一 MAN B.docx
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一MANB
项目十一柴油主机典型气动操纵系统
【项目描述】ItemDescription
主机(MainEngine)遥控系统(RemoteSystem)的组成主要包括遥控操纵台(RemoteConsole)、车钟系统(TelegraphSystem)、逻辑控制单元(LogicControlUnit)、转速与负荷控制单元(SpeedandLoadControlUnit)、安全保护装置(SafeguardProtectionDevice)以及包括遥控执行机构(Actuator)在内的主机气动操纵系统(MainEnginePneumaticManipulatingSystem)。
船舶主机气动操纵系统可靠工作与船舶安全操纵直接关联,作为轮机管理人员,熟悉船舶柴油机气动操纵系统的基本原理(BasicPrinciple),本章详细介绍了几种运用比较多的柴油主机典型气动操纵系统。
一、知识要求(knowledgedemand)
1.要求熟悉典型主机气动操纵系统的操作原理;
2.要求读懂典型主机气动操纵系统工作的原理图。
二、能力要求(abilitydemand)
1.要求对主机启动、换向、停车、安保系统简单故障会诊断;
2.要求会操纵模拟主机(如启动、正倒车、停车操纵)
3.要求对操纵系统会维护保养。
三、素质要求(qualitydemand)
1.养成善于动脑、勤于思考、及时发现问题的学习习惯;
2.培养理论联系实际、善于分析和解决工程实际问题的能力;
3.培养理性思维能力和科学求实的精神;
4.培养学习新技术的能力,增强创新意识。
【项目实施】ItemImplementation
任务一MANB&WMC型主机气动操纵系统
一、学习目标(learningtarget)
1.掌握MANB&WMC型主机气动操纵系统的操作原理;
2.读懂MANB&WMC型主机操纵系统气路原理图;
3.掌握各种操纵(机旁、集控室遥控、驾驶台遥控)工作原理;
4.掌握MANB&WMC型主机操纵系统的启动、停车、换向及安全保护的工作过程;
5.学会MANB&WMC型主机操纵系统故障诊断和维护。
二、学习任务(learningassignment)
1.学习MANB&WMC型主机气动操纵系统的操作原理;
2.读MANB&WMC型主机操纵系统气路原理图;
3.学习MANB&WMC型主机操纵系统故障诊断和维护
学习情境一MANB&WMC型主机气动操纵系统的操作原理
【背景知识】(backgroundknowledge)
一、MANB&WMC型主机气动操纵系统的操作原理
MANB&WMC型主机气动操纵系统的气路设计如图11-1-1所示。
该气动操纵系统可以用来实现集控室远操或是机旁手操,与相应的主机遥控系统配合也可以实现驾驶室自动遥控。
其主要控制元部件被设置在集控室操纵台、机旁和气动控制箱内,该气路设计的特点不仅在于有完善的主机操纵功能,还有喷油定时的自动调节和慢转起动等控制环节。
该系统要求提供3.0MPa(30bar)动力气源,还要求提供两个相互独立的0.7MPa(7bar)气源,一个用于安全保护,另一个用于遥控气路,图11-1-1所描述的工况是:
1.主机处于停车。
2.凸轮机构(CamMechanism)的滚轮(Roller)处于正车位置。
3.已具备电源和气源条件。
4.调速器连接油门拉杆供油离合器处于“遥控”部位。
5.机旁的遥控/机旁之间操纵地点选用转换阀100处于“遥控”部位,已具备集控室远操工作条件。
6.盘车机(TurnningGear)已脱开(Disengaged)。
7.去空气分配器(AirDistributor)的气路已打开。
图中:
各元部件的编号可作以下说明。
(1)0.7MPa遥控用控制空气“通一断”手操切换阀。
(2遥控用控制空气低压监测压力开关,该低压报警设定值为0.55MPa。
(3)为主机各排气阀提供0.7MPa气源“通一断”手操切换阀。
(4)完车时用来监视阀1是否已处于断开位置的压力开关,设计规定:
在完车时,只要气路上还有高于0.05MPa的压气,完车指示灯将仍然持有闪光显示。
(6)指示遥控用控制空气压力的压力表。
(7)滚轮换向机构正车到位的磁性限位开关,其数量与气缸数相同。
(8)滚轮换向机构倒车到位的磁性限位开关,其数量与气缸数相同。
(9)换向气缸(ReversingCylinder)气路通、断的手操阀。
(10)使各滚轮换向机构切换成正车的控制阀。
(11)使各滚轮换向机构切换成倒车的控制阀。
