轮机自动化的发展

轮机自动化的发展

主机控制意味着主机远离机器另一边进行远程控制，即从机外向周天限中的主机操纵位置扩展到集控室和驾驶员平台。操作人员可在驾驶室或集控室使用车钟手柄或其他操控设备操纵主机。主机遥控是实现机舱自动化的先决条件。根据目前主机调速方式的不同,主机遥控系统的种类也不尽相同,但大致分为两类:一种为对可逆转大功率中、低速主机的驾驶室遥控控制;一种为对不可逆转主机与齿轮箱(离合器)组成的主机组推进装置的遥控控制。MANB&WMC系列船用柴油机,在远洋船舶上作为主机应用极为广泛。其调速属于上述第一类方式,气动遥控系统每5年就要更换一次修理包,如更换不及时或管理不到位就可能出现一些故障,如不能启动、不能换向等,这些故障往往发生在进出港机动用车时,而此时出现故障,对船舶安全危害极大,如修理不及时还会影响船期。因此学生在学习主机遥控系统时,掌握遥控系统的各种功能是如何实现的就尤为重要,只有这样才能在轮机管理工作中发生主机遥控系统故障时及时正确地做出判断和处理。根据笔者多年的船舶实际工作经验及教学中与学生的接触,了解到学生对主机遥控系统的学习有一定的困难,因此就MANB&WL90MC柴油机气动遥控系统的功能实现加以分析,以期对学生在学习自动化主机遥控系统时有所帮助。图1为MANB&WL90MC柴油机主机气动操纵系统图。1利用远视控制进行分析1.1集控室操纵台上的转换阀在要求进行集控室远距离操纵时,事先应完成以下准备工作,即供油调速离合器应处于“遥控”部位;机旁操纵台上的转换阀100应置于“遥控”位置,下位通;集控室操纵台上的转换阀80置于“集控室远操”位置,上位通。在这种情况下,0.7MPa控制空气已送到以下各处:1)为油雾浓度监测器提供气源;2)转车机连锁机构;3)喷油定时自动调节机构;4)到达机旁操纵台的控制空气将通过阀100,经管路24送到集控室操纵台,然后经20L储气瓶使集控室操纵台的气源得以稳压。由于阀80已置于“集控室远操”部位,该阀工作于上位,因而控制空气要通过该阀,并使阀63、64有气源,处于集控室远操工作状态。1.2利用远视控制进行分析1.2.1控制空气的空气驾驶台给出“STOP”指令,集控室的车钟手柄和主机操纵手柄都处于“STOP”位置。这时组合阀中的64受压上位通,控制空气就通过该阀,然后分成两路:一路经阀58、69,送到正、倒车换向指令阀70,作为以后动车操作的准备条件;另一路经管路2输出停车指令控制空气,经或门阀85到气控两位三通阀38控制端,控制空气就通过阀38、23然后分成以下两路:一路使阀25下位通,控制空气就通过阀25、128使高压泵处于不可供油状态;另一路使阀117下位通,为下一步起动提供工作条件。1.2.2指令控制空气主机空气分配器和喷油泵滚轮处于正车工况。驾驶台下达车令“AH-HALF”以后,轮机值班人员首先通过车钟换向手柄给出回令,回令车钟即发送管路6为1和管路8为0一组车令信号。通过或门阀87、89和29、30使气控二位三通阀10左位通、11右位通,空气分配器的换向控制器57和燃油泵凸轮换向控制器13都持有图示工况,因而已经到达阀55的正车动车指令控制空气必然通过阀55的右位和阀50,为阀37提供控制空气工作条件。然后,值班人员把主机操纵手柄从“STOP”提拉到“START”位置,通过控制凸轮,除阀64受压以外,阀63也进入受压状态上位通,这时除断油停车气路继续有气外,管路5给出要求起动的指令控制空气,它经或门阀91到阀37的控制端,使其下位通。由于阀37已具有气源条件,控制空气经阀31使阀33下位通。