轮机自动化（精选七篇）

轮机自动化（精选七篇）

轮机自动化 篇1

进入21世纪以来,社会经济迅猛发展,我国的科学技术也得到了创新发展,基于自动化建设和工程施工的课程在专业课教学中占据着非常重要的作用,一直以来都是我国高校教学的难点。近年来,市场经济全面开放,基于轮机自动化技术的船舶动力专业在运输环节的发展尤为明显,不同于一般的技术手段,轮机自动化代表着船舶动力的理论基础,属于现代自动控制课程,与机、电、液、气、光都有密切的联系,综合性非常强。随着船舶行业的迅猛发展,我国的自动化智能技术也需要随之进行完善,运用集中监视与报警系统更是成为了大势所趋。本文就针对目前轮机自动化课程教学的真实情况,简单阐述一下如何对教学做出改革,尽快适应新的发展态势,促进教学质量的提高。

1轮机自动化课程教学的现状

轮机自动化课程是高校教学的一门专业课程,教学难度大,对学生的能力要求也较高,且该门专业知识具有较强的综合性,技术包括自动化控制中各个方面的内容,有基于气动信号的标准仪表控制结构,也有模拟电流信号控制内容。总结起来,课程对专业性要求非常高,教学内容多而杂,涉猎范围广泛,跨度大。

正是由于以上原因和课程教学的特点,使得轮机自动化专业在实际教学中还存在很多问题,教学现状也不容乐观。具体而言,一是教学的课时较少,因为教学难度大,许多学校都将该专业放在临近毕业的最后一个学期开展授课,当时正赶上学生要参与实习,课程的难度也加大,难免会影响课时数和教学质量;二是轮机自动化课程的变动速度快,随着新技术的推广常常出现变动,对教师的教学质量和能力要求高;三是学生学习的主动性不高,管轮统考中不包括该门知识,导致许多学生对学习不上心;四是,一些学生的基础知识水平薄弱,对难以掌握的控制系统理论无法及时深入了解,接受能力非常有限。

2轮机自动化课程教学的改革办法

课程改革不是一个简单的过程,由于以往知识的深入性较强,教师熟悉掌握了教学方式,一旦变更教学方案,对教师而言也是巨大的挑战。另外,轮机自动化课程教学中的难点非常多,知识繁杂,对学生的要求也很高。在新课程变更和素质教育理念的推动下,我们必须从多个角度完善教学,坚持创新。

2.1教学理念的转变

大学生的学习能力不同,知识功底有别,教师在教学的过程中就必须坚持理念创新,尤其是对理论性课程进行完善。关于轮机自动化课程的内容包含很多需要记忆的知识点,教师要转变固有的灌输教学模式,通过教会学生自主探究,激发学生的学习兴趣。如燃油黏度的自动控制系统,有VAF型、NAKAKIT型和VISCOCHIEF型,不管是哪种类型,教师应使学生通过三种类型的比较,掌握燃油黏度检测方法、燃油加热方法、燃油黏度的调节要求及其系统管理要求,辩证的提高学生分析问题的能力。

2.2对教材内容中的繁琐知识点进行删除,坚持以人为本

人本理念是轮机自动化课程教学在改革过程中应该遵循的根本,良好的教学效率要突出学生的主体地位。在轮机自动化控制技术的不断变革中,课程体系愈加鲜明,模块化和网络化趋势明显,再加上系统对气动、电动知识的要求,不利于学生的高质量学习。对此,教师在改革教学的过程中也要坚持人本理念,大胆删除与教学不适应的内容,将知识与实际结合的更加紧密。而一些必学的知识点,教材中没有涉及,则需要教师进行讲解,做到不拘泥于教材。

2.3利用仿真软件进行控制过程演示

轮机自动化控制系统动态过程评定涉及许多品质指标,如定值控制系统动态过程品质指标包括最大动态偏差、衰减率、过渡过程时间、振荡次数及静态偏差等;在外部扰动不变而改变给定值的控制系统中,评定动态过程品质指标如过渡过程时间、振荡次数、静态偏差、超调量、上升时间、峰值时间等;反馈控制系统PID调节器的参数整定值,即调节器的比例带PB、积分时间Ti和微分时间等。所有这些品质指标和参数的分析和研究,对初学者来说都是枯燥而难以理解的。在教学过程中,教师可利用仿真软件进行控制过程的演示,通过品质指标或系统参数的改变,产生动态过程的曲线,将繁杂的理论用简单形象的控制过程演示来代替,激发学生的学习热情。

