《輪機自動化》數(shù)字化教材項目四任務(wù)二

1、項目四 船舶機艙監(jiān)測與報警系統(tǒng)【項目描述】機艙監(jiān)測與報警系統(tǒng)能提高機艙各種設(shè)備工作的可靠性，是輪機自動化的重要組成部分，也是現(xiàn)代化船舶實現(xiàn)無人機艙必不可少的基本條件。對機艙監(jiān)測與報警系統(tǒng)的操作、維護和管理是輪管人員必須掌握的基本技能。曲軸箱油霧濃度監(jiān)視器是保證柴油機安全運行的重要設(shè)備。通過本項目的學(xué)習(xí)，學(xué)員應(yīng)達到以下要求：一、知識要求1、 熟悉機艙監(jiān)測與報警系統(tǒng)的類型、組成及主要功能；2、 熟悉單元組合式監(jiān)測與報警系統(tǒng)的組成、特點和工作原理；3、理解網(wǎng)絡(luò)型監(jiān)測與報警系統(tǒng)的組成和工作原理；4、熟悉曲軸箱油霧濃度監(jiān)視系統(tǒng)的功能、特點和工作原理。二、能力要求1、能進行機艙監(jiān)測與報警系統(tǒng)的基本操作；2

2、、熟悉模擬量參數(shù)和開關(guān)量參數(shù)的調(diào)整方法；3、能分析單元組合式監(jiān)測與報警系統(tǒng)中報警控制電路的工作原理；4、能表述網(wǎng)絡(luò)型監(jiān)測與報警系統(tǒng)的特點和維護保養(yǎng)事項；5、能比較MARK 5和MARK 6油霧濃度監(jiān)視系統(tǒng)的異同之處。三、素質(zhì)要求1、養(yǎng)成善于動腦、勤于思考、及時發(fā)現(xiàn)問題的學(xué)習(xí)習(xí)慣；2、提高理論聯(lián)系實際的能力，培養(yǎng)善于分析和解決工程實際問題的能力；3、培養(yǎng)理性思維能力和科學(xué)求實的精神；4、培養(yǎng)學(xué)習(xí)新技術(shù)的能力，增強創(chuàng)新意識?！卷椖繉嵤咳蝿?wù)二 單元組合式監(jiān)測與報警系統(tǒng)一、學(xué)習(xí)目標(biāo)1、熟悉單元組合式機艙監(jiān)測與報警系統(tǒng)的組成與工作原理。2、掌握單元組合式監(jiān)測與報警系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)定及調(diào)整方法。二、學(xué)習(xí)任務(wù)

3、本項目的主要任務(wù)是掌握單元組合式機艙監(jiān)測與報警系統(tǒng)的基本概念。三、背景知識單元組合式集中監(jiān)測與報警系統(tǒng)采用連續(xù)監(jiān)測工作方式，其優(yōu)點在于報警電路相對獨立，更換電路板比較方便，系統(tǒng)可靠性較強，但系統(tǒng)龐大且工作速度緩慢。圖4-2-1 單元組合式系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖單元組合式集中監(jiān)測與報警系統(tǒng)是按各功能環(huán)節(jié)來設(shè)計的，它將完成一個或幾個功能的電路做在一塊印刷電路板上，以構(gòu)成一個相對獨立的單元（只有極少數(shù)單元采用幾塊印刷線路板），然后根據(jù)不同的要求將所需的功能單元組合起來，組成一個完整的系統(tǒng)。單元組合式監(jiān)測與報警系統(tǒng)由分布在機艙的各種傳感器、報警控制單元、閃光源、自檢單元、顯示單元、打印記錄單元、延伸報警單元、

