第五章 柴油機主機遙控系統(tǒng)

1、第五章 柴油機主機遙控系統(tǒng)第一節(jié) 主機遙控系統(tǒng)的基本概念船舶柴油機主機遙控是指離開機旁在駕駛臺或集中控制室對主機進行遠距離操縱的一種方式。在這種操作方式中，不可能直接利用主機操縱機構(gòu)本身的手柄或手輪來操縱主機，而必須在操縱部位 ( 駕駛臺或集中控制室 ) 發(fā)出的操車信號，這就需要在操縱部位與主機的執(zhí)行機構(gòu)之間設(shè)置一套綜合的邏輯控制回路。該回路包括組合邏輯回路、時序邏輯回路、反饋控制回路，以及各種安全保護回路。主機遙控系統(tǒng)是輪機自動化的重要組成部分，是現(xiàn)代化船舶實現(xiàn)無人機艙的必不可少的條件之一。主機遙控不僅能改善輪機人員的工作條件，改善船舶的操縱性能，而且還能提高船舶航行的安全性，以及主機工作的

2、可靠性和經(jīng)濟性。通常情況下，駕駛臺遙控的自動化程度比集中控制室的高，在駕駛臺遙控主機時，駕駛員可按常規(guī)的車中操作方法來操縱主機。這時，主機所需的操作步驟及操作要求均由遙控系統(tǒng)自動實現(xiàn)。而在集中控制室遙控主機時，考慮到操縱主機的是輪機員，故某些操作可以按主機的操作步驟及要求進行，故遙控系統(tǒng)可省掉一些不必要的環(huán)節(jié)。因此，為了降低造船成本和提高船舶的安全性和可靠性，往往把駕駛臺遙控主機設(shè)計成全自動遙控系統(tǒng)，而把集中控制室設(shè)計成半自動遙控系統(tǒng)。 一、主機遙控系統(tǒng)的組成 主機遙控系統(tǒng)組成如圖5-1-1所示，由圖可見，主機遙控系統(tǒng)是由遙控操縱臺、遙控裝置、測速裝置、安全保護裝置，以及包括遙控執(zhí)行機構(gòu)在內(nèi)的

3、主機操縱系統(tǒng)五大部分組成。1遙控操縱臺遙控操縱臺設(shè)置在駕駛室和集控室內(nèi)，它的主要作用是提供人機對話的界面。遙控操縱臺上的主要部件是車鐘手柄，人通過車鐘手柄向遙控系統(tǒng)發(fā)出控制命令，如正車、倒車、停車和轉(zhuǎn)速的設(shè)定。顯示屏向人們提供遙控系統(tǒng)執(zhí)行命令的情況、各種參數(shù)和狀態(tài)信號的顯示、報警指示、車鐘記錄以及輔車鐘信號的聯(lián)系。緊急操縱按鈕用于發(fā)出應(yīng)急運行、應(yīng)急停車等命令。操縱部位轉(zhuǎn)換開關(guān)用于駕駛室與集控室間的遙控部位選擇。2遙控裝置遙控裝置是整個遙控系統(tǒng)的控制中心，它根據(jù)遙控操縱臺給出的指令，測速裝置提供的主機轉(zhuǎn)速的大小和方向，位置檢測器提供的凸輪軸位置信號等，完成對主機的起動、換向、制動、停油等邏輯程序

4、控制以及轉(zhuǎn)速與負荷控制功能。3測速裝置測速裝置用來檢測主機的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向，向遙控裝置提供主機的運行狀態(tài)。不論遙控系統(tǒng)中的邏輯程序控制，還是轉(zhuǎn)速與負荷控制，都離不開轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向信號。否則遙控系統(tǒng)將失靈或誤動作。同時，此信號還送往轉(zhuǎn)速表，指示主機的轉(zhuǎn)速大小和轉(zhuǎn)動方向。4，遙控執(zhí)行機構(gòu)與主機操縱系統(tǒng)圖5-1-1 主機遙控系統(tǒng)的組成遙控執(zhí)行機構(gòu)與主機操縱系統(tǒng)用來執(zhí)行遙控裝置發(fā)出的起動、換向、制動、調(diào)整等控制命令。在遙控系統(tǒng)失靈時，可通過機旁操縱裝置應(yīng)急操縱主機。5安全保護裝置安全保護裝置用來監(jiān)視主機運行中的一些重要參數(shù)。一旦某個重要參數(shù)發(fā)生嚴重越限，自動控制主機減速運行，或迫使主機停車，以保障主機安全。安

5、全保護裝置是一個不依賴于遙控裝置而相對獨立的系統(tǒng)，它不會因為遙控裝置出現(xiàn)故障而失去效能。從主機遙控系統(tǒng)的組成示意圖看，主機的操縱部位有三處，即駕駛室、集控室和機旁。在同一時刻，只能一個操縱部位起作用。因此系統(tǒng)中要有操縱部位轉(zhuǎn)換開關(guān)。圖中只畫出了集控室與駕駛室之間的轉(zhuǎn)換開關(guān)，實際上機艙中也要有轉(zhuǎn)換開關(guān)，進行機旁操縱與遙控之間的轉(zhuǎn)換。一般說來，機艙轉(zhuǎn)換到集控室和集控室轉(zhuǎn)換到駕駛臺需要有轉(zhuǎn)換條件，而反向轉(zhuǎn)換則不需要轉(zhuǎn)換條件。因此，就操縱而言，機旁的優(yōu)先級最高，集控室次之，駕駛室的優(yōu)先級最低。主機的操作部位總體上看有三處，但每一處可能不止一種操縱形式。為了增加操縱的靈活性和可靠性，新型船舶的操縱形式較