2.4重视实践教学

轮机自动化课程教学的目标不仅仅是要学生学到扎实的理论功底,更重要的是要学生能够在实际中加以利用。因此,教师要有目的的培养学生的动手能力,指导他们参与实践,通过真实的模拟情景,给学生提供锻炼的机会,并积极组织实验,做到理论与实践的结合。

3结束语

总而言之,轮机自动化课程是高校专业性教学的难点和重点,对学生而言具有较高的学习难度。在新课程体系的背景下,素质教学理念全面推动,教师必须坚持创新性教学,对课程进行改革,明确轮机自动化课程与船舶运输之间的联系。在课程改革过程中坚持人本思想,利用仿真软件开展教学,并突出实践教学的意义,促进教学质量的提高。

参考文献

轮机自动化学习心得 篇2

—曲柄箱油雾浓度监测系统

姓

一．何为自动化？

轮机自动化，是指用各种自动化仪表及控制元件和逻辑元件包括计算机在内所组成的各种控制和监视系统。它能部分地或绝大部分地代替轮机管理人员，对机舱中的运行参数进行自动控制、监视、显示、记录和报警以及对主要机器设备进行自动操作。自动化水平往往是衡量动力装置技术先进程度的重要标志。管好用好轮机自动化设备对提高动力装置运行的可靠性、安全性和经济性，对降低船舶营运成本、改善轮机管理人员的工作条件及提高船舶技术管理水平都具有十分重要意义。

轮机自动化包括：反馈控制系统、远距离操作（遥控）系统、集中监视与报警系统、自动开关与切换系统及安全保护系统。

在轮机自动化中，机舱集中监视与报警系统是轮机自动化的一个重要内容。它的功能是准确可靠地监测机舱内各种动力设备的运行状态及其参数，一旦运行设备发生故障，自动发出声、光报警信号。根据自动化程度的不同，有些系统还具有报警记录打印，参数和状态的定时或召唤打印以及参数的分组显示等功能。对于无人值班机舱，集中监视与报警系统还能把报警信号延伸到驾驶台、公共场所、轮机长房间和值班轮机员的住所。机舱集中监视与报警系统不仅可以改善轮机管理人员的工作条件，减轻劳动强度，及时发现设备的运行故障，而且也是实现无人机舱的基本条件。

二．曲柄箱油雾浓度监测系统。

一个完善的集中监视与报警系统，通常应包括故障报警、参数显示、打印记录、报警延时、报警闭锁、警报延伸、失职报警、值班召唤、功能试验和自检等主要功能。

主机曲柄箱油雾浓度报警器是无人机舱的重要设备，它的任务是监视主机运行时的曲柄箱油雾浓度。当某一气缸的油雾浓度大于各缸的平均浓度时，就会发出警报，同时主机会自动减速。

曲柄箱油雾浓度监视报警器是保证柴油机安全运行的重要装置之一。我们知道，在高温时滑油会产生油气，这些油气在曲柄箱中与70℃左右的较冷空气混合形成油雾，当油雾浓度超过正常标准时，可能会引起曲柄箱的爆炸事故。柴油机装有曲柄箱油雾浓度监视报警器后，一旦油雾浓度超过正常标准时，能及时发出声光报警，同时使主机自动降速或停车。

目前，在船上所采用的油雾浓度监视报警器种类繁多，但工作原理相近。Graviner Mark5型油雾浓度监视报警器是应用较多的一种，它以单片机作为监视报警器的核心部件，对曲柄箱油雾浓度进行检测、监视、显示、报警及对主机进行安全保护。与用常规电路组成的油雾浓度监视器相比较，它取消了许多机械旋转部件，大大提高了监视报警器工作的可靠性。同时，它采样准确、执行速度快，并有较强的自检功能，是现今较为先进的一种曲柄箱油雾浓度监视报警器。本节以Mark5型油雾浓度报警器为例说明其工作原理。该监视报警器主要是由采样切换电磁阀、油雾浓度测量单元、显示报警单元及控制电路等部分组成的，这些单元均装在一个控制箱中。