(12)滚轮换向机构的换向气缸,或称滚轮换向控制器。
(14)在可以起动指令出现后,防止空气分配器误动作的控制阀。
(15)在可以起动指令出现后,防止空气分配器误动作的控制阀。
(16)0.7MPa安保压缩空气“通一断”手操切换阀。
(17)安保压缩空气低压监测压力开关,该低压报警设定值为0.55MPa。
(18)完车时,用来监视阀16是否被断开,安保压缩空气是否已被排放的压力开关,只要气路上还有高于0.05MPa的压气,完车指示灯将仍然持有闪光显示。
(19)安保压缩空气的压力表。
(20)(40~60)L遥控用控制空气瓶。
(21)排污阀。
(22)发送机旁或驾/集两处有关断油停车指令控制空气的双向止回阀。
(23)发送机旁或驾/集断油指令信息的中间控制阀。
(25)控制高压油泵泄漏阀。
(26)主起动阀漏气时防止空气进入空气分配器,在起动期间允许空气进入。
(27)对主、辅起动阀通、断控制的切换阀。
(28)在慢转起动期间闭锁主起动阀的二位五通阀。
(29)发送机旁或驾/集两处正车动车指令控制空气的双向止回阀。
(30)发送机旁或驾/集两处倒车动车指令控制空气的双向止回阀。
(31)发送机旁或驾/集起动指令控制空气的双向止回阀。
(32)在起动指令控制空气撤消后,它使阀27得到延时约1s才能复位到右位通的单向止回节流阀。
延时是可调的,其目的是确保在开始给油时被起动的气缸继续完成起动程序,从而使主机获得短时油─气并进的一个工作条件,保证柴油机良好起动。
(33)起动联锁控制阀。
在盘车机脱开的情况下,只要出现可予起动指令控制空气,该阀就工作于下位,并有起动指令控制空气输出。
复位到上位时,管路22将经阀33、32与大气相连通。
(37)驾/集起动指令和换向/起动联锁已被解除的双逻辑控制的可予起动控制阀。
(38)驾/集停车指令的中间阀,工作于下位时,停车指令控制空气被引向阀25。
(40)倒车运行和停车时,送出固定喷油定时设置的电磁阀。
(41)检测供油离合器位置的限位开关,若处于遥控工况,该开关可以向遥控系统发送
“遥控”信息,同时切断机旁操纵台的电源。
(42)电子调速器的电动执行器。
(47)向遥控系统发送调油轴处于零位信息的切换开关。
(48)故障停车的复位开关,在机旁应急手操的操纵手轮置于“停车”位置时,该开关
就起作用。
(49)在正车时用来对喷油定时自动调节给出延时控制的单向止回节流阀。
(50)传送正、倒车动车指令控制空气的双向止回阀。
(51)喷油定时自动调节指令控制空气的压力表。
(52)按照平均指示压力自动调节喷油定时的执行器。
(53)发送喷油定时调控压力的调压阀。
(55)空气分配器正车到位,允许发送正车动车控制空气指令的联锁控制阀。
(56)空气分配器倒车到位,允许发送倒车动车控制空气指令的联锁控制阀。
(57)空气分配器的换向气缸。
(58)集控室远操时,当远操手柄B从“起动”推向“供油区”时,使停车指令压缩空气尽快排放的速放阀。
(59)倒车运行时,给出喷油定时固定设置的减压阀。
(60)限位开关,在集控室远操手柄B拉到“停车”位置时,可以向电子调速器发送断油停车电信号。
(61)限位开关,集控室远操手柄B拉到“停车”位置,可以使故障停车得以复位。
(62)电位器,集控室远操时可用以发送调速指令的电压信号。
(63)集控室远操时,用以发送起动指令控制空气的切换控制阀。
(64)集控室远操时,用以发送停车指令控制空气的切换控制阀。
(69)单向止回节流阀69和管路结合在气路上可以起延时约6s控制作用,具体地说:
就是在集控室远操手柄B从“起动”推向“供油区”时刻算起,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。
(70)回令车钟,除了给出回令以外,还可用以发送正、倒车动车指令控制空气。
(73)遥控气源的压力表。
(74)20L遥控压缩空气用贮气瓶。
(75)排污阀。
(76)压力开关,在阀80的选用手柄放在“集控室”位置时,可以发送“集控室远操”的联系电信号。
(77)用以发送驾驶室/集控室操纵选用切换电信号的压力开关。
(78)双位切换开关,在集控室远操时,它可以确定是否下达进行慢转起动的指令,遥控时无效。
(79)双位切换开关,在集控室远操时,它可以确定是否向电子调速器发送取消限制的指令,遥控时无效。
(80)驾驶室遥控—集控室远操之间进行选用转换的手操阀,它可以给出相应的气路工作条件。
(83)可以发送“驾驶室遥控”联系信号的压力开关。
(84)驾驶室遥控时,可发送停车指令控制空气的电磁阀。
