《主机遥控系统》(轮机专业).

主机遥控（轮机工程专业）绪论主机遥控：远离机侧在驾驶室或集中控制室通过自动控制设备操纵柴油机主机的方式。一、主机遥控系统的组成1、遥控操纵台2、遥控装置3、测速装置4、执行机构与主机操纵系统5、安全保护装置二、主机遥控系统的主要功能1、逻辑程序控制（主机换向、起动等逻辑控制）2、转速控制3、安全保护与紧急操纵4、模拟测试三、主机遥控系统的分类1、全气动式遥控系统2、全电动式遥控系统3、电—气结合式遥控系统4、电—液结合式遥控系统5、微机型遥控系统第一章电—气式主机遥控系统（AUTOCHIEF-Ⅲ型）•电—气式主机遥控系统是由电子遥控装置、柴油主机和气动操纵系统三部分组成。•AUTOCHIEF-Ⅲ型主机遥控系统由Autochief-Ⅲ电子遥控装置、SulzerRND68M柴油主机及其操纵系统组成。•Autochief-Ⅲ电子遥控装置安装在集控室控制台上，它是由A、B、C、D、E五个模块插入标准的印刷电路板框架内而构成。◆SulzerRND68M主机操纵系统整个操纵系统包括气源、换向控制、起动控制、转速给定和安全保护等五部分。主要分布在集控室控制台、阀件箱和机旁。◆Autochief-Ⅲ型电子遥控装置§1、换向逻辑控制回路一、主机停车情况时的换向1、换向逻辑条件1）换向鉴别逻辑有开车车令，车令与凸轮轴位置不一致。YRL=IHCS+ISCH2）停油逻辑条件a）车令与凸轮轴位置不一致b）车令与主机转向不一致c）有停车指令(正常停车、应急停车、故障停车）YRT=IH（CS+RS）+IS（CH+RH）+IST换向逻辑条件是：车令与凸轮轴位置不一致，且满足停油条件。2、正、倒车电磁阀驱动电路二、主机在运行状态中的换向执行四个程序：停油→换向→制动→反向起动满足停油逻辑条件，控制停油伺服器动作。正、倒车电磁阀驱动电路换向、停油控制气路§2、起动与制动逻辑控制回路一、主起动逻辑回路1、起动控制逻辑条件1）无起动故障联锁信号2）不是时间起动3）满足起动鉴别逻辑4）主机转速低于发火切换转速5）满足主机起动准备条件2、主起动逻辑回路的工作原理车向判别回路（起动鉴别逻辑回路）二、时间起动逻辑回路1、时间起动的概念：在正常起动过程中，何时停止起动是以主机转速为依据的；时间起动是以设定的起动时间为依据的。在时间起动过程中，从主起动阀开启瞬间就进行计时，设定时间一达到，不论主机是否达到发火转速就关闭主起动阀停止起动。一般设定的起动时间较短，主机还未达到发火转速就停止起动。2、时间起动逻辑条件：（1）主机在停车情况下起动主机在运行中完成换向后的起动，将撤销时间起动。（2）第一次起动（3）打开主起动阀对主机开始起动时才进行时间起动的计时。3、时间起动回路三、重复起动逻辑回路重复是指主机在一次起动失败后，自动控制主机中断起动片刻后的再次起动。重复起动的次数一般为三次，三次起动失败，终止起动，发出起动失败报警。重复起动失败，轮机员排除故障后，必须将车钟手柄拉回到停车位置，进行复位操作，才能重新起动主机。AUTOCHIEF-Ⅲ型主机遥控系统在停车状态下的重复起动情况：第一次是时间起动第二次是正常起动第三次是重起动在运行状态下的重复起动情况：第一次是重起动第二次是重起动第三次是重起动重复起动回路电压比较器（施密特电路）移位寄存器（计数器）Q3Q2Q1=000，复位状态，允许起动主机。Q3Q2Q1=001，第一次起动达到发火转速，或时间起动计时达到，其中Q1=1的作用是切除时间起动。Q3Q2Q1=011，第二次起动达到发火转速，Q2=1的作用是为第三次重起动作准备。Q3Q2Q1=111，第三次起动达到发火转速，Q3=1的作用是使触发器2F输出1，若第三次起动失败，当主机转速又低于发火转速时，使Fs=0封锁主起动回路，终止起动。在主机三次起动失败或一次性起动失败或起动空气压力过低的情况下会发生起动故障联锁。主机故障排除后，将车钟手柄拉回到停车位置，复位移位寄存器1F和触发器2F，撤消起动故障联锁。