阀门遥控及液舱遥测系统.ppt
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1、7-5 阀门遥控及液舱遥测系统,DMU,7-5 阀门遥控及液舱遥测系统,7-5-1 系统概述7-5-2 阀门遥控系统7-5-3 液舱遥测系统7-5-4 实例7-5-5 管理要点,7-5-1 系统概述,阀门遥控系统用于监控以下系统的阀门状态:船舶压载水舱底水货油装卸液舱遥测系统用于监测包括原油船、成品油船、化学品船:各压载舱、淡水舱等液位船舶吃水状态监测舱内的温度、气体压力液货密度、重量等,7-5-1 系统概述,1、阀门遥控系统阀门遥控系统的阀门驱动方式电动液压(主要采用)气动电动方式,由于机舱环境潮湿、油船上的危险区域等原因,一般不采用电动方式气动方式,结构简单、造价低,不污染环境,但是驱动器
2、体积大,有冲击性,难以控制开度,水分造成气动元件锈蚀,一般也不采用,7-5-1 系统概述,2、液舱遥测系统液舱遥测系统根据船舶液舱传感器采集到的电信号,进行测量目前用于液位测量的方法主要有:压力传感器式雷达式为了减少安装于液舱中传感器的数量,可以选用集测量温度、压力以及液位等参数于一体的多功能传感器构成完整的液舱遥测系统,7-5-2 阀门遥控系统,一、阀门遥控功能阀门遥控,包括泵浦的启停等阀门状态监测:开关状态,开度显示故障检测:显示系统的各种数据信息和报警信息自检硬件电路和各个输入输出设备,指示故障点,供提供维护依据,7-5-2 阀门遥控系统,组成:液压泵站电磁换向阀组控制箱液压执行机构阀位
3、指示器,二、阀门液压“集中”控制系统,图1 阀门液压集中控制系统组成示意图,7-5-2 阀门遥控系统,特点:采用集中控制,所有阀门的开闭均由液压泵站提供的液压油实现无论几个阀门需要开闭,都需要启动液压泵控制管路长而且复杂,容易漏泄,造成污染如果泵站出现故障,整个系统将无法工作对于离泵站较远的阀门,由于管路中存在较大的压力损失,不利于阀门的开闭,二、阀门液压集中控制系统,7-5-2 阀门遥控系统,阀门遥控系统1、阀门液压集中控制系统液压原理,7-5-2 阀门遥控系统,气囊式蓄能器的作用:与单向阀、压力继电器构成保压回路,以补充系统的内泄漏,并且在液压泵出现故障时作为应急油源。当电磁阀两端电磁铁均
4、断电,阀芯处在中位时,执行机构两端油路无泄漏封闭,锁住阀门。在阀位指示器上装有两个微动开关,全开或全闭时,摆动杆压合相应的微动开关,使电液控制箱上的阀门状态指示灯亮结合PLC技术、单片机技术以及工业组网技术实现遥控机远程监控,二、阀门液压集中控制系统,7-5-2 阀门遥控系统,阀门电液分散控制系统是目前最为广泛应用系统一般由上层控制设备(包括工控机、PLC、MIMIC控制面板)、独立的电液驱动头、阀门等组成电液驱动头将电机、液压泵、控制附件等集成在一起,组成小型的独立电液驱动头,装在每个遥控阀门上上层控制设备发出控制指令,控制电液驱动头中的电机或者电磁阀,进而改变阀芯位置,达到阀门开闭的目的,
5、三、阀门电液“分散”控制系统,7-5-2 阀门遥控系统,电液驱动头模块组成:动力模块:包括微型电机、微型径向柱塞泵、溢流阀、单向阀、油箱安全保护模块:包括压力开关以及安全阀组液压执行机构:液压缸(往复运动);齿轮和齿条的液压缸(旋转运动)。设有快速接头,和手动液压泵相连阀位指示模块:包括微动开关和电阻(电流)式阀位指示器。微动开关装在开关阀上,用于在到位时停止油泵,阀位指示器指示阀门的开度。,三、阀门电液分散控制系统,7-5-2 阀门遥控系统,阀门电液分散控制系统的优点具有独立的各控制单元a、单个损坏不影响其它控制单元b、可靠性高液压控制单元采用集成制造工艺a、不存在管路b、系统中油液较少c、