(85)可发送驾/集两处停车指令控制空气的双向止回阀。
(86)驾驶室遥控时,可发送正车动车指令控制空气的电磁阀。
(87)可发送驾/集两处正车动车指令控制空气的双向止回阀。
(88)驾驶室遥控时,可发送倒车动车指令控制空气的电磁阀。
(89)可发送驾/集两处倒车动车指令控制空气的双向止回阀。
(90)驾驶室遥控时,可发送起动指令控制空气的电磁阀。
(91)可发送驾/集两处起动指令控制空气的双向止回阀。
(100)实现机旁/驾(集)之间操纵地点选用转换的手操阀,它可以给出相应的气路工作条件。
(101)发送起动和起动断油指令控制空气的手操指令阀。
(102)发送停车指令控制空气的手操指令阀。
(103)发送停车指令控制空气的双向止回阀。
(104)机旁应急操纵时,在起动成功以后,正倒车指令将受到单向止回节流阀104和管路结合组成的延时环节约6s的延时作用,这样有利于主机各缸燃油泵换向凸轮机构换向成功。
(105)发送正、倒车指令控制空气的手操指令阀。
(106)压力开关,可以发送“遥控一机旁手操”的选用切换信号。
(107)压力开关,在机旁应急操纵时,可发送“机旁操纵”的联系信号。
(114)在完车时,用来监视空气分配器气路的通—断手操阀是否关闭的限位开关,若没有关闭,指示灯将持有闪光显示。
(115)反映转车机是否啮合的联锁切换阀,啮合时切断起动的可能性。
(116)发送转车机啮合或断开信号的限位开关,如啮合给操纵台指示灯信号并给驾驶室指示。
(117)当接受到停车信号时使空气分配器起作用的切换控制阀。
(118)去空气分配器的控制空气通一断手操阀。
(119)当空气分配器关闭时给操纵台指示灯信号并给驾驶台指示的限位开关。
(120)用来发送主起动阀是打开或关断信号的限位开关。
(121)在完车时、用来监视起动阀是否关闭的限位开关,若没有关闭,完车指示灯将
持有闪光显示。
(122)用来监视起动压缩空气的压力是否过低的压力开关,其整定值为1.5MPa,压力过低,将不允许遥控起动,并给出报警信号。
(125)20L安保压缩空气瓶。
(126)排污阀。
(127)安保系统的故障停车电磁阀。
(128)发送切断油路指令控制空气的双向止回阀。
(137)防止排气机构压缩空气倒流的单向止回阀。
(138)压力开关,如果遥控气源单元的输出控制空气低于0.55MPa它就发出报警信号。
(151)压力开关,主机高压油泵停油控制空气,当有停油动作而空气压力低于0.4MPa它就发出报警信号。
还要指出:
气路上,在多处画有气路分叉,这是一种制图上的简化,相应的分叉数应同个该主机的气缸数相一致。
1.集控室远距离操纵
1)集控室操纵台上的布局
在集控室操纵台上,用于远操的设备
布局可见图11-1-2所示。
图中安排情况可
说明如下:
A—回令车钟操纵手柄;
B—“停车一起动一供油调速”的远
操手柄,既主机操纵手柄;
1—给出取消电子调速器供油限制的指示灯;
2—给出进行慢转起动的指示灯;
73—控制空气的压力表;
78—是否取消慢转起动的双位切换开关;
79—是否取消电子调速器供油限制的双位切换开关;
80—驾驶室遥控/集控室远操之间进行选用转换的手操阀。
2)集控室远操的准备工作
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。
(1)供油调速离合器应处于“遥控”部位。
(2)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“集控室远操”位置,上位通。
在这种情况下,0.7MPa遥控用控制空气已送到以下各处:
①为GRAVINER-7油雾浓度监测器提供气源。
②转车机联锁机构。
③喷油定时自动调节机构。
④到达机旁操纵台的遥控用控制空气将通过阀100、再经管路24送到集控室操纵台,于是压力指示表73给出遥控用控制空气的压力显示,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已经置于“集控室远操”部位,该阀工作于上位,因而遥控用控制空气要通过该阀,并使以下元部件处于集控室远操的工作状态。
a.压力开关76、77闭合。
b.阀63、64有气源。
3)集控室气路及指令组合阀
集控室气路能协调地发送各种远操指令,集控室操纵台气路的输入/输出接口是依以下编号安排的。
输入管路:
24.为遥控或远操提供所需要的0.7MPa遥控用控制空气。
输出管路:
2.停车指令。
5.起动指令。
6.正车动车指令。
8.倒车动车指令。
以上只用于集控室远操。
30.为驾驶室遥控用的电磁阀箱提供遥控气源。