主机三次重复起动时序图第一次与第二次的间隔时间由时间起动充电回路决定第二次与第三次的间隔时间由电压比较器的回差决定四、重起动重起动是指在应急起动等情况下，遥控系统自动增加起动供油量或者自动提高发火转速（起动空气切断转速）的起动。1、重起动逻辑条件1）满足重起动鉴别逻辑（a）有应急起动指令（b）或者有重复起动信号（AUTOCHIEF-Ⅲ型为主机停车状态下的第三次起动）（c）或者有倒车起动指令（AUTOCHIEF-Ⅲ型为运行状态时的换向过程中的起动）YHL=IE+YF+YS2）满足起动控制逻辑YSB3）起动转速未达到重起动发火转速NH重起动逻辑表达式：YH=YHLYSBNH重起动实现方案：增加起动供油量、提高起动的发火转速2、重起动控制回路（AUTOCHIEF-Ⅲ）电动重起动控制回路五、制动逻辑回路主机制动方式有两种：能耗制动和强制制动能耗制动通常用在中速机的应急换向过程中，强制制动适用于低速机的应急和正常换向过程中的制动，同时也适用于中速机的正常换向过程中的制动，或能耗制动后的制动。两种制动方式只能在主机换向过程中才能出现，在非换向的正常停车、应急停车或自动停车都不可能出现制动过程。◆强制制动强制制动是指主机在运行中完成换向后，在主机转速低于发火转速情况下所进行的一种制动。强制制动的功能是控制主起动阀打开，让空气分配器投入工作。1、强制制动的逻辑条件：（1）满足制动的鉴别逻辑，即车令与主机转向不一致，YBL=IHRS+ISRH（2）换向已经完成，既车令与凸轮轴位置一致，YRF（3）已经停油，YRT（4）主机转速低于发火转速（起动空气切断转速）NI或者主机转速低于强制制动转速NB。强制制动的逻辑表达式：YBF（YBRF）=YBLYRFYRTNI（NB）2、强制制动原理1）转向判别回路2）主机在运行中的换向程序（低速柴油机）主机在运行中将车钟手柄扳至反方向，并且按下“应急操纵”按钮。则遥控系统执行的程序为：停油→凸轮轴换向→强制制动→反向起动主机在运行中将车钟手柄扳至反方向，不按下“应急操纵”按钮。则遥控系统执行的程序为：停油→凸轮轴换向→强制制动→反向起动主机换向时序图§3、转速控制与负荷控制一、概述1、系统的组成2、功能1）转速控制2）恶劣海况下的控制（1）负荷控制方法（2）死区控制方法a）刻度控制b）正常控制c）恶劣海况控制1、转速控制系统的组成转速给定原理框图二、程序加、减速加速速率限制：在低负荷区加速时，主机的加速过程可以快一些，通常在30~70％额定转速范围内的加速过程称为“加速速率限制”。程序负荷：在高负荷区，通常是在70~100％额定转速加速时，转速的给定值要慢慢增加，常把这个加速过程称为“程序负荷”。在应急情况，按下“应急操纵”按钮，可取消程序负荷。1、加速速率限制2、程序负荷1）原理图2）程序负荷电路图2）程序负荷电路图（1）脉冲发生器（2）脉冲频率控制（3）程序计数器J1~J8：是预置数输入端，Q1~Q8：是计数器输出端，PE：是预置数或计数控制端，PE=1，为预置数状态，Q1~Q8=FFH。PE=0，为计数状态，U/D=1，作加数计数，U/D=0，作减数计数，CP：计数脉冲输入端C0：进位输出端（4）D/A转换器D/A转换器将程序计数器输出的八位二进制数字量转换成相应的模拟量电压ULP。电压ULP随着电子开关的逐一断开而逐渐增大。（5）选小器当Ui1Ui2时，U0=Ui1此时，运算放大器A1为跟随器状态，运算放大器A2为电压比较器状态。当Ui2Ui1时，U0=Ui2此时，运算放大器A2为跟随器状态，运算放大器A1为电压比较器状态。（6）离港程序负荷主机从70~100%额定转速的加速程序负荷。操作：将车钟从港内全速扳到海上全速，同时按下“离港”按钮。应急情况，按下“应急操纵”按钮，此时Q1~Q8=0FH，可取消离港程序负荷。（7）进港程序负荷主机从100~70%额定转速的减速程序负荷。操作：先按下“进港”按钮。直到转速下降至港内全速时，再将车钟从海上全速扳到港内全速。