采用多台微机分别完成机舱中的各种控制，并通过实时网络实现集中控制和管理。三级集散式控制分为控制级、操作级和管理级。控制级微机分别实现监视报警、主机遥控、电站自动化等系统的数据采集及输出操作；操作级微机根据控制微机采集的数据进行处理，将数据处理结果送到管理级微机，并能发控制命令道控制微机能发出报警信号，并能根据管理集的微机要求进行相应的应急处理管理级采集微机中的设别的所有信息，实现集中控制和管理，而且可以通过专家系统对机械设备进行故障诊断和趋势分析，同时能进行机舱备件、物料及油水消耗的日常管理工作。2、智能控制 智能控制应用在

8、船舶上的主要是智能控制和模糊控制。模糊控制主要在柴油机转速控制，锅炉燃烧控制等应用。专家控制主要应用于动力设备的故障诊断。主要机型是智能电喷主机Sulzer RT-flex 机。主要区别见上图。取消了传统的RTA 型机的以下部件:废气阀驱动装置(VEC Device);燃油泵(fuel pump); 凸轮轴(camshaft); 可逆伺服马达(reversing servomotor);燃油连接(fuel linkage):燃油管路修改;伺服电机(actuator);进行燃油喷射时间控制的VIT 装置;起动空气分配器(start airdistribution);凸轮轴驱动(camshaft

9、drive)。代之以如下装置:Common Rail 装置，用来建立燃油压力;WECS-9500 控制系统;伺服油系统(servo oil system)控制废气阀的操作;容积喷射控制单元(Volumetric Injection Control Unit )控制燃油的流量和喷射时间；燃油供给单元(supply unit )取代原有的燃油泵，提供高压燃油和伺服油。与常规的RTA 型主机相比，RT-flex 机型具有如下优点： 油耗低，维修费用少 良好的低转速运行特性 冗余设计使系统更加可靠，燃油泵、伺服油泵、燃油管以及电子控制系统的冗余设计，使主机在损坏一台燃油泵或一台伺服油泵后，仍可满负荷工

10、作，电气控制单元及总线的双套设计，使控制系统更加可靠。3、更广泛的信息技术应用随着检测技术、自动控制技术、智能技术、计算机技术、网络技术、信息技术的发展和应用,出现了以信息为核心的，集监测、控制和管理于一体的网络化、信息化和智能化的船舶综合平台管理系统，计算机控制系统也是船舶自动化的发展趋势之一，自动化技术的高速发展取决于自动控制理论和计算机科学的发展，应当在相关领域加强技术研究与开发。K-Chief 600K-Chief 600船舶自动化系统船舶自动化系统是可配置16到20000个通道。标准的模块化设计满足个性化系统的配置要求，产品覆盖了从简单的报警系统到高度集成的具备先进过程控制与电站功率

11、管理系统的报警监控系统。通过选择不同的模块类型为每个系统单独配置。该系统基于我们的统一标准，即通过搭建标准模块，经由CAN及本地网络通讯而进行系统配置。K-Chief 600船舶自动化系统可配置于大多数的标准船舶类型，包括油轮、集装箱船、货船、散货船和滚装船、渡轮、渔业和沿海船只，以及其他特殊用途的船只。Kongsberg 公司的 K-Chief600 自动控制系统具有很高的可靠性、优秀的人机界面、和较强的自我诊断能力，在船舶遥控系统中广泛应用，是比较先进的船舶自动控制系统。该系统通过双冗余的局域网把系统集成在一起，通过远程控制单元实现对船舶设备信息的采集和监控，通过分布式处理单元实现接收数字

12、或模拟传感信息并实现对设备的控制。分布式处理单元具有分散风险的能力，当其中某个单元出现故障时，不会影响电力、通讯和传感器的工作，通过嵌入式系统测试可以实现故障检测和报警能源管理K-Chief 600集成了Marorka全面Maren能源的管理应用包括能源系统监测，模拟决策支持和能源分析工具。应用程序提供实时信息，比较燃油消耗的能量输出，并提供对转速、航速、吃水差的建议以减少总能耗。船舶性能监控船舶性能应用程序协助寻找船舶的最佳速度、吃水和纵横倾、航线和主辅机模式，利于天气规划，避免不利的航行条件并最大程度地减少油耗。主机监控系统主机监控系统：主机监控系统监控包括：轴承磨损报警处理，缸套温度和活塞壁划伤