在集控室气路中,由两个机控阀63、64组成一个指令组合阀,轮机值班人员通过主机操纵手柄B和控制凸轮来操纵这个组合阀,以期协调地发送停车、起动指令控制空气信号。
图11-1-3给出了该组合阀的输入/输出特性曲线,其中横坐标表示主机操纵手柄B所处转角位置。
纵坐标表示组合阀中63和64相应给出的控制空气信息情况。
集控室远操时,轮机值班人员根据驾驶室下达的车钟指令,一是操动回令车钟手柄A,二是操动主机操纵手柄B,由此发送各种集控室远操指令信号。
4)集控室远操情况分析
(1)停车工况
驾驶室车钟给出“STOP”指令,集控室的操作手柄A和B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到气控二位三通阀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、使高压油泵处于不可供油状态。
(2)不换向起动
主机空气分配器和喷油泵滚轮处于正车工况。
驾驶室下达车令“AH-HALF”以后,轮机值人员首先通过车钟换向手柄A给出回令,回令车钟70即发送管路6为“1”和管路8为“0”一组动车指令信号。
通过或门阀87、89和29、30使气控二位三通阀10左位通、11右位通,空气分配器的换向控制器57和滚轮的换向控制器都持有图示工况,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,并为阀37提供已取消换向连锁的控制空气工作条件。
然后,值班人员把主机操纵手柄B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控制空气外,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。
如图所示,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22把指令控制空气送到以下各环节:
①使阀14、15均工作在上位,空气分配器的位置被锁定。
②使阀117下位通,为后续的起动提供工作条件。
③使阀27工作在左位,经阀28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。
④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,它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是取消负荷限制,值班人员只要通过集控室操纵台上的手操开关78或79,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。
当主机慢转1~2转后,慢转起动结束而转入正常起动过程。
如果在压缩空气起动过程中,主机转速已经达到起动转速了,值班人员应该把主机操纵手柄B从“START”推向“FUFLRANGE”区域,这时阀63、64都复位到下位通,电位器62输出转速设定电压信号。
由于阀64的复位,管路2的停车指令立即消失,阀38就复位到上位通,阀25也复位到上位通,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。
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22上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的节流环节起作用,使可予起动指令压缩空气经约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,既为油─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B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。
(3)换向起动
①停车情况下的换向起动
停车情况下的换向起动是指在车钟指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A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12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,即使出现单杠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。