在控制箱的下部有十个采集曲柄箱油雾气样的采样管接口（在使用中接几根采样管视主机的缸数而定），一个清洗空气（压力为0．1MPa）管接口和一个排气管接口，还有两根3 m长的电缆，一根用于接电源，另一根用于监视报警器的输出。

在控制箱的显示板上有三个状态指示灯，即SYSTEM ON（系统接通电源时亮），名左

天

伟

学

号

：SIMULATION MODE（系统模拟运行时亮），TEST（对系统进行测试时亮）。有四个报警及故障状态指示灯，即AVERAGE ALARM（发生平均浓度报警时亮），DEVIATION ALARM（发生偏差浓度报警时亮），FLOW FAULT（系统不能正常采样时亮），OPTICAL FAUILT（光学系统有故障时亮）。此外，还有三个操作按钮，即SELECT（选择采样显示点按钮），在正常运行时，若按下该按钮，则系统只检测现行采样点，并显示其油雾浓度；TEST（测试按钮），对系统进行测试时要按下此按钮：RESET（复位按钮），该按钮用于系统复位，当监视报警器某些预选参数需要重新调整时，参数调整后要按下此按钮，以确认所调整的参数并重新启动系统，使系统恢复到正常运行状态。在面板上还有一个液晶显示器，用来显示采样点和曲柄箱的油雾浓度。不过该显示器不是直接显示采样点油雾浓度的具体值，而是显示其浓度相当于报警浓度设定值的百分数。

1、气样的采集与测量

各曲柄箱油雾气样采集与测量单元的工作原理如图5-3-2所示。该单元共有11个两位三通电磁阀，其中有10个电磁阀分别采集各曲柄箱的气样，该系统最多可检测10个缸的气样，如果是6缸柴油机，只用其中的6个电磁阀，空4个不用。另一个是清洗空气电磁阀，压缩空气通过该电磁阀清洗测量装置。系统在正常运行期间，单片机轮流使各采样点电磁阀通电，通电的电磁阀（如图所示采样点1的电磁）左位通，该缸曲柄箱油雾气样在抽风机作用下流经测量室，其他点的采样电磁阀断电右位通，曲柄箱气样在抽风机作用下经旁通管路直接排出而不经测量室。

测量部分由测量室、光源和光电池组成。光源接通电源以后将发射一束光强不变的平行光并照射在光电池上，当流经测量室的待测气样油雾浓度变化时，其气样的透光程度发生变化，即照射到光电池的光强也发生变化，光电池输出的电流大小与接收到的光强成一定的函数关系，该电流信号经电流／电压转换并经变增益放大后送至模数（A／D）转换器，把与油雾浓度相对应的电压信号转换成数字量送入单片机。单片机先把所测量到的各缸曲柄箱气样油雾浓度值加在一起除以缸数，得到一个平均浓度值并存入RAM中。以后每检测一个缸的曲柄箱气样油雾浓度值，就与平均浓度相比较得到一个偏差浓度值，并用新的浓度值取代原先所检测到的该缸气样的油雾浓度值，算出一个新的平均油雾浓度。这样每检测一个缸的曲柄箱气样，就能得到两个值，即偏差浓度值和平均浓度值，单片机再把这两个值与报警设定值相比较，不管平均浓度值达到平均浓度报警值，还是偏差浓度值达到偏差浓度报警值，都将在液晶显示器上显示（显示值为100％），并发出声光报警，同时向主机的安全保护系统送一个故障降速或故障停车信号。

在正常运行中，单片机定时使清洗空气电磁阀通一次电，电磁阀通电后左位通，来自气源的压缩空气经该阀左位进入测量室。该压缩空气一方面对光源、光电池及测量室进行清洗，防止光源和光电池被油雾污染而影响测量精度，另一方面，压缩空气对测量单元还能起到冷却作用，提高光源和光电池的使用寿命，也能防止光电池因温度升高而产生的特性漂移。除此之外，测量单元要检测一次空气的油雾浓度，该值此时应该为零，如果不是零，则看一下与原零点偏差有多大，若偏差不大，则以新得到的浓度值为相对零点并取代原零点，若偏差较大，系统则认为光源或光电池污染严重，清洗无效，OPTICAL FAULT灯亮，发出报警并终止采样。