4、三分鐘失職報警控制單元、延伸報警箱、主電源和應(yīng)急電源等組成。系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)框圖如圖4-2-1所示。圖4-2-1 單元組合式系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖1、 故障報警原理在單元組合式集中監(jiān)測與報警系統(tǒng)中，故障報警主要有報警控制單元來控制，使用較多的是開關(guān)量報警控制單元和模擬量報警控制單元，下面分別對這兩種報警控制單元的組成及工作原理作一介紹。（1）開關(guān)量報警控制單元開關(guān)量報警控制單元由輸入回路、延時環(huán)節(jié)和邏輯判斷環(huán)節(jié)組成，如圖4-2-2所示。其中輸入回路較簡單，主要將開關(guān)量傳感器給出的觸點斷開信息轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的故障電平(“0”或“1”)或者在接受到“試驗（TEST）”信號后輸出故障電平，以模擬監(jiān)測故障。延時環(huán)節(jié)用

5、來延時輸出故障電平，完成延時報警功能，以避免誤報警。邏輯判斷環(huán)節(jié)是其控制部分，常由門電路和觸發(fā)器組成，或者由繼電器組成，主要完成邏輯運算和狀態(tài)記憶。它根據(jù)延時后的開關(guān)量傳感器的狀態(tài)信息報警閉鎖信息及消閃指令信息，進行邏輯判斷，以控制故障指示燈的狀態(tài)，啟動聲響報警，輸出分組延伸報警及控制故障打印。圖4-2-2 開關(guān)量報警控制單元組成原理圖在監(jiān)測點參數(shù)處于正常范圍時，開關(guān)量傳感器的觸點閉合，輸入回路不輸出故障電平，因此故障指示燈處于熄滅狀態(tài)，并且不啟動聲響報警、分組報警及故障打印。這時若按“試燈”按鈕，故障指示燈亮，否則表示指示燈損壞，需更換。當(dāng)檢測設(shè)備發(fā)生故障時，其相關(guān)參數(shù)越限時，開關(guān)量傳感器觸

6、點斷開，經(jīng)輸入回路轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的故障電平V。V經(jīng)延時后輸出故障報警電平VA至邏輯判斷環(huán)節(jié)。邏輯判斷環(huán)節(jié)在無報警閉鎖的情況下：控制故障指示燈間斷亮閃，即進入快閃狀態(tài)；發(fā)出聲響報警啟動信號至警報警器控制單元，使機艙內(nèi)的電笛聲響，旋轉(zhuǎn)燈閃爍，集控室內(nèi)的蜂鳴器蜂鳴，進入聲響報警狀態(tài)；在機艙無人值班的情況下，輸出分組報警信號至延伸報警控制單元，由延伸報警控制單元歸類分組后把機艙報警延伸至駕駛室監(jiān)視屏、公共處所、輪機長和值班輪機員的房間，實現(xiàn)分組延伸報警；對重要監(jiān)視點，輸出故障打印觸發(fā)信號至故障打印單元，自動打印故障日期、故障設(shè)備名稱或代號及內(nèi)容，整個系統(tǒng)進入故障報警狀態(tài)，同時啟動三分鐘失職報警的計時。值班

7、輪機員在獲悉機艙故障報警后，首先在延伸箱按應(yīng)答按鈕，使延伸報警聲平靜，但延伸箱應(yīng)答不能使機艙報警聲停止，也不能復(fù)位三分鐘失職報警計時。因此，值班輪機員必須在三分鐘內(nèi)到達集控室，按消聲應(yīng)答按鈕，使之在停止聲響報警的同時復(fù)位三分鐘失職報警。由于報警控制單元僅僅用來啟動聲響報警，聲響報警控制單元一旦被啟動后，將記憶這一狀態(tài)，直至接受到消聲信號，才復(fù)位記憶單元，停止聲響報警。因此，消聲信號僅作用于聲響控制單元，而不影響報警控制單元。為此，值班輪機員必須根據(jù)故障指示燈的閃爍情況，了解設(shè)備故障內(nèi)容，然后按“消閃”按鈕。邏輯判斷環(huán)節(jié)在接受到消閃信號后，根據(jù)傳感器狀態(tài)，在通常報警情況下，使故障指示燈從快閃切換