只要转车机是脱开的,阀115上位通,控制空气通过阀33下位及管路把指令控制空气送到以下环节:使阀292、293均工作在上位,空气分配器的位置被锁定;使阀27工作在左位经阀的右位,使主起动阀得以打开,而辅起动阀也同时打开,3.0MPa动力压缩空气立即进入起动空气总管,并分别送到各缸头起动阀和空气分配器控制气路;使阀26工作在右位,使起动压缩空气经过阀118、26然后分成两路:一路经阀117使空气分配器进入工作状态;另一路直接进入空气分配器,使主机能以正车定时进行压缩空气起动。此外,还可以根据操作需要起用慢转起动或取消负荷限制,值班人员只要通过集控室操纵台上的手操开关,就可以发出相应的指令信号,于是慢转电磁阀28就立即发挥作用,在慢转起动期间闭锁主起动阀。当慢转1~2转后,慢转起动结束而进入正常起动过程。如果在压缩起动过程中,主机转速已经达到起动转速,值班人员应把主机操纵手柄从“START”推向“FUELRANGE”区域,这时阀63、64都复位到上位通,于是就有阀25复位到上位通,各缸高压喷油泵停车气缸内的压缩空气就会通过阀25放掉,高压油泵就可以进入工作状态。同时阀117复位到上位通,空气分配器就退出工作。在气路上,由于阀69的节流延时控制,有利于主机各缸燃油泵换向凸轮机构换向成功。由于阀63已复位到下位通,管路5即失压,阀37和33将先后都复位到上位通,管路中的可以起动指令控制空气将通过阀33、32排放大气,这时阀32的节流作用,使可以起动指令压缩空气经1s延时以后才失效。这就是说,主机将由此获得一段压缩空气与起动供油同时进入气缸的工作过程,即为油—气重叠的时间。这显然对起动成功是有利的。约1s以后,阀26复位到左位通,27复位到右位通,压缩空气起动才宣告结束。起动供油阶段结束以后,主机操纵手柄下面的电位器62输出转速设定电压信号送到电子调速器,调速器通过电动执行器控制主机高压油泵齿条来调节油量,主机随即进入正常运行阶段。1.3换向启动1.3.1空气分配器的换向动作停车情况下的换向起动是指在车令同滚轮位置不一致情况下的起动操纵。例如主机原处正车,现在车钟给出的是“AS-SLOW”指令。对于轮机值班人员来讲,第一步仍然是通过车钟手柄给出“AS-SLOW”回令,回令车钟70立即发送管路6为0和管路8为1一组动车指令信号。气路上就着手进行空气分配器和燃油泵凸滚轮换向机构的换向动作,这组动车指令信号通过或门阀87、89和29、30使气控二位三通阀10右位通、11左位通,控制空气经阀11左位立即使空气分配器的换向控制器57移向右端倒车工况,于是阀56受压而变成左位通。于是已经到达阀56的倒车动车指令控制空气必然通过阀56的左位和阀50,使管路内有控制空气。阀11输出的控制空气还将使燃油泵滚轮换向机构13进行换向,相应的磁力开关7和8的工况也互有切换。由于换向机构是各缸独立的,即使出现单缸不能换向或换向不到位的异常情况,也不会影响主机的换向运行。但要注意只有全部滚轮完成换向操作,才会使操纵台上的正(倒)车指示灯发生显示变化(有异常时会闪亮)。空气分配器的换向—起动连锁是否解除是以管路12上是否有控制空气来判断的,只有空气分配器换向完成才允许进行压缩空气起动。接着就可以把手柄从“STOP”提拉到“START”位置,以后的起动过程与不换向起动过程就完全一样了。1.3.2回令车钟的驱动和换向运行过程中的换向起动,在气路分析中应注意以下两点。一是驾驶台车钟给出换向指令后,轮机值班人员应操作集控室车钟换向手柄予以回令,由于这时主机操纵手柄仍然处于“FUELRANGE”部位,阀63、64均工作于下位的,因而回令车钟70不具备气源条件。尽管它已处于正车或倒车的换向状态,但是管路6、8上不会有换向指令气压输出,也就是说,车钟手柄只是使车钟的声、光信号得以应答,并不执行换向操纵,主机仍然处于原先的运行状态。