以单片机为核心所组成的Mark5型曲柄箱油雾浓度监视报警器的电路是比较复杂的，为了叙述方便，我们把这个电路分成测量电路、输出电路、显示报警电路和系统测试电路等，分别加以介绍。该电路采用110V或220V交流电源（任选），经内部变压、整流和稳压后得到5V电源Ve，作为各集成电路电源。

2、测量电路

测量电路的主要作用是，通过测量单元对各缸曲柄箱气样的油雾浓度进行测量，并转换成相应的数字量输入单片机。测量电路的工作原理如图5-3-3所示。

运算放大器IC6／3的输出u20送至由多路模拟开关IC9、电阻网络R33一R39及IC6／2所组成的数字控制型变增益放大电路，该电路的作用是对电压信号u20进行线性化处理（由程序控制）并进一步放大以达到A／D转换器IC7所要求的输入信号的范围，其增益的改变是随油雾浓度的改变而改变的，如浓度增加时u20降低，当u20降低到某一数值时，在单片机控制下，该电路能自动把放大倍数提高上去，当气样油雾浓度接近报警值时，其放大倍数是最大的。这样在油雾浓度较高时可以提高对油雾浓度的分辨率及测量精度。变增益是由IC9中4个模拟开关的断开或闭合来实现的，而这4个模拟开关的断开或闭合是由单片机控制的，因此称为数字控制型变增益放大器。若这4个开关全部断开，则IC6／3的输出u20直接接在IC6／2的同相端，其反馈电阻也最大，变增益放大器的增益最大，这相当于油雾浓度接近报警值情况。若4个开关全部闭合，这时u20要经R39与R33、R34、R35并联接地的等效电阻值的分压后才能接到IC6／2的同相端，其反馈电阻是R36与R38并联。这样，变增益放大器的增益是最小的，它接近油雾浓度为零的情况。如果需要变增益，单片机由I/O口0输出四位二进制数送至锁存器IC8的D4～D1端，同时单片机由04端送出一个脉冲信号，把D4～D1端的数据锁存在IC8中并直接由Q4～Q1端输出，使相应的模拟开关断开或闭合。若为“1”信号则使开关闭合，“0”信号则使开关断开，那么Q4一Q1全为“0”时增益最大，全为“l”时增益最小。这4个开关状态的不同组合，就能使变增益放大器得到16种不同的增益。如果单片机由I／O口0输出的信号03～00为0101，同时由04端输出一个脉冲信号，则电阻R33、R34接地，而R35和R38保持开路，这时变增益放大器就固定一个相应的增益。

变增益放大电路的输出u41接到A／D转换器IC7的一个输入端I6。IC7有8个模拟量输入通道，1个串行输出端COMP，单片机由I／O口0的02～00位输出地址码A2～A0来选中8个输人通道中的1个通道，IC7对被选中的输入通道的模拟量进行A／D转换，其中I6端连接的就是反映曲柄箱油雾浓度值大小的模拟量电压信号。系统在正常运行期间，单片机轮流使采样点电磁阀通电，这样每个缸曲柄箱的气样就会轮流经过测量室，u41就会轮流反映各缸曲柄箱气样的油雾浓度值。比如，单片机使1号采样点电磁阀通电后，1号缸曲柄箱的气样流经测量室，u41就反映了1号缸曲柄箱油雾浓度值并送到IC7的I6端，同时单片由05端输出一个起动脉冲接在IC7的RS端，开始对该模拟量的电压信号进行A／D转换，当单片机从IC7串行口COMP接收信息时，首先搜索起始位，接收到起站位后，接着串行输入转换完成的数字量，最后接收到停止位时，说明该数字量已输入完毕并存在RAM的相应单元中。接着，单片机使2号采样点电磁阀通电，适当延迟后由05端输出起动脉冲，对2号缸曲柄箱油雾浓度值的电压信号进行A／D转换，如此轮流进行下去。I4端接压力开关SW6的状态信号。单片机要定时使清洗空气电磁阀通电用压缩空气清洗测量单元，这时压开关SW6应闭合，I4端电压降低，这是正常的，如果此时SW6仍保持断开状态，则I4端持高电压，单片机输入该电压对应的数字量以后判断出压缩空气未进入测量单元，即未执行清洗程序，单片机会发出FLOW FAULT报警并停止采样。I1接由电位器R23调整的偏差浓度报警设定值，调到MIN（最小位）其偏差浓度报警值是0.5mg／L。I2端接由电位器R27调整的灵敏度选择位，关于灵敏度选择细节在后面叙述。I3端接由电阻R20和R19分压的准电压值用于对A／D转换器的自检程序，单片机定期输入这个电压值对应的数字量以确定A／D转换器工作是否正常。REF端接由R15和R17分压的固定电压，作为A／D转换器的参考电压。