6、多：機艙有人工操縱和手動操縱；集控室有全自動遙控和手動或半自動遙控；駕駛室是全自動遙控，操縱場所不僅在駕駛室內(nèi)，在駕駛室外兩側(cè)的船舷旁也分別設(shè)置了操縱臺，其中包含有控制主機的車鐘手柄和控制側(cè)推器的操縱手柄。在靠離碼頭時，利用船舷旁的操縱臺控制主機，無疑是更安全、更有效?，F(xiàn)代船舶的駕駛室遙控都采用單手柄控制，即常規(guī)車鐘傳令和直接控制主機都是由車鐘手柄來完成的。在集控室或機旁操縱主機時，車鐘手柄只起常規(guī)傳令車鐘的作用。在駕駛室遙控時，車鐘手柄位置的改變都是對主機的直接控制。因此，車鐘手柄不宜像常規(guī)傳令車鐘那樣標(biāo)有“備車”、“完車”、“定速航行”等擋位，可用帶燈按鈕代表上述擋位，來實現(xiàn)駕駛室與集控室

7、之間的通訊聯(lián)系。我們常把主機遙控系統(tǒng)的車鐘稱為主車鐘，而把“備車”、“完車”、“定速航行”等帶燈按鈕稱為輔車鐘。二、主機遙控系統(tǒng)的主要功能盡管主機遙控系統(tǒng)種類繁多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但設(shè)計這些系統(tǒng)的目的都是為了實現(xiàn)控制主機所應(yīng)具備的各種功能，而各種主機遙控系統(tǒng)的這些功能是類似的。因此，掌握主要功能對后面實際遙控系統(tǒng)的學(xué)習(xí)會有很大幫助。主機遙控系統(tǒng)的主要功能包括四個方面，即邏輯程序控制、轉(zhuǎn)速與負荷控制，安全保護與應(yīng)急操作，以及模擬試驗。下面分別進行具體介紹。1邏輯程序控制1) 換向邏輯控制當(dāng)有動車車令即車鐘手柄從停車位置移至正車或倒車位置的某一位置，遙控系統(tǒng)首先進行換向邏輯判別，即判斷車令位置與實際凸輪

8、軸的位置是否一致。當(dāng)車令位置與實際凸輪軸位置不符時，便自動控制主機換向，將主機的凸輪軸換到車令所要求的位置上。換向完成后，遙控系統(tǒng)轉(zhuǎn)入起動邏輯控制（如車令位置與實際凸輪軸位置相符，則省去上述換向過程，直接進入起動邏輯控制）。如在規(guī)定的時間內(nèi)，主機凸輪軸未能換到車令所要求的位置，遙控系統(tǒng)將發(fā)出換向失敗報警信號，同時禁止起動主機。 2) 起動邏輯控制換向邏輯控制完成后，遙控系統(tǒng)緊接著進入起動邏輯判斷，也就是對起動條件進行鑒別。當(dāng)滿足起動主機所需的各項條件時，控制空氣分配器投入工作，打開主起動閥，起動空氣將進入主機進行起動，在主機轉(zhuǎn)速達到發(fā)火切換轉(zhuǎn)速時，自動完成油氣轉(zhuǎn)換(對油氣并進的主機可提前供油)

9、，停止起動。這時若起動成功，自動轉(zhuǎn)入主機加速程序。 3) 重復(fù)起動程序控制 若主機在起動過程中發(fā)生點火失敗，遙控系統(tǒng)將自動進行第二次起動。若第二次起動又發(fā)生點火失敗，則自動進行第三次起動。無論第二或第三次中那次起動成功都將自動轉(zhuǎn)入主機加速程序。當(dāng)出現(xiàn)第三次起動失敗時，遙控系統(tǒng)將自動停止起動，同時發(fā)出起動失敗報警。當(dāng)故障排除后，需把車鐘手柄拉到停車位置，對三次起動失敗信號復(fù)位，方可對主機進行再起動。 4) 重起動邏輯控制在應(yīng)急起動、倒車起動或有重復(fù)起動的情況下，為了提高主機起動的成功率，遙控系統(tǒng)將自動增大起動供油量，或者自動地提高起動空氣切斷轉(zhuǎn)速對主機進行重起動。 5) 慢轉(zhuǎn)起動邏輯程序 當(dāng)主機

10、停車時間超過規(guī)定時間(一般是30min60min內(nèi)可調(diào))以后，或在停車期間停過電，再起動主機時，遙控系統(tǒng)將自動控制主機先進入慢轉(zhuǎn)起動，即讓主機緩慢轉(zhuǎn)動12轉(zhuǎn)，隨后再轉(zhuǎn)入正常起動。若慢轉(zhuǎn)起動失敗，將發(fā)出報警信號并且封鎖正常起動。之所以要設(shè)置慢轉(zhuǎn)起動，其目的是使主機各主要摩擦面建立起潤滑油膜后再轉(zhuǎn)入正常起動，以減少磨損；另一方面當(dāng)慢轉(zhuǎn)起動失敗后，可以檢查出主機的故障，避免起動事故發(fā)生。6) 主機運行中的換向與制動邏輯程序控制 當(dāng)船舶全速航行遇到緊急情況時，若把車鐘手柄拉到停車位置，遙控系統(tǒng)會發(fā)出停油動作，由于船舶的慣性很大，船舶的滑行距離很長，主機轉(zhuǎn)速也會因為螺旋槳的水渦輪作用而保持相當(dāng)長的時間，

11、這對緊急避碰來說是極為不利的，為了解決這個問題，現(xiàn)在的主機遙控系統(tǒng)一般都設(shè)有主機運行中的換向與制動功能。 當(dāng)主機在正車(或倒車)運行中車鐘手柄突然從正車拉到倒車位置(或相反)時，遙控系統(tǒng)將自動執(zhí)行停油換向制動倒車起動一倒車加速過程。有的主機換向需要有轉(zhuǎn)速限制，即轉(zhuǎn)速降到一定數(shù)值才允許換向，而且換向轉(zhuǎn)速分為正常換向轉(zhuǎn)速和應(yīng)急換向轉(zhuǎn)速 ( 應(yīng)急換向轉(zhuǎn)速比正常換向轉(zhuǎn)速大 )。制動的前提是換向完畢。制動分為能耗制動和強制制動。有的遙控系統(tǒng)只設(shè)置強制制動 ( 主要用于大型低速柴油機 )。有的遙控系統(tǒng)先進行能耗制動，然后再進行強制制動 (主要用于中速柴油機 )。所謂能耗制動，是在應(yīng)急換向完成后，只讓空氣分