8、成常亮狀態(tài)，以記憶故障狀態(tài)。這一狀態(tài)一直維持到故障排除，監(jiān)視點參數(shù)恢復(fù)正常，傳感器觸頭重新閉合，邏輯判斷環(huán)節(jié)才使故障指示燈從常亮切換成熄滅，回到正常狀態(tài)。若在值班輪機員消閃前，監(jiān)視點參數(shù)因自動切換作用，已經(jīng)自行恢復(fù)正常，傳感器觸點重新閉合，邏輯判斷環(huán)節(jié)將自動控制故障指示燈從原來的快閃切換成慢閃狀態(tài)，以記憶原報警狀態(tài)，進入短時故障報警狀態(tài)。這時若按下“消閃”按鈕，故障指示燈將熄滅，回到正常狀態(tài)。但這并不意味著被切換下來的故障設(shè)備的故障已排除，輪機員必須及時修復(fù)切換下來的故障設(shè)備，予以備用。為了檢查報警系統(tǒng)是否正常，可把試驗開關(guān)撥至“試驗”位置，輸入回路接受到“試驗”信號后即刻輸出故障電平V，以模

9、擬監(jiān)視點參數(shù)越限傳感器觸點斷開狀態(tài)。因此，經(jīng)延時后，邏輯判斷環(huán)節(jié)將進入報警狀態(tài)，否則說明該報警通道的報警控制單元有故障，或者該報警通道的報警被閉鎖。利用“試驗”開關(guān)可進行通常故障報警試驗，也可進行短時故障報警試驗。開關(guān)量報警通道的報警設(shè)定值是由傳感器設(shè)定的。例如，對于主機滑油低壓自動減速的報警，采用壓力繼電器（如YWK-50-C型壓力開關(guān)）時，若要求滑油壓力低于0.17MPa時報警 (及系統(tǒng)保護動作)，0.22MPa時撤銷報警，則報警設(shè)定值就是壓力傳感器的下限設(shè)定壓力(0.17MPa)，幅差應(yīng)調(diào)整為0.05MPa。需要注意的是調(diào)整報警回差應(yīng)適量，不可太大，也不可太小。若報警回差調(diào)整過小會出現(xiàn)被

10、監(jiān)視的參數(shù)在報警值附近波動情況下發(fā)生頻繁報警。反之，若調(diào)整過大，則可能使被監(jiān)視參數(shù)在恢復(fù)正常時仍無法撤銷報警，致使被監(jiān)視參數(shù)再次越限時不能發(fā)出報警。在上限報警時，因報警值為下限設(shè)定值與回差值之和，所以回差值的調(diào)整還將影響其報警值。（2）模擬量報警控制單元模擬量報警控制單元主要由測量回路、比較環(huán)節(jié)、延時環(huán)節(jié)、邏輯判斷環(huán)節(jié)和顯示環(huán)節(jié)組成，如圖4-2-3所示。圖中，測量回路用來把模擬量傳感器發(fā)送的模擬量信息 (如熱電阻的阻值)變換成相應(yīng)的電壓信號，以作為監(jiān)測點參數(shù)的測量值，并在模擬量傳感器開路或短路時（測量值超出其正常測量范圍），向自檢單元發(fā)送傳感器故障信號，以控制系統(tǒng)進入系統(tǒng)故障報警狀態(tài)。比較環(huán)節(jié)