图中单片机I／O口0的02～00端输出的信息，到底是作为IC7 A／D转换器地址译码器的地址码A2～A0来选择输入通道并进行A／D转换，还是作为IC8锁存器的数据端03～01来进行变增益，取决于单片机由04或05哪一端输出脉冲信号，因此02～00的用途是不会发生混淆的。

该系统在正常运行时能够检查出采样电磁阀的故障。其过程是这样的：电磁阀在通电时，如果正常，则电磁线圈中流过的电流应有一定的范围，电流过大或过小都表明电磁阀不正常，电流过大很有可能是阀芯没有吸上或线圈匝间短路，如果电流过小或无电流很可能是线圈断线。电磁阀线圈通电时，其电流由电阻R2来检测，并经变压器、整流电桥和稳压滤波后变成与线圈电流成比例的直流电压信号，该电压信号经过由IC6／

1、D5、C6及IC6／4构成的采样保持电路送到A／D转换器的I5端进行A／D转换，由单片机执行程序判断电磁阀是否有故障，若有故障将发FLOW报警，停止采样过程。在采样保持电路中，IC6／l与D5是利用运算放大器的开环高增益来改善二极管D5的非线性及消除不灵敏区，只要IC6／l的输入端有较小的电压，D5就会导通，一旦D5导通，则运算放大器1C6／1将工作在电压跟随状态，与此同时对电容C6充电，充电电压值的大小就代表线圈电流的大小，经跟随IC6／4送至A／D转换器1C7的I5端进行模数转换。由于电磁阀是轮流通电的，因此对下一个电磁阀进行检测之前，必须消除前一个电磁阀的采样电压值（C6上的电压大小），为此单片机从48端输出高电平信号时，晶体管TR1导通，为电容C6提供了快速放电回路，而在采样过程中，46端为低电平信号，晶体管TR1截止，采样电路处于采样及保持阶段。Mark5型在正常运行时，继电器RL12通电，因此触头RL12－1是闭合的，为电磁阀线圈提供电源通路。

3、采样电磁间控制电路

采样电磁阀控制电路的作用是，其输出使10个采样电磁阀轮流通电动作，以使每个缸曲柄箱气样流经测量室，并对其油雾浓度进行测量，同时要定时使清洗空气电磁阀通电，以便清洗测量单元。采样电磁阀控制电路的工作原理如图5-3-4所示。图中SOL1 AIR是清洗空气电磁阀，SOL2 CH1～SOLll CH10是10个采样电磁阀。RL1～RL11是中间继电器，由单片机控制其通断电，通电的继电器常开触头闭合，其相应的电磁阀通电动作。如当单片机I／O口17端输出低电平时，经反相驱动器IC10／8输出高电平，继电器RL1通电，其常开触头闭合，清洗空气电磁阀SOL1 AIR通电对测量单元进行清洗，当l7端输出高电平时，清洗空气电磁阀断电，停止对测量室的清洗。