12、配器工作，主起動閥關(guān)閉，這時主機是正車轉(zhuǎn)向，而凸輪軸是倒車位置。因此，當(dāng)某缸活塞上行(壓縮沖程)時，空氣分配器使此缸氣缸起動閥開啟，氣缸內(nèi)的氣體經(jīng)氣缸起動閥到主起動閥后被截止，使主機起著壓縮機作用，消耗其能量，降低其轉(zhuǎn)速，實行能耗制動。能耗制動是主機轉(zhuǎn)速較高且制動力矩較小時的制動方式。而強制制動是讓空氣分配器工作，且主起動閥開啟。此時，高壓起動空氣在各缸的氣缸起動閥前等待，當(dāng)某缸活塞上行時，空氣分配器控制此缸氣缸起動閥開啟。于是，高壓起動空氣進入氣缸，強行阻止活塞運動，使主機轉(zhuǎn)速迅速下降為零，實行強制制動，當(dāng)主機轉(zhuǎn)速下降為零后，則按倒車的起動邏輯控制來起動主機，使主機倒轉(zhuǎn)，并按倒車加速程序?qū)⒅?/p>

13、機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)到車令設(shè)定轉(zhuǎn)速。 2主機的轉(zhuǎn)速與負荷控制 1) 轉(zhuǎn)速程序控制當(dāng)對主機進行加速操縱時，應(yīng)對加速過程的快慢有所限制，轉(zhuǎn)速(或負荷)范圍不同對加速過程的限制程度就不同，因此加速過程控制有下列兩種形式：( 1 ) 發(fā)送速率限制；( 2 ) 程序負荷 ( 也稱負荷程序)。其中發(fā)送速率指的是主機在中速區(qū)以下的加速控制，加速速率較快。而程序負荷指的是高速區(qū)的加速控制，特別強調(diào)慢加速。因為在高負荷時加速太快，會使主機超熱負荷，嚴重影響缸套、活塞和缸蓋等燃燒室部件的壽命。因此，有了發(fā)送速率和程序負荷這種控制功能，駕駛員可按實際情況把車鐘手柄扳到任一速度擋，而不必考慮是否會損害主機。當(dāng)車鐘手柄從停車扳到

14、正車(倒車)全速時，主機先進行起動操作，起動階段完成以后，主機的加速過程就會按預(yù)先設(shè)定好的加速速率進行加速，當(dāng)主機定速后，主機轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)就會按設(shè)計好的程序負荷繼續(xù)給主機加速，最后一直到車鐘手柄所設(shè)定的正車海速轉(zhuǎn)速。由此可見，轉(zhuǎn)速給定值是變化的，而且變化規(guī)律是確定的。因此，在主機起動完成到轉(zhuǎn)速穩(wěn)定這段時間內(nèi)，主機轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)實際上是在完成一個轉(zhuǎn)速程序控制過程。實際上不僅有加速程序負荷，還有減速程序負荷，只不過減速程序負荷比加速過程快得多，往往被忽略，除遇到應(yīng)急情況外，主機在從海速降速時進行一段減速程序負荷控制，對延長主機使用壽命和降低故障率都是十分重要的，因此，部分主機轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)還設(shè)有減速程

15、序負荷。 2) 轉(zhuǎn)速一負荷控制主機的轉(zhuǎn)速與負荷控制回路是一個綜合控制回路。在正常航行工況下，控制回路主要是通過調(diào)速器對主機轉(zhuǎn)速進行定值控制?？刂苹芈返淖饔镁褪强朔鞣N擾動，把主機轉(zhuǎn)速控制在車鐘手柄所設(shè)定的轉(zhuǎn)速上。但是，當(dāng)船舶在惡劣海況下航行時，螺旋槳可能會頻繁露出水面轉(zhuǎn)速升高，若此時仍采用轉(zhuǎn)速定值控制，調(diào)速器為了維持主機運行在設(shè)定轉(zhuǎn)速上，不得不頻繁地大幅度調(diào)節(jié)主機供油量，這就有可能導(dǎo)致主機超熱負荷。一但調(diào)速器減油不及時，主機就會發(fā)生飛車而使主機超機械負荷。這時，主機轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)常采用負荷控制方式或死區(qū)控制方式來保障主機的安全運行。3)轉(zhuǎn)速限制為了保證主機安全、可靠及有效地運行，車令設(shè)定的轉(zhuǎn)速值

16、必須符合主機自身特性的要求，因此，遙控系統(tǒng)將對進入主機調(diào)速器的設(shè)定轉(zhuǎn)速進行臨界轉(zhuǎn)速避讓、最小轉(zhuǎn)速限制、最大轉(zhuǎn)速限制以及輪機長手動設(shè)定最大轉(zhuǎn)速的限制。( 1 ) 臨界轉(zhuǎn)速自動避讓 當(dāng)車鐘設(shè)定轉(zhuǎn)速處于臨界轉(zhuǎn)速區(qū)時，為了保證主機不在臨界轉(zhuǎn)速上運轉(zhuǎn)，遙控系統(tǒng)將自動地把設(shè)定轉(zhuǎn)速限制在界轉(zhuǎn)速區(qū)之外，并在設(shè)定轉(zhuǎn)速經(jīng)過臨界轉(zhuǎn)速區(qū)時，自動地控制其快速通過臨界轉(zhuǎn)速區(qū)，以確保主機安全運轉(zhuǎn)。( 2 ) 最小轉(zhuǎn)速限制 當(dāng)車令設(shè)定轉(zhuǎn)速值小于主機最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速時。為了防止主機不穩(wěn)定運轉(zhuǎn)或熄火停車，遙控系統(tǒng)將自動地把設(shè)定轉(zhuǎn)速限制在主機最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速上。( 3 ) 最大轉(zhuǎn)速限制 當(dāng)車令設(shè)定轉(zhuǎn)速值大于主機所允許的最大轉(zhuǎn)速時，為防止主