要注意:
只是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(有异常时指示灯会闪亮)。
空气分配器的“换向一起动”联锁是否解除是以管路12上是否有控制空气来判定的,只有空气分配器换向完成才允许进行压缩空气起动。
接着就可以把远操手柄B从STOP提拉到START位置,以后的起动过程与不换向起动就完全一样了,故在此就不再赘述。
②运行过程中的换向起动
运行过程中的换向起动,在气路分析中要注意以下两点。
一个是驾驶室车钟给出换向指令以后,轮机值班人员应操作集控室车钟换向手柄A予以回令,由于这时B手柄仍然处于“FUELRANGE”部位,阀63、64均是工作于下位的。
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,A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。
其次把B手柄拉回到“STOP”位置,遥控气路立即使喷油泵停止喷油,主机就切换成断油并开始降速。
与此同时,回令车钟70在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滚轮换向机构进行换向。
当远操手柄B从“STOP”提拉到“START”位置,只要“换向一起动”联锁控制被解除,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以后,远操手柄B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就完全一样了。
2.驾驶室遥控
主机气动操纵系统均设置有与驾驶台自动遥控系统进行接口的气路。
只需在集控室操纵
状态下,将操纵台上的“驾控/集控”转换阀80置于“驾控”位置,则阀80工作于下位,接通停车电磁阀84、正车电磁阀86、倒车电磁阀88和起动电磁阀90的工作气源;同时,切断集控室主机操纵台气源,手柄A和手柄B均失去对气路的控制功能。
或门阀85、87、89和91的两个输入端分别接收来自集控操纵台和各个电磁阀的输出信
号。
在驾控时,自动遥控系统根据车令和主机状态进行逻辑判断,通过电信号指挥各个电磁阀动作。
电磁阀的输出代替来自集控室的命令,实现对主机的各种操纵,其工作过程与集控室捶纵相同。
根据需要,主机可以选配不同的自动遥控系统。
自动遥控功能或因厂家而异,但一般都具有正常起动、重复起动、慢转起动、重起动、一次性限时起动、正常换向、应急换向和制动等逻辑功能,同时还可以对换向、起动失败等情况进行监视,发生故障时将给出声、光报警信号。
此外,在转速和负荷控制方面,一般还有最低稳定转速限制、最高转速限制、临界转速自动回避、加速速率限制、程序负荷、增压空气压力限制以及转矩限制等功能。
3.机旁应急操纵
任何主机的气动操纵系统都必须具备机旁应急操纵功能,以便在遥控气路、调速器等发生
故障或在其他某些必要情况下能够在机旁对主机进行操纵。
进行机旁操纵时,首先要进行操作部位的切换。
MAN-B&W-MC/MCE型主机的机旁应急操纵台,如图11-1-4所示。
切换至“应急操纵”的操作步骤如下:
①检查换向阀105的位置。
阀105是在机旁操纵时的手动换向阀,切换之前应确保处
于希望的位置。
从图12-1-1可看出,只有停车阀102被压下时,换向阀105才起作用。
②逆时针转动锁紧手柄A,使油门调节手轮B处于自由状态。
③将锁定臂(BlockingArm)置于“应急(Emergency)”位置。
④将手轮B转至合适的位置(参见主机说明书),逆时针转动压紧手轮(1mpactHand-
wheel)P,使油门拉杆从调速器输出断开,连接到手动调节手轮B。
⑤将操作部位转换阀100由“正常(Normal)”转至“应急(Emergency)”位置。
切换至“应急(Emergency)”位置后,机旁操纵台气源接通(压力开关106和107动作,送出相应的开关量信号),可通过机旁手动阀对主机进行应急操纵;管路24的气源被切断,集控室和驾驶台操作失效。
机旁操作指令由停车阀102、正/倒车换向阀105和起动阀101给出,并分别通过或门阀23、29、30和31同来自集控室或驾驶台的遥控指令相“或”。
由于遥控气路不工作,以上或门阀的输出只能来自机旁。
(1)停车
按下停车阀102,使其上位通,来自转换阀100的气
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