IC2是译码驱动器，单片机由I／O口4的43～40端输出的四位二进制数送至IC2的DCBA端，经译码后分别由IC2的0～9端输出高电平或低电平。如当DCBA＝0000时，只有第0输出端为低电平，其他输出端为高电平，这样只有RL2继电器通电，其常开触头闭合，电磁阀SOL2 CH1通电动作，对1号缸曲柄箱气样的油雾浓度进行测量。同理，当DBCA=0011时，只有输出端3为低电平，RL5通电，电磁阀SOL5 CH4通电，对4号缸曲柄箱气样的油雾浓度进行测量。其余依此类推。

图中开关SW1是采样点数选择开关，根据柴油机缸数其采样点数可在4至10之间进行选择，在SW1开关组中共有八个开关，分为两组，l、3、5和7四个开关状态与单片机I/O口5的50～53端相连，另一组2、4、6和8四个开关状态接在IC1的12～15端。在选择采样点数时，SW1中两组开关中的相对应的开关状态应该是一样的，假定开关闭合时为“1”，断开时为“0”，则其开关动作规律符合8421码，例如该监视报警器用于6缸柴油机，其采样点数就是6，我们必须把开关SW1打到“6”位，这时一组开关中的7—

10、1－16之间要断开，5—

12、3—14之间要闭合，另一组开关中的相应开关8－

9、2—15之间断开，6—

11、4－13之间要闭合，这样单片机就知道只测量6个缸曲柄箱的气样，即轮流动作电磁阀SOL2CH1～SOL7 CH6，而其他电磁阀空着不用。若采样点数为8，我们必须把开关SW1打到“8”位，这时一组开关中的7－10闭合，5—

12、3—

14、1一16断开，另一组开关中8—9闭合，6—

11、4—

13、2—15断开，这样单片机就知道只测量8个缸曲柄箱的油雾气样，即轮流动作电磁阀SOL2 CH1～SOL9 CH8，而其他电磁阀空着不用。

IC1选择输出器，共有16个输入端0－15，l个输出端OUT。DCBA端为选择控制端，由单片机通过程序提供选择的信息，这四位二进制数可决定由哪个输入端输入信息，并经OUT端由单片机输入，如DCBA=0000时，单片机将读人IC2输出端0的状态。IC1电路共有四个作用：其一是确定偏差报警时是否要延时，当DCBA=1010时，由IC1的输入端10输入两种可选择的状态，若为“l”时，偏差报警不延时，若为“0”时，偏差报警需要延时。其二是检查IC2的输出状态是否正确，即检查IC2输出的状态与所执行的程序是否一致。如单片机在执行测量1号缸曲柄箱气样油雾浓度而向译码驱动器IC2输出DCBA=0000时，同时也使IC1的DCBA=0000，这样，单片机将读入IC2输出端0的状态，并检查该信号是否是“0”状态，是“0”则认为电路无故障，动作正常，否则认为电路有故障。其三是检查采样点数选择开关的设置是否正确，如把选择开关SW1设定在“6”位，这时单片机I／O口5的52和51为低电平，53和50为高电平，单片机通过输出信息送至IC1的DCBA端，使DCBA=1100～1111，分别读入IC1输人端12～15的状态，并与50～53状态相比较，若发现这两组开关的状态不完全一致，则说明开关SW1的设置不正确，将发出报警请求重新设置。其四是油雾浓度过高需要主机降速运行时，检查单片机是否已把这个降速信号准确地送出。如果这个信号已经送出，测量点113是“l”信号；如果没有发故障降速信号，测量点113是“0”信号。当油雾浓度过高而输出主机故障降速信号的同时，再输出一个数字量使IC1的DCBA=1011，读人输入端11的状态，如果该状态为“0”，说明故障降速信号未送出，可能电路有故障。

4、报警和显示电路

报警和显示电路的工作原理如图5-3-5所示，图中IC10是反相驱动器，单片机I／O口1的10～13输出端经反相驱动器IC10分别接控制箱面板上的4个报警指示灯D11～D14，如光振荡电路学系统有故障，单片机的10端输出“0”信号，经IC10反相为“1”信号，发光二极管D14亮，即OPT1CALFUALT灯亮。单片机输出端16的输出信号经反相驱动器IC10接主报警继电器RL14，该继电器正常时通电，报警时断电。当曲柄箱油雾浓度过高时，单片机的1端输出“0”信号，经IC10反相输出高电平，一方面使故障降速继电器RL13通电，使主机降速运行，另一方面使与之相连的电压比较器（图中未画出）翻转成“1”信号，经测量点113，由图5-3-4中的IC1读人单片机，据此，单片机可判断是否已把故障降速信号准确送出。