二是把主机操纵手柄拉回到“STOP”位置,遥控气路立即使喷油泵停止喷油,主机就切换成断油状态并开始降速。与此同时,回令车钟70再获得气源并通过管路6、8发出一组动车指令控制空气以使空气分配器和燃油泵换向机构进行换向。当主机操纵手柄从“STOP”提拉到“START”位置,只要换向—起动连锁控制被解除,那就可以使主机进入制动工况,而后开始反向起动。在主机达到起动转速后,主机操纵手柄从“START”推到“FUELRANGE”区域,于是电位器62送出转速设定电压信号,阀63、64则都复位到下位通,由此造成的气路变化与不换向起动的情况完全一样。2安全系统及控制箱在集控室远距离操纵的基础上,再配用微机与电动遥控设备,就可以在驾驶台实现主机遥控操纵。驾驶台遥控要求:机旁操纵台上的切换阀100置于遥控位置,下位通;供油调速离合器也放在遥控部位;集控室操纵台上的切换阀80则放在驾驶台遥控位置,下位通。这就使气路上具备了驾驶台遥控操纵的工作条件,即管路30将把遥控用控制空气送到电磁阀控制箱,于是压力开关83可以向遥控系统及安全系统给出驾控有气源的电信号,阀84、86、88和90都得到气源。有关驾驶台遥控停车、换向、起动的执行指令,是遥控系统根据车钟给出的指令和主机当时的工况,按逻辑条件的判断而给出的,遥控设计规定:这些指令是通过电磁阀84、86、88、90以及或门阀85、87、89、91而发出的,可以同集控室远操一样自如地操纵主机。此外遥控系统还会给出重复起动、重起动、一次性限时起动、通常换向操纵、应急换向操纵等遥控功能,同时还可以对换向、起动失败等情况进行监控,一旦发生故障就可以给出声光报警信号。驾驶台遥控在进入供油调速运行时,除了可以给出起动供油的稳定运行控制以外,还会给出最低稳定转速、最高转速以及临界转速自动避让和快速通过临界转速区等转速限制,在加、减车过程中可以对速率变化进行控制等等。这些都可以由微机、电动遥控系统根据设定的程序,通过电子调速器经执行器控制主机高压油泵齿条来操纵主机。3机外应急运行分析机旁应急操纵只是在遥控系统发生故障时或是在某些必要情况下才予起用。3.1准备工作结束后如果要求进行机旁应急操纵,一是把供油调速离合器转换到机旁工况;二是把机旁操纵台上的切换阀100扳到机旁位置,上位通。3.2语句的发送机旁应急操纵是通过以下各个手操环节发送指令的。3.2.1停车按下阀102,使其上位通,该指令控制空气在进入气动控制箱以后,经管路3到或门阀23,其后动作与遥控操纵相同。3.2.2空气控制空气操作阀105,由管路4和7发送一组正车或倒车指令控制空气,分别到阀29或30,其后与遥控操纵相同。机旁操作时,换向连锁和油门为零的连锁都应由操纵人员自行判定。3.2.3断油停车和撞击按下阀101,使其上位通,送出的指令控制空气分成三路,一路使阀102复位,另外两路分别由管路3、15同时发送停车和起动指令控制空气,其中管路3的断油停车作用上面已经提到。管路15指令控制空气在进入起动控制箱以后,到或门阀,其后动作与遥控作用相同,从而使主机进入压缩空气起动阶段,待起动成功,松开起动阀,起动阀101便自动复位到下位通。由此可见,来自机旁操纵台发出的停车、正车、倒车以及起动指令信息,将分别通过或门阀23、29、30和31同遥控气路组成或的关系,从而使主机得以投入运行。机旁手动操纵的供油调速是由值班人员通过操纵手轮传动杠杆、离合器和调油轴等来实现的。4聚合物党阀装置在气动控制箱内设置了由安保系统控制的断油停车电磁阀127,一旦某些参数出现越限,例如主轴承滑油低压、推力轴承高温、凸轮轴滑油低压、废气锅炉气压过高、超速等情况,或者有应急停车指令,该阀将