应急情况，可直接将车钟从海上全速扳到港内全速。可取消进港程序负荷。为防止主机在加速过程中因加速过快导致超负荷，在转速发讯回路的输出端与调速器输入端之间，要设置各种转速限制环节，转速限制环节的输出信号才是转速的给定值。转速限制是指限制送到调速器的转速给定值，以此来限制主机的运行转速。转速限制包括：临界转速的自动回避、轮机长最大转速限制、倒车最大转速限制、最小转速限制。3、转速限制3、转速限制1）临界转速自动回避2）轮机长最大转速限制3）故障自动降速限制4）最小转速限制5）最大倒车转速限制1）临界转速的自动回避在柴油机全部工作转速内可能有两个或两个以上共振区，其中最大的共振区称为临界共振区，对应的主机转速叫临界转速。柴油机在临界转速区工作时，产生的扭转振动应力将超过材料的允许应力。因此，柴油机在运行期间必须避开临界转速区。其原则是不在临界转速区内运行，快速通过临界转速区。临界转速的回避方式•避上限：当车令转速设定值进入临界转速区时，自动使主机在临界转速的下限值运行。•避下限：当车令转速设定值进入临界转速区时，自动使主机在临界转速的上限值运行。•避上、下限：加速时避下限，减速时避上限。临界转速自动回避回路2）轮机长最大转速限制（手动最大转速限制）在应急情况，按下“应急操纵”按钮，可取消。3）故障自动降速限制4）最小转速限制5）最大倒车转速限制4、转速控制1）电子调速器（1）转速调节原理基本PI调速回路（2）螺旋桨特性补偿（校正电路）（2）螺旋桨特性补偿（校正电路）2）PGA型液压调速器5、负荷限制负荷限制用来限制主机的供油量，防止主机超负荷，又称为燃油限制。负荷限制包括：转矩限制、增压空气压力限制、轮机长最大油量限制、螺旋桨特性限制等。1）转矩限制设定转速为Us，转矩限制是根据设定转速的大小来限制主机的最大允许供油量。由电位器P4来调整转矩限制开始的转速值Ua，一般为额定转速的50~60%。当UsUa时，A6输出0，二极管D1截止，A6成为电压比较器，选小器输出U0=Ua。当UsUa时，A6是同相输入的比例运算放大器，随着Us的增大，A6输出按比例增大，Ua电位升高，选小器输出U0也随之升高，对应一个设定转速，就对应一个最大允许供油量。（Fa）转矩限制特性曲线调整由电位器P4调整供油起始值Ua（Fa），由电位器P5调整运放器A6的比例增益K（曲线斜率）（Fa）（Fnm）2）增压空气压力限制根据增压空气压力PK的大小来限制主机的最大允许供油量。在应急情况，按下“应急操纵”按钮，可取消增压空气压力限制。由电位器P6调整增压空气压力限制的开始值UN，由电位器P7调整起动供油限制值UM。当UkUN时，A8输出0，A8成为电压比较器，选小器输出U0=UM。当UkUN时，A8是同相输入的比例运算放大器，随着Uk的增大，A8输出按比例增大，选小器输出U0也随之升高，对应一个增压空气压力，就对应一个最大允许供油量。UMUN增压空气压力限制特性曲线调整由电位器P6调整运放器A8的比例增益K（曲线斜率）UMUN3）轮机长最大油量限制（手动最大油量限制）在应急情况，按下“应急操纵”按钮，可取消。6、控制信号转换器和伺服器1）电/气（E/P）转换器2）Hagenuk电/液伺服器第二章微机控制的主机遥控系统（DIFA-31型）DIFA—31主机遥控系统的组成图4-4-1微机控制的主机遥控系统框图驾驶台车钟安全保护系统按钮灯板车钟打印机模拟实验板故障灯和报警控制处理车令加速或减速实际转速计算机处理设备集控室车钟自动停车自动转速限制转速限制集中监视报警系统报警开关量输入控制电磁阀柴油主机测速发电机数字转速传感器电子调速器电压电流转换电液执行机构电压电流转换电气转换伺服执行器调速器应急停车应急运行B&WSULZERB&WSULZERMANFIAT§1、操纵部位转换及按钮指示灯板1、操纵部位转换2、按钮和指示灯板空空空空空应急操纵（按钮、灯）车钟故障（灯）备车（按钮、灯）备车完毕（按钮、灯）完车（按钮、灯