17、機超速，遙控系統(tǒng)將自動地把設(shè)定轉(zhuǎn)速限制在主機所允許的最大轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)。由于主機倒車運行工況較正車差，故有些遙控系統(tǒng)還設(shè)置了數(shù)值上較正車小的最大倒車轉(zhuǎn)速限制。( 4 ) 輪機長手動設(shè)定最大轉(zhuǎn)速的限制 在非應(yīng)急運轉(zhuǎn)工況下，當(dāng)車令設(shè)定轉(zhuǎn)速值大于輪機長手動設(shè)定最大轉(zhuǎn)速的值時，遙控系統(tǒng)將對其車令設(shè)定轉(zhuǎn)速值進行限制，以確保主機轉(zhuǎn)速不超過輪機長所設(shè)定最大允許轉(zhuǎn)速。4) 負荷限制主機轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)在對主機轉(zhuǎn)速進行轉(zhuǎn)速自動控制時，主機的供油量是由調(diào)速器根據(jù)偏差轉(zhuǎn)速大小來控制的。調(diào)速器為了把主機的轉(zhuǎn)速快速調(diào)節(jié)到設(shè)定轉(zhuǎn)速，有可能使主機因供油量太大而超負荷。為此，遙控系統(tǒng)應(yīng)對主機的供油量進行限制。負荷限制主要包括如下幾個

18、方面：( 1 ) 起動油量的設(shè)置 若要使主機順利且平穩(wěn)地起動起來，就必須在主機起動時供給適量的燃油，為了使起動油量不受車令設(shè)定轉(zhuǎn)速的影響，實現(xiàn)定油量起動，遙控系統(tǒng)在主機起動期間自動阻斷車令設(shè)定轉(zhuǎn)速，給出一個最佳起動轉(zhuǎn)速及最大允許起動油量，以確保主機安全、平穩(wěn)、可靠地起動。( 2 ) 轉(zhuǎn)矩的限制 為了保證主機的安全運行，延長運行使用壽命，遙控系統(tǒng)一般都設(shè)置轉(zhuǎn)矩限制功能，原因是主機在某一轉(zhuǎn)速下運行時，如供油量過大就有可能使主推進軸的扭矩超機械負荷。此時，遙控系統(tǒng)將自動地限制主機的供油量，即根據(jù)車令設(shè)定的轉(zhuǎn)速或主機的實際轉(zhuǎn)速給出一個相應(yīng)的允許供油范圍，從而將主機的轉(zhuǎn)矩限制在安全的范圍內(nèi)。( 3 )

19、增壓空氣壓力限制 主機從低速開始加速時，油量會突然增加很多，而此刻增壓器輸出的增壓空氣壓力較低，這樣就會出現(xiàn)油多氣少的現(xiàn)象，導(dǎo)致燃燒不充分而冒黑煙。為防止主機在加速過程中出現(xiàn)冒黑煙現(xiàn)象，遙控系統(tǒng)將自動地根據(jù)增壓空氣壓力的高低來限制主機的供油量，以保證噴入汽缸的燃油充分燃燒，同時也可防止主機受熱部件的過熱現(xiàn)象。( 4 ) 螺旋槳特性限制 主機與螺旋槳的配合是按螺旋槳推進特性工作的，即功率與轉(zhuǎn)速成三次方關(guān)系。轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速成平方關(guān)系，而前述的各種限制方式都是在某一負荷范圍內(nèi)的直線限制特性。有的遙控系統(tǒng)設(shè)置了按螺旋槳的特性來限制主機的供油量，用來修正原有負荷的限制特性，使之接近螺旋槳推進特性曲線形狀，以

20、滿足螺旋槳吸收功率的需要。 ( 5 ) 最大油量的限制 在主機供油量超出輪機長所設(shè)定最大供油量時，遙控系統(tǒng)將自動地將主機供油量限制在輪機長設(shè)定的最大供油量上，以實現(xiàn)主機的最大負荷限制。3安全保護及應(yīng)急操縱 1) 安全保護如前所述，安全保護裝置是主機遙控系統(tǒng)的重要組成部分，當(dāng)主機重要參數(shù)越限時，它能使主機自動減速或自動停車，并發(fā)出報警信號并顯示安全系統(tǒng)動作的原因，以保護主機的安全。有些重要參數(shù)的安全保護值有兩個：一個是自動減速值，另一個是自動停車值。當(dāng)出現(xiàn)安全保護裝置動作且故障排除后，這時需要對故障復(fù)位才能進行起動和加速。 2) 應(yīng)急操縱在應(yīng)急情況下，為了保證船舶的安全需要對主機進行一些特殊的操

21、縱，主要包括以下三個方面。( 1 ) 機旁應(yīng)急運行 在主機遙控系統(tǒng)失靈的情況下，為了保證主機仍然繼續(xù)運行，只要將主機操縱部位從駕駛臺或集控室直接切換到機旁，即可實現(xiàn)機旁手動應(yīng)急操縱。 ( 2 ) 應(yīng)急運行 在運行中的全速換向操作一般在緊急避碰中使用，屬于應(yīng)急運行。它包括應(yīng)急換向、應(yīng)急起動及應(yīng)急加速。應(yīng)急換向指的是主機在應(yīng)急換向轉(zhuǎn)速下的換向。應(yīng)急起動除了采用重起動外還將自動取消慢轉(zhuǎn)起動與時間起動。應(yīng)急加速主要指的是取消負荷程序進行快加速，同時還自動取消某些限制(如增壓空氣壓力限制，轉(zhuǎn)矩限制等)。船在錨地走錨后所進行的應(yīng)急起動，應(yīng)急加速也是一種應(yīng)急運行。還有當(dāng)安全保護系統(tǒng)動作后，使主機減速和停車，