6、污染小,三、阀门电液分散控制系统,7-5-3 液舱遥测系统,液舱遥测:监测液舱液位、温度、气体压力、液体体积、重量、油液密度、船舶吃水实时+模拟计算:船舶各种装载状态下船舶吃水、船体重心、船体稳心、排水量等各种稳性数据故障检测:系统运行后将循环运行自检程序一方面,显示舱室内的各种数据信息和报警信息另一方面,检测硬件电路和各个输入输出设备,定位故障,提供维护依据,一、液舱遥测系统的功能,7-5-3 液舱遥测系统,液位传感器所测得的液位是传感器垂线上的测量值Lm,而不是舱内浮心垂线的液位Lfc(Lfc船级社认可的用于计算的参考液位,用于计算液货的容积和重量)一般传感器都不能装在舱的中心位置,船舶在
7、装卸时总是呈现较大的纵横倾状态,必须通过修正把Lm换算成Lfc,二、液舱遥测系统的精度确定,横倾修正,纵倾修正,7-5-3 液舱遥测系统,液位测量的精度取决于:传感器的精度前后左右吃水测量的测量精度系统测得的数据允许存在偏差,经理论计算和实验室测试,液舱遥测系统的典型精度为:压力传感器式:(4mm+H/1000),H为上部传感器至液面的距离(mm)雷达式:5mm温度:0.5,二、液舱遥测系统的精度确定,7-5-3 液舱遥测系统,信号处理单元操作单元显示器打印机数据库传感器通讯模块,三、液舱遥测系统组成原理,7-5-3 液舱遥测系统,1、信号处理单元由不间断电源、接口板及控制器等构成,其硬件和软
8、件均为智能化模块设计,能与不同类型的传感器接口连接,输出各种数字和模拟信号。控制器一般采用工业用单片机或者PLC主要功能是:根据指令,依次扫描、采集每个舱的传感器信号根据采得的信号对传感器标定自检,确保信号有效传感器或电缆异常的报警,以确保系统的安全运行,查找并定位故障,三、液舱遥测系统组成原理,7-5-3 液舱遥测系统,2、操作单元配备工业键盘、鼠标和显示器PC机,基于Windows操作系统和TCP/IP局域网络协议安装有液舱遥测系统监控软件,显示监测数据与信号处理单元通讯,控制其运行对信号编制表格、图像、打印具备了网络功能,可联接其它终端或与全船自动化系统连网,三、液舱遥测系统组成原理,7
9、-5-3 液舱遥测系统,3、彩色显示器显示器为高密度彩色显示器,用来显示所有的图形、数据、报表和报警等4、打印机用来打印所需的数据、表格,尤其能打印各种配载方案,装卸货报表,以便归档保存5、历史数据库存储历史状态数据、操作信息等,便于查询检索,三、液舱遥测系统组成原理,7-5-3 液舱遥测系统,6、传感器测量参数包括液位、吃水、温度、压力、油气等根据测量参数以及测量区域不同,传感器的选型以及布置都有所不同大部分压载舱液位测量选择在舱底部安装一个压力传感器;而船舶吃水测量传感器则有三种安装方式:,(a)二点吃水测量(b)三点吃水测量(c)四点吃水测量,三、液舱遥测系统组成原理,7-5-3 液舱遥
10、测系统,三、液舱遥测系统组成原理 传感器,二点吃水测量:测两出艏、艉吃水并算出艏、艉倾艏吃水传感器一般装载艏尖舱或隔离空舱或计程仪舱内。艉吃水传感器一般装在机舱后部,也有装在泵舱内的需在系统内安装一个倾斜仪以测出船的横倾对于型宽较小的船,如2万载重吨以下,较多采用,7-5-3 液舱遥测系统,三点吃水测量:能测出艏、艉和左右吃水,并算出纵倾、横倾艏吃水传感器安装在艏尖舱或隔离舱内、计程仪器舱内,后二点吃水装在泵舱内这类布置现在用得较少,三、液舱遥测系统组成原理 传感器,7-5-3 液舱遥测系统,四点吃水测量:能分别测出艏、艉和左右吃水并单独算出纵倾和横倾艏、艉吃水传感器的安装位置与二点吃水的一样
11、。左右吃水传感器分别安装在船中左右舷的压载舱内2万载重吨以上的船舶几乎都采用这种布置方式有了四点吃水测量,还能直接观察到船体的中拱或中垂现象,三、液舱遥测系统组成原理传感器,7-5-3 液舱遥测系统,液货舱传感器的形式选择由于要监测舱内的液位、温度和气压,传感器的布置选型稍微复杂主要分类及布置方式包括:压力传感器式雷达式,三、液舱遥测系统组成原理传感器,7-5-3 液舱遥测系统,1)压力传感器方式如图,该液舱内装有3个压力/温度传感器,经组合计算可测得舱内的液位、温度、气压和密度PT-100高精度温度传感器附装在压力传感器内顶部传感器装在液舱的顶部,测量舱内的气压和气体温度。底部传感器测量舱内