单片机I／O口0的06和07端输出曲柄箱油雾浓度值和采样点序号并送至显示单元。显示器分上下两层，上层显示油雾浓度达到报警值的百分数，下层显示采样点序号，图示的现行位置表示正在检测3号缸曲柄箱油雾浓度，其浓度值为报警设定值的70％。图中振荡器的作用是为显示单元的正常工作提供扫描信号。若振荡器有故障，如停振，则显示器无法显示油雾浓度值，为确定振荡器的工作是否正常，该系统专门设有一个自检电路。通常按复位按钮RESET以后，IC16的Q0输出“0”信号，经IC10反相以后使继电器RL12有电，在系统运行期间，若多谐振荡器停振，则Q0输出“1”信号，继电器RL12将断电报警。关于振荡器自检电路及液晶显示器的详细工作原理，这里不再详述。

5、系统测试电路

系统测试电路的工作原理如图5-3-6所示。该电路的下半部分是用来检测抽风机工作是否正常的。IC5是光电耦合元件，抽风机的旋转轴处于光电耦合组件之间，因其转轴的特殊形状，当风机旋转时，使得发光管与接收管之间被周期性遮挡，当接收管能够受到发光管照射时处于导通状态。D3和D4之间相当于短路，即D3为低电平，当接收管受到遮挡，接收不到发光管照射时处于截止状态，D3和D4之间相当于开路，D3为高电平，因此，抽风机在运转时，D3的电平就会发生高低变化，其变化速度与风机转速一致。该高低变化的电平信号，通过电容C18耦合经二极管D6向电容C7充电，D3为高电平时是充电过程，D3为低电平时，C7经R50放电，充电快、放电慢，风机转速越高，电容C7两端电压越高，该电压信号送至电压比较器ICll／3的反相端，而同相端接稳压器IC3输出的标准信号，当风机转速高到一定值时，ICll／3输出为低电平信号，单片机由14端输入该低电平信号后，认为风机工作正常，若风机转速低于某一转速时，ICll／3将翻转输出高电平，单片机输入该信号后，认为风机转速过低，不能进行正常采样，会发出FLOW FAULT报警。

系统测试的目的是检查该监视报警器的各种功能，如报警指示灯、声光报警等工作是否正常，要对系统进行测试必须按测试（TEST）按钮。在测试过程中如果产生动作（报警指示灯亮，发声光报警），说明该监视报警器功能正常，如果不是这样，要按说明书给出的步骤检查故障。

测试结束后，要使系统恢复正常的运行状态，必须按复位（RESET）按钮SW3，一方面单片机片脚39（RESET）端输入一个负脉冲，撤消报警状态使单片机复位，另一方面继电器RL16断电，触头RL16一1断开，撤消继电器RL16的自保状态，同时触头RL16－2恢复（3－4）闭合状态，单片机57端输入高电平信号，撤消测试程序，而转为执行系统的正常运行程序，F2点接地使光源灯接通电源发出光束，抽风机检测电路恢复正常工作状态。如果要遥控测试系统时，只需按下虚线框左边的TEST按钮，继电器RL15通电，触头RL15－l闭合自保，触头RL15一2由（6一7）断开合于（6－8），其测试动作与前述完全相同，但复位略有不同，按虚线框左边的RESET（复位）按钮后，只能使继电器RL15断电而不能直接使单片机复位，必须再按控制箱上的复位按钮SW3才能使单片机复位。