22、但從整個船舶的安全看，又不允許停車和減速，這時應(yīng)采取“舍機保船”措施，取消自動減速和自動停車信號，迫使主機帶病運轉(zhuǎn)。但對一些嚴重的故障停車信號(如主機滑油低壓和超速)一般是不能強迫運轉(zhuǎn)的。有的船上只能在有自動減速信號才可采取應(yīng)急運行的強迫運轉(zhuǎn)方式，而對所有故障停車信號都不能采取強迫運轉(zhuǎn)方式。 ( 3 ) 手動應(yīng)急停車 當(dāng)車鐘手柄扳回到停車位置，由于遙控系統(tǒng)出現(xiàn)了故障，不能使主機停油，這時應(yīng)按下“應(yīng)急停車”按鈕，通過應(yīng)急停車裝置使主機立即斷油停車，同時發(fā)出報警。若要重新起動主機，必需對應(yīng)急停車信號進行復(fù)位，才可進行起動操作。 4模擬試驗各種主機遙控系統(tǒng)幾乎都設(shè)置了相應(yīng)的模擬試驗裝置。它主要用于顯

23、示遙控系統(tǒng)的運行工況，如電磁閥的狀態(tài)、主機凸輪軸的位置以及起動過程等；測試和調(diào)整遙控系統(tǒng)的各種參數(shù)；檢查遙控系統(tǒng)的各種功能是否正常，若有故障，可利用模擬試驗來查找和判定故障部位掌握正確的模擬試驗方法對輪機管理人員來說是十分重要的。盡管有各種各樣的模擬試驗裝置和多種試驗方式，但其中最基本的試驗方式是在主機停車時利用車鐘(實際車鐘或模擬車鐘)和模擬轉(zhuǎn)速旋鈕配合操作，使遙控系統(tǒng)完成一系列動作。因為遙控系統(tǒng)對主機的實際轉(zhuǎn)速和模擬轉(zhuǎn)速是沒有辨別能力的，把模擬轉(zhuǎn)速同實際轉(zhuǎn)速同等對待。正是利用這一點，使之達到檢查遙控系統(tǒng)各種功能和判斷故障的目的，按設(shè)計要求完成各種動作。在用實際車鐘和模擬轉(zhuǎn)速的試驗中，除了主

24、機因主起動閥關(guān)閉而不能轉(zhuǎn)動以外，遙控系統(tǒng)的各種閥和部件都可以動作。因此，在進行模擬試驗前要做好相關(guān)的準(zhǔn)備工作。 三、主機遙控系統(tǒng)的分類 主機遙控系統(tǒng)依據(jù)所采用的遙控設(shè)備及控制手段的不同可分為五類。 1氣動式主機遙控系統(tǒng)氣動式主機遙控系統(tǒng)主要由氣動遙控裝置和氣動驅(qū)動機構(gòu)構(gòu)成，并配有少量的電動元件如電磁閥和測速電路等。它的主要特點是驅(qū)動功率大，工作可靠，結(jié)構(gòu)簡單、直觀，便于掌握管理。但是存在壓力傳遞滯后的現(xiàn)象，因此控制距離受到限制，而且對氣源要求高，氣動元部件容易出現(xiàn)漏、堵及磨損現(xiàn)象。 2電動式主機遙控系統(tǒng)電動式主機遙控系統(tǒng)的遙控裝置與驅(qū)動機構(gòu)均由電動元部件構(gòu)成。它的主要特點是結(jié)構(gòu)緊湊，遙控距離不

25、受限制，控制性能好，較靈活地實現(xiàn)各種功能。但執(zhí)行機構(gòu)的驅(qū)動功率小，對管理人員技術(shù)要求較高，電動遙控系統(tǒng)又可分為有觸點繼電器式和無觸點集成電路式兩種。 3電一氣式主機遙控系統(tǒng)電一氣式主機遙控系統(tǒng)的遙控裝置主要由電動元器件構(gòu)成，而驅(qū)動機構(gòu)則由氣動元件構(gòu)成。這種結(jié)構(gòu)充分發(fā)揮了電動式和氣動式兩種遙控系統(tǒng)的優(yōu)點，是較完善的遙控系統(tǒng)。4電一液式主機遙控系統(tǒng)電一液式主機遙控系統(tǒng)主要由電動遙控裝置與液壓執(zhí)行構(gòu)成組成，它具有驅(qū)動功率大，可控性好，便于遠距離控制等優(yōu)點，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需設(shè)置液壓油回收系統(tǒng)，并且容易出現(xiàn)漏油，滲氣現(xiàn)象。5微機式主機遙控系統(tǒng) 微機式主機遙控系統(tǒng)的遙控裝置是采用微型計算機，微機式遙控系統(tǒng)的

26、絕大多數(shù)控制功能是由軟件實現(xiàn)的，用軟件編程實現(xiàn)某種功能非常靈活，而且功能強大，可靠性高，只有驅(qū)動機構(gòu)采用氣動或電動等部件。近幾年下水的船舶幾乎全部采用微機控制，特別是基于微機原理的可編程序控制器也越來越多的應(yīng)用在主機遙控系統(tǒng)。第二節(jié) 主機遙控系統(tǒng)常用的氣動閥件與氣源 在遙控系統(tǒng)中，常用的氣動閥件有邏輯元件、時序元件和比例元件。它們工作的氣壓信號是由氣源提供的，一般為0.7 MPa。 一、邏輯元件 邏輯元件實際上就是開關(guān)元件。根據(jù)某些邏輯條件其輸出端或者通氣源壓力信號(簡稱輸出為1 )，或者輸出端通大氣 ( 簡稱輸出為0 )。邏輯元件包括兩位三通閥、三位四通閥、多路閥、雙座止回閥和聯(lián)動閥。圖5-