11、用于故障鑒別，它將測量值與報警電位器設(shè)定的報警值進行比較。若越限，則輸出故障電平至延時環(huán)節(jié)。比較環(huán)節(jié)常由比較器、報警值設(shè)定電位器組成。顯示環(huán)節(jié)顯示測量值，需要說明的是在單元組合式系統(tǒng)中，各模擬量監(jiān)視通道的測量回路都是將其監(jiān)視參數(shù)轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的電壓信號，例如主機氣缸套冷卻水溫度監(jiān)視通道把0100溫度信號轉(zhuǎn)換成l5V的電壓信號，而主機排煙溫度監(jiān)視通道則將01000的溫度信號也轉(zhuǎn)換成15V的電壓信號等。因此，為確保顯示值與實際測量值相符，通常在送出顯示信號的同時，由識別環(huán)節(jié)發(fā)送表示本通道的量程識別信號、正負(fù)號識別信號、小數(shù)點識別信號以及單元量綱識別信號，以使顯示單元能正確選擇相應(yīng)的量程系數(shù)、正負(fù)號、小

12、數(shù)點位數(shù)和顯示參數(shù)的單位。模擬量報警控制單元中的延時環(huán)節(jié)和邏輯判斷環(huán)節(jié)與開關(guān)量報警控制單元中的環(huán)節(jié)完全相同。但不是所有的模擬量報警控制單元都設(shè)置延時環(huán)節(jié)，延時環(huán)節(jié)僅僅用于需要延時報警的監(jiān)測通道中。當(dāng)報警系統(tǒng)發(fā)生故障時，可借助功能試驗來查找故障的部位，若把功能試驗開關(guān)撥至“試驗”位置，若某監(jiān)測通道不能進入報警狀態(tài)，則可能是該通道的報警控制板有故障。這時可利用更換備件板或交換插板的方法來確定故障部位。圖4-2-4 模擬量報警控制單元組成原理圖2、由集成電路組成的開關(guān)量報警控制單元圖4-2-5 WE-2型集成電路組成的開關(guān)量報警控制單元電路原理圖圖4-2-5所示為WE-2監(jiān)測與報警系統(tǒng)中的開關(guān)量報警

13、控制單元電路原理圖。圖中，端子30、28是由傳感器送來的故障檢測的開關(guān)信號，在參數(shù)沒有越限處于正常工作狀態(tài)時，其開關(guān)閉合，端子30處于低電平。端子17是功能測試輸入端，不進行功能測試時是高電平，這時P點是“1”信號不發(fā)聲光報警。當(dāng)所檢測的參數(shù)越限時，開關(guān)斷開，端子30對地斷路，運算放大器A1的反相輸入端為高電平，A1輸出“0”信號，經(jīng)反相為“1”信號。這時12V電源經(jīng)電位器向電容C2充電，使運算放大器A2同相端電壓不斷升高，當(dāng)它升高到比加在反相端預(yù)先調(diào)好的比較電壓還高時，A2翻轉(zhuǎn)輸出“1”信號。從電容C2電充電開始到A2輸出“1”信號這段時間就是報警的延時時間，可在230s 內(nèi)調(diào)整。端子10是

14、報警閉鎖指令輸入端，沒有閉鎖指令為高電平。于是與非門Y2的輸出，即P點為0信號。經(jīng)導(dǎo)通的二極管使端子8為低電平，輸出一個分組報警信號送至延伸報警控制單元(該插件板可提供兩組參數(shù)檢測通道)，同時由端子7輸出一個故障打印信號。由于Y2輸出“0”信號，故與非門Y3輸出“1”信號，由C3和R3 組成的微分電路將產(chǎn)生一個正的尖峰脈沖信號，經(jīng)與非門Y4輸出一個負(fù)的尖峰脈沖。一方面經(jīng)端子9去觸發(fā)聲響報警器發(fā)出聲響報警信號，同時RS觸發(fā)器的S端得到一個負(fù)脈沖信號，若無手動復(fù)位信號，端子16為低電平，經(jīng)反相應(yīng)為高電平，未按確認(rèn)按鈕ST時，R端為“1”信號，于是觸發(fā)器輸出端Q=“1”，打開與非門Y6，由端子13送