12、的液位和温度,三、液舱遥测系统组成原理传感器,7-5-3 液舱遥测系统,高低位传感器优点(特点):能测量密度,并进一步自动计算装载重量,不须人工输入密度,而且有些液货密度的温度系数很大,因此很难得到高精度的重量计算结果 对于当代多品种化学品船,绝对不允许货品混淆,有了实际密度测量,即可在系统中设入密度报警。在装货时,一旦实际密度超过设定密度的极限即给出报警,提醒当班人员核查,以避免更严重的混装事故,三、液舱遥测系统组成原理传感器,7-5-3 液舱遥测系统,2)雷达方式装在甲板上,若只需测量舱内的液位,安装工作要比压力传感式的简单。液货船还要在舱内安装温度、舱内气体压力传感器雷达测量器需远离侧壁
13、肋骨等,以避免干扰,液位测量公式为:,C 雷达波速;T 雷达波发出到返回的时间;H 总高,三、液舱遥测系统组成原理传感器,7-5-3 液舱遥测系统,三、液舱遥测系统组成原理传感器,BM70系列雷达液位计,7-5-3 液舱遥测系统,雷达方式特点(1)一体化设计,无可动部件,不存在机械磨损,使用寿命长(2)非接触式测量,不需要传输媒介,不受大气、舱内液体挥发雾(如强化学品)、液体的密度、浓度等物理特性的影响(3)几乎能用于所有液体的液位测量。介电常数大于1.5的非导电介质(空气的介电常数为1.0)也能够保证足够的反射波,介电常数越大,反射信号越强(4)测量范围大,最大的测量范围可达035m,可用于
14、高温、高压的液位测量,三、液舱遥测系统组成原理传感器,7-5-3 液舱遥测系统,7、通讯模块应具备网络通讯功能,可以联接多个终端液货船可将燃油舱的信息传送至机舱集中控制台,便于轮机部门及时了解燃油舱燃油消耗情况系统还可提供安装在甲板上的就地指示器以便装卸时就地读出驾驶室配置终端计算机,使当班驾驶员能在驾驶室直接了解船的实时装载、吃水、稳性等各种状态在当代最新开发应用的全船自动化系统中,可接入到全船监控系统中,与全船自动化系统连网,三、液舱遥测系统组成原理,7-5-3 液舱遥测系统,液舱传感器安装示意图,四、传感器的安装,液舱传感器有多种形式的安装方式可供选则:舱内安装舱外安装舱顶部安装侧边安装
15、等,7-5-4 阀门遥控及液舱遥测系统实例,大连海事大学新造教学实习船采用目前先进的阀门电液分散控制系统,阀门遥控及液舱遥测通过一套系统实现该系统主要由阀门电液驱动头及传感器单元、中间控制模块PLC、监控机及MIMIC控制面板等三个部分组成,“育鲲”船阀门遥控及液舱遥测系统,7-5-4 阀门遥控及液舱遥测系统实例,“育鲲”船阀门遥控及液舱遥测系统(分散控制系统),7-5-4 阀门遥控及液舱遥测系统实例,“育鲲”船阀门遥控及液舱遥测系统,7-5-4 阀门遥控及液舱遥测系统实例,“育鲲”船阀门遥控及液舱遥测系统,7-5-4 阀门遥控及液舱遥测系统实例,“育鲲”船阀门遥控及液舱遥测系统,7-5-4
16、阀门遥控及液舱遥测系统实例,采用西门子S7200PLC控制技术监控机与PLC主站之间采用以太网通讯PLC主站与从站之间采用RS485串行通讯整个控制系统分散控制、集中管理,“育鲲”船实例 特点,7-5-4 阀门遥控及液舱遥测系统实例,该系统能够实现对机舱舱底水、压载水等系统73个遥控阀门的遥控要求,其中两个阀门可以开度控制实现压载泵、舱底压载通用泵、舱底泵、舱底消防通用泵(1号、2号)的遥控起、停控制能够将PLC采集到的阀门状态信号、各液舱液位、温度信号、船舶吃水信号等在监控机进行实时显示可以通过多种方式完成对阀门及响应泵浦的操作,其中有计算机界面操作、MIMIC模拟面板旋钮操作或阀门电液控制
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