27、2-1 兩位三通閥結(jié)構(gòu)原理及邏輯符號圖 1兩位三通閥 兩位三通閥的結(jié)構(gòu)原理如圖5-2-1 ( a ) 所示，圖 ( b ) 是其邏輯符號圖。它有兩個位置三個通路：若控制端A無信號作用，A為0，閥芯7和動閥座5在復(fù)位彈簧4作用下復(fù)位。氣源1被截止，輸出端2通大氣3，該閥輸出為0，在邏輯符號圖上相當(dāng)于下位通。若控制端A有作用信號，A為1，閥芯?連同動閥座5被壓下。通大氣端截止。輸出端2與氣源l相通，該閥輸出為l，在邏輯符號圖上相當(dāng)于上位通?？傊?，哪一位通的規(guī)律是，A為1，是靠近控制端A那一位通；A為0，是遠離控制端A的那位通。 根據(jù)動作閥芯力的性質(zhì)不同，也就是控制信號A的種類不同，兩位三通閥又可分

28、為機械動作的、手動的、氣動的、雙氣路控制的及電動的等，圖5-2-2 ( a )、( b )、( c )、( d )、( e )分別畫出了它們的邏輯符號圖。圖5-2-2 各種兩位三通閥邏輯符號圖2三位四通閥 在遙控系統(tǒng)中，三位四通閥常作為雙凸輪主機的換向閥。圖5-2-3 ( a ) 和 ( b ) 分別示出了該閥的結(jié)構(gòu)原理和邏輯符號。它由閥體、左右滑閥及彈簧組成A口和B口分別為正車換向和倒車換向輸出口，7口接聯(lián)鎖信號，只要有聯(lián)鎖信號，該閥就被鎖在中位通的位置，此時氣源口P截止，A口和B口均通大氣，該位置是不允許進行換向操作的。聯(lián)鎖信號7撤消 ( 7口通大氣 ) 后，若5端通控制信號，6端通大氣，

29、該閥右位通，B口輸出l，A口輸出0，氣源經(jīng)B口進入倒車換向油缸進行倒車換向。若6端通控制信號，5端通大氣，該閥左位通，A口輸出1，B口輸出0，氣源經(jīng)A口進人正車換向油缸進行正車換向。換向完成后，7口通聯(lián)鎖信號，三位四通閥立即被鎖在中間位置。圖5-2-3 三位四通閥結(jié)構(gòu)原理及邏輯符號圖 3多路閥在遙控系統(tǒng)中，多路閥常作為雙凸輪換向控制閥，其結(jié)構(gòu)原理及邏輯符號如圖5-2-4所示。它主要由閥體8、閥芯7、活塞A及些氣口所組成。共有四個位置。從左至右分別是、位。4口和5分別接車令發(fā)出的倒車和正車指令；2口和3口分別接三位四通閥的5端和6端；l口通氣源；6口接起動回路。還有兩個放大氣口。圖5-2-4 多

30、路閥結(jié)構(gòu)原理及邏輯符號圖若車鐘發(fā)出倒車車令，4口通氣源，5口通大氣，4口的倒車信號通過作用于右面活塞A上把閥芯推到最左端的位 ( 圖示位置 )。此時，2口通氣源1，3口通大氣，6口經(jīng)接正車信號的5口通大氣。即三位四通閥的5端通氣源，6端通大氣。如果三位四通閥的聯(lián)鎖信號被撤消，在控制端5作用下，右位通，進行倒車換向。在凸輪軸從正車位置向倒車位置的移動過程中，由機械機構(gòu)通過多路閥閥芯的缺口B向右撥動閥芯，當(dāng)?shù)管嚀Q向完成時，閥芯正好被反饋到I位。這時，氣源1被截止；2口和3口均通大氣；5口截止；而6口與接倒車信號的4口相通，即換向完成后，由6口自動輸出一個允許起動的信號。 若車鐘發(fā)出正車指令，5口的

31、正車信號作用于左面的活塞A上，把閥芯推至最右端的位。這時，3口通氣源，2口通大氣，6口經(jīng)4口通大氣，三位四通閥聯(lián)鎖信號撤消后，在6端控制信號作用下左位通，進行正車換向。換向完成后，多路閥的閥芯被反饋到位。該位置氣源1被截止，2口和3口均通大氣，4口截止，6口與接正車信號的5口相通，自動送出一個允許起動信號。從上面的分析可知，當(dāng)車令與凸輪軸位置不一致時6口輸出0信號，不允許起動主機，只能先換向，當(dāng)換向完成時，即車令與凸輪軸位置一致時，6口才輸出1信號，允許主機起動。 4雙座止回閥 雙座止回閥是或門閥，俗稱梭閥，其結(jié)構(gòu)原理和邏輯符號如圖5-2-5所示。它有兩個輸入端A和B，一個輸出端C，其邏輯功能

32、是C A B 。圖5-2-5 雙座止回閥的結(jié)構(gòu)原理及邏輯符號圖 5聯(lián)動閥 聯(lián)動閥是與門閥，俗稱雙壓閥，其結(jié)構(gòu)原理及邏輯符號如圖5-2- 6所示。它有兩個輸入端A和B，一個輸出端C，其邏輯功能是C A B。 二、時序元件 時序元件在氣路中，一般對氣壓信號的變化起延時作用，它包括單向節(jié)流閥、分級延時閥及速放閥。 1單向節(jié)流閥單向節(jié)流閥的結(jié)構(gòu)原理與邏輯符號如圖5-2-7所示。B端是輸入端，A端是輸出端。當(dāng)B端氣壓信號高于A端時，單向閥3緊壓在閥座上，氣壓信號只能經(jīng)節(jié)流孔1達到A端，使氣室C和A端壓力逐漸升高，起到延時作用，當(dāng)B端氣壓信號降低或撤消時，A端壓力高于B端，頂開單向閥3使A端氣壓信號不經(jīng)節(jié)