15、來的閃光脈沖信號經(jīng)Y6輸出，使I點得到高、低電平交替進行脈沖信號。晶體管T1和T2組成功率放大器，當(dāng)I點高電平時，晶體管T1導(dǎo)通，在射極電阻上取壓降，晶體管T2的基極是高電平而導(dǎo)通，報警指示燈亮。當(dāng)I點為低電平時，晶體管T1截止，晶體管T2基極為低電平也截止，報警指示燈滅。所以當(dāng)I點為高低電平交替變化時，會使晶體管T1和T2交替地同時導(dǎo)通或截止，報警指示燈RL閃光，并由端子6輸出到外接的報警指示燈。當(dāng)輪機人員下到集中控制室確定監(jiān)視點故障時，要按確認(rèn)按鈕ST。這時，RS觸發(fā)器的R端要出現(xiàn)一個負(fù)脈沖信號，而S端已為“1”信號，于是把RS觸發(fā)器的輸出端置“0”狀態(tài)封鎖Y6，由端子13來的閃光脈沖信號

16、不能通過Y6輸出。Y6輸出保持高電平。I點保持高電平，于是晶體管它和T2始終導(dǎo)通，報警的指示燈常亮。按確認(rèn)按鈕ST后，將切斷聲響報警器的電源，消除聲響報警。當(dāng)故障排除后，運行參數(shù)恢復(fù)正常工作狀態(tài)時，傳感器的觸點閉合，端子30接地為低電平，Al輸出“1”信號，經(jīng)Yl 反相后為“0”信號，A2 同相端電壓低于反相端，故A2輸出“0”信號，經(jīng)Y2反相端P為“1”信號。此時因已按確認(rèn)按鈕，把RS觸發(fā)器置“0”狀態(tài)，即RS觸發(fā)器輸出端Q為“0”信號。這樣，與非門Y3輸出為“0”信號，即E端為“0”信號，I點保持低電位，晶體管T1和T2均截止，故障報警指示燈RL熄滅，撤消燈光報警信號。圖中端子5是試燈指令

17、輸入端，低電平有效，按操縱臺上的試燈按鈕后由端子5送來低電平信號，報警指示燈亮。端子10是報警閉鎖輸入端，低電平有效，當(dāng)端子10出現(xiàn)“0”信號時，P點保持高電平，阻塞所有的報警功能。端子17是報警功能測試輸入端，低電平有效，當(dāng)端子17出現(xiàn)低電平時，A1輸出“0”信號，相當(dāng)于參數(shù)越限。3、單元組合式集中監(jiān)測與報警系統(tǒng)的維護單元組合式集中監(jiān)測與報警系統(tǒng)又稱插板式監(jiān)測與報警系統(tǒng)。當(dāng)報警系統(tǒng)發(fā)生故障時，可借助功能試驗來查找和確認(rèn)故障的部位所在。可利用更換備件板或交換插板的方法來確定故障部位。更換插板時必須注意，不同類型的報警插板不可亂換，亂換插板輕者使系統(tǒng)不能正常工作，重者將使系統(tǒng)或插板損壞。同類型的

18、插板一般可互換，對開關(guān)量報警單元在非液位監(jiān)視中可直接互換，而在液位監(jiān)視中應(yīng)重新調(diào)整其延時報警的延時時間，使之符合液位監(jiān)視的延時要求。模擬量報警板更換時應(yīng)作如下適當(dāng)調(diào)整：保證更換插板后其上限報警或下限報警的形式不變。即檢查插板上的上、下限報警跨接線是否一致，若不一致，則調(diào)換跨接線，使其一致，參見圖4-2-6。保證更換插板后送到顯示單元的顯示識別信號不變。即檢查插板上的顯示識別發(fā)送電路，確保各開關(guān)位置或接線一致，相關(guān)電阻的阻值一致，否則會出現(xiàn)顯示混亂的現(xiàn)象。圖4-2-6 報警比較環(huán)節(jié)保證更換插板后輸入測量電路的零位和量程不變。這可通過按測量值顯示按鈕 ， 觀察顯示值與實際值是否相符予以核實。如顯示