33、流直接達到B端而不延時，轉(zhuǎn)動可調(diào)螺釘2能改變節(jié)流孔的開度，從而可調(diào)整延時時間。 2分級延時閥圖5-2-7 單向節(jié)流閥結(jié)構(gòu)原理及邏輯符號圖圖5-2-6 聯(lián)動閥結(jié)構(gòu)原理及邏輯符號圖 分級延時閥的結(jié)構(gòu)原理及邏輯符號如圖5-2-8所示。當(dāng)輸入口的壓力信號較低時，在彈簧作用下，活塞3下移。閥盤2離開閥座，由1口輸入的氣壓信號經(jīng)4口直接達到輸出口6，不進行節(jié)流延時，當(dāng)輸入1口壓力信號增大到一定值時，活塞3克服彈簧張力上移使閥盤2壓在閥座上，輸入的氣壓信號必須經(jīng)7口，再經(jīng)節(jié)流孔5達到輸出端6，進行節(jié)流延時。轉(zhuǎn)動調(diào)整螺A，可改變彈簧的預(yù)緊力，即可調(diào)整開始進行節(jié)流延時的輸入信號的壓力值；轉(zhuǎn)動調(diào)整螺釘B，可改變節(jié)

34、流孔的開度，即可調(diào)整延時時間。當(dāng)輸入的氣壓信號降低或撤消時，在彈簧作用下，活塞連同閥盤一起下移，輸出端6直接與輸入端相通，不進行節(jié)流延時。圖5-2-8 分級延時閥結(jié)構(gòu)原理及邏輯符號圖圖5-2-9 速放閥結(jié)構(gòu)原理及邏輯符號圖 3速放閥圖5-2-10 比例閥結(jié)構(gòu)原理及邏輯符號圖 速放閥的結(jié)構(gòu)原理及邏輯符號如圖5-2-9所示。A端為輸入端，B端為輸出端。當(dāng)輸人端A有氣壓信信號時，橡膠膜片2被頂起封住通大氣口4，使輸出端B的氣壓信號立即等于A端；當(dāng)輸入端A的氣壓信號撤消時，膜片2下落封住輸入端，同時打開通大氣口4，使輸出端B的氣壓信號就地泄放，而不必經(jīng)輸入端A，再經(jīng)較長的管路泄放，這就避免了信號泄放的

35、延時。 三、比例元件 比例元件的功能是，使輸出的氣壓信號與輸入的信號成比例的變化。它包括比例閥和轉(zhuǎn)速設(shè)定精密調(diào)壓閥。 1比例閥 比例閥的結(jié)構(gòu)原理及邏輯符號如圖5-2-10所示。當(dāng)輸出端2的氣壓信號與輸入端5相等時，膜片6上、下受壓相等，處于平衡狀態(tài)。動閥座8截止氣源1，閥芯7壓在動閥座上，封住通大氣口4，輸出信號不變。當(dāng)輸入端5信號增大時，膜片6向下彎，動閥座8下移，氣源1與輸出端2相通，輸出氣壓信號增大。該增大的信號經(jīng)反饋口3進入膜片6的下部空間。當(dāng)輸出的氣壓信號增加到與輸入信號相等時，膜片6又處于平衡狀態(tài)，氣源1被截止，輸出穩(wěn)定在比原來高的壓力值上。若輸入信號降低時，膜片6向上彎，閥芯上移

36、，輸出端2與大氣口4相通，輸出壓力降低。經(jīng)反饋口3使膜片下部空間的壓力降低，直到輸入信號與輸出信號相等時，膜片6又恢復(fù)到平衡狀態(tài)。這時輸出壓力就穩(wěn)定在比原來低的值上?？梢姡壤y在穩(wěn)態(tài)時，其輸入與輸出是相等的。 2轉(zhuǎn)速設(shè)定精密調(diào)壓閥圖5-2-11 轉(zhuǎn)速設(shè)定精密調(diào)壓閥結(jié)構(gòu)原理及輸出特性圖 在氣動遙控系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)速設(shè)定精密調(diào)壓閥用于設(shè)定主機轉(zhuǎn)速，其輸入信號是車鐘手柄的位移，輸出是與車鐘手柄設(shè)定的轉(zhuǎn)速所對應(yīng)的氣壓信號。該閥的結(jié)構(gòu)原理及輸出特性如圖5-2-11所示。滾輪1與車鐘手柄下面所帶動的凸輪相接觸。當(dāng)車鐘手柄向加速方向扳動時，經(jīng)滾輪使頂錐2下移，克服彈簧張力使滑閥3下移，進排氣 球閥4中的下球閥仍

37、壓在下滑閥5的閥座上，封住通大氣口。上球閥會離開上滑閥3的閥座。氣源P經(jīng)上球閥與閥座之間的間隙與輸出端B相通，輸出氣壓信號增大。該增大的壓力信號一方面作為轉(zhuǎn)速設(shè)定信號輸出，另一方面經(jīng)反饋孔 ( 圖中虛線所示 ) 進入膜片6的上部空間，壓縮彈簧7，使下滑閥連同球閥一起下移。當(dāng)下滑閥的下移量 ( 彈簧7被壓縮量 )與頂錐2的下移量相等時，上球閥又被壓在上滑閥3的閥座上，截止氣源P，使輸出端B壓力不再增加?？梢?，輸出壓力是與彈簧7的壓縮量，亦即頂錐2的下移量成比例的。當(dāng)車鐘手柄向減速方向扳動時，在彈簧8的作用下，頂錐2、上滑閥連同進排氣球閥一起上移，下球閥會離開閥座，使輸出端B與大氣口C相通，輸出壓

38、力降低，經(jīng)反饋孔使膜片6上部空間壓力降低，靠彈簧7的張力使下滑閥上移，直到下滑閥的上移量與上滑閥的上移量相等時，下球閥又封住通大氣口，使輸出壓力穩(wěn)定在比原來低的數(shù)值上。 圖 ( b ) 示出了該閥的輸出特性線。由于車鐘手柄下面所帶動的凸輪其正、倒車邊是對稱的，所以正、倒車轉(zhuǎn)速設(shè)定的特性是一樣的。調(diào)整螺釘10可調(diào)整彈簧7的預(yù)緊力，即可上下平移輸出特性線，即旋緊螺釘10可向上平移輸出特性線，即當(dāng)車鐘手柄設(shè)定在相同的速度擋時，其輸出壓力信號，也就是主機轉(zhuǎn)速會有定的增加，反之亦然。調(diào)換不同剛度的彈簧7，或改變它的有效工作圈數(shù)，可改變輸出特性線的斜率。 在主機遙控系統(tǒng)中，利用上面介紹的氣動閥件可組成起動

39、、換向、制動以及轉(zhuǎn)速和負荷限制等各種邏輯回路和控制回路。因此，掌握這些閥件的工作原理，特別是掌握其邏輯符號圖，對分析和理解一個復(fù)雜的遙控系統(tǒng)是很重要的。四、主機遙控系統(tǒng)氣源的標(biāo)準(zhǔn)及其要求 在氣動主機遙控中，常用3.0MPa的壓縮空氣作為換向和起動的動力氣源，用0.7MPa的壓縮空氣作為其遙控氣源。0.7MPa的遙控氣源可由3.0MPa的空氣瓶的壓縮空氣減壓而獲得，也可由單獨的氣源設(shè)備供給。但無論采用哪一種方式，為了保證氣動主機遙控系統(tǒng)能正常工作，遙控氣源必須是穩(wěn)定而潔凈的。它首先需經(jīng)過凈化處理，以濾去空氣中的灰塵雜質(zhì)，去除水分及油污，然后再經(jīng)過穩(wěn)壓(減壓)處理才可使用。鑒于遙控氣源的重要性，遙

40、控氣源中的過濾器和減壓閥常成雙配備，并由氣源選擇閥來選用，見圖5-2-12。圖5-2-12 遙控氣源圖中，兩個空氣瓶1內(nèi)的3.0MPa壓縮空氣經(jīng)各自的截止閥2和單向止回閥3引入過濾器4，由過濾器4初步凈化后送到氣源選擇閥5。氣源選擇閥5的兩個輸出氣口上接有兩條具有同樣過濾器6和減壓閥7的氣路，過濾器6將3.0MPa的壓縮空氣進一步凈化后由減壓閥7減至0.7MPa，最后再經(jīng)各自的單向止回閥8送到遙控系統(tǒng)中，作用遙控氣源。氣源裝置的四種工況由氣源選擇閥來選定。 氣源選擇閥切換到位，由過濾器4來的3.0MPa壓縮空氣截止，上、下過濾減壓支路均通大氣(不工作)，無氣源輸出，遙控系統(tǒng)不工作，因此該工況用

41、于停泊狀態(tài)。 氣源選擇閥切換到位，上支路通大氣，下支路投入工作，輸出0.7MPa遙控氣源。 氣源選擇閥切換到位，下支路通大氣，上支路投入工作，輸出0.7MPa遙控氣源。 可見，位和位都是單路工作(一路工作，另一路備用)，因此適用于海上航行狀態(tài)，在海上航行中若工作支路故障或需清洗濾器，可切換到備用支路。 氣源選擇閥處于I位，上、下支路同時投入工作。它主要用于進出港時供氣，以滿足進出港時主機操縱頻繁，耗氣量大的要求，確保進出港時的操作安全。第三節(jié) 遙控車鐘及操縱部位的轉(zhuǎn)換一、車鐘的種類及其發(fā)訊原理圖5-3-1 氣動遙控車 主機遙控系統(tǒng)的車令包括主車令、副車令及緊急操縱指令。主車令用于控制主機的轉(zhuǎn)速

42、和轉(zhuǎn)向；副車令僅用于駕駛室與集控室之間的備車，完車及定速航行等指令的信號聯(lián)系；緊急操縱指令僅在緊急情況下發(fā)應(yīng)急運行、應(yīng)急停車指令。 遙控主車鐘的形式很多，大致可分為氣動遙控車鐘和電動遙控車鐘兩大類。其中電動遙控車鐘種類繁多，有模擬量遙控車鐘；有數(shù)字遙控車鐘；有有級調(diào)速車鐘和無級調(diào)速車鐘。但無論采用哪一種形式的車鐘，遙控主車鐘都是由車鐘操縱部件、轉(zhuǎn)向車令發(fā)訊及轉(zhuǎn)速車令發(fā)訊三部分組成。 圖5-3-1為氣動遙控車鐘原理圖。圖中，車鐘手柄1與其凸輪機構(gòu)2是它的操縱部分，右邊與左邊兩個機控二位三通閥分別用于正車與倒車車令的發(fā)訊；中間的精密調(diào)壓閥用于車令設(shè)定轉(zhuǎn)速的發(fā)訊。當(dāng)車鐘手柄置于停車位置時，正倒車二位

43、三通閥均不受壓，無正倒車信號輸出。當(dāng)車鐘手柄推到正車位置時，正車發(fā)令閥4受壓，接通氣源，發(fā)出正車車令信號，倒車發(fā)令閥3仍不受壓，無倒車車令。反之，若將車鐘手柄拉到倒車位置，倒車發(fā)令閥3受壓，正車發(fā)令閥4不受壓，發(fā)出倒車車令，在車鐘手柄扳到正車或倒車位置的同時，凸輪2隨之轉(zhuǎn)動，使轉(zhuǎn)速設(shè)定精密調(diào)壓閥5的滾輪下移，輸出與車鐘手柄位置相應(yīng)的氣壓信號，作為車令設(shè)定轉(zhuǎn)速。 圖5-3-2是電動繼電器有級調(diào)速遙控車鐘。圖中，AH，AS和T三個繼電器分別為正車、倒車和停車繼電器，D，S，H和F四個繼電器分別為微速、慢速、半速和全速車令設(shè)定轉(zhuǎn)速繼電器。當(dāng)車鐘手柄處于停車位置時，T繼電器通電，輸出停車車令。當(dāng)車鐘手柄推到正車微速位