6、报警设定值的调整

该监视报警器对曲柄箱油雾浓度有两种报警形式，即平均浓度报警（AVERAGEALARM）及偏差浓度报警（DEVIATION ALARM）。平均浓度报警是指当各采样点的平均浓度超过设定值时所发出的报警；偏差浓度报警是指当某个采样点的浓度高于平均浓度值并超过设定偏差时所发出的报警，显示器会显示报警点。平均浓度报警值的可调范围是0.3mg／L～1.3mg／L，平均浓度报警值是通过灵敏度电位器SENSITIVITY来调整的偏差报警是通过电位器DEVIATION来调整的，其可调范围是0.05mg／L～0.5mg／L。若偏差报警设定值设定为0.05mg／L，则某采样点油雾浓度在平均浓度的基础上加0.05mg／L以上就会发出偏差浓度报警。同样在发偏差浓度报警前，要用清洗空气清洗一次测量单元，以确定不是光源与光电池的污染而引起的，发偏差浓度报警时，停止采样，DEVIATION ALARM灯亮，主报警继电器通电发主报警信号，并发出主机降速运行的指令。

三．轮机自动化学习心得体会。

轮机自动化作为轮机工程的一个重要学科，要求我们必须熟练掌握轮机自动化的基础知识、主机遥控系统的工作过程及特征等。这就增加了其学习的难度，使得我们在学习的时候必须要掌握更多的知识、投入更多的精力。轮机自动化以轮机自动化基础知识为基点，结合了气动、电动、液压、电气等方面的知识，综合一体，在学习时，要有较强的逻辑能力和数学基础，从局部入手，在分块学习的基础上掌握整体，学习难度很大。只有较为全面扎实的基础知识、较好的逻辑思维能力、较为广泛的理论联系，我们才能更好地学好轮机自动化。在学习的时候，要不畏困难、迎难而上，由局部到整体、综合联系，多用心、多思考，分析各部分的功能及特征，联系整体，努力学好轮机自动化。个人认为，在学习中要注意从局部到整体、各个击破，理论联系实际。具体要求有以下几点： 1.有扎实的数学基础及逻辑思维能力。2.有扎实的轮机自动化基础理论知识。

3.对轮机自动化有一个较为全面清晰的概念，了解机舱常用的自动化控制系统的功能及特征。

4.能根据各个自动化控制系统的框图分析系统的工作流程及特征。

5.注重与其他相关学科的联系，把所学的知识揉合为一个整体，通过交叉学习更好地掌握轮机自动化的相关知识。

6.注重理论联系实际。将所学的知识与实际的自动控制系统结合起来，从理论到实际，将所学知识应用到具体的自动控制系统中；与此同时，在实践中发现问题，并通过理论知识解决，使我们掌握更为扎实的理论知识，从而更好地学习轮机自动化知识。

随着科学技术的发展，轮机自动化程度越来越高，集成化越来越强，自动化系统可根据采集到的数据自动做出相应的判断、行动。极大的减少了轮机值班人员的工作强度。但另一方面，众所周知，任何一个设备、系统都有出现故障的可能。自动化系统出现故障后，有时反应出的问题不是自动化系统本身．而是设备，导致整个系统不能运行，设备不能工作。会严重影响船舶适航性能等等。如果不能及时处理判断。就会耽搁船期，甚至造成事故，后果不堪设想。而教材和老师讲的理论涉及正反馈、开闭环系统、8085工业cpu针脚功能、逻辑电路判断等内容，很多都是设计制造方面的理论问题，过于艰深繁复。让不少轮机人员产生畏惧心理。其实就本入以及同一些同行讨论总结在自动化船舶工作的经验，就是破除自动化管理中的神秘感。在实际工作中，从根本上来说自动化系统与我们原来做的工作一样，只是通过采集设备，如探头就好像我们的眼睛，自动读取温度、压力、液位等，然后通过集成电路，由工业电脑做出判断，再通过执行机构具体落实到轮机设备上。那么出现了报警后，我们就器要确认，可以到现场观察，依照原有经验做出判断。会不会是误报警?是监控系统问题?或者是轮机设备本身问题?或是相互之间连接问题?判断出问题后，对症处理就很简单了。自动化系统故障的处理判断并不艰深，只要轮机人员注意技术储备，平时熟悉系统，一旦出现故障，能够及时分析判断和排除。

我们轮机管理人员在自动化船舶遇到故障报警，首先要分清报警原因，确认是否误报。这在远洋航行的主机特别重要。主机在停靠码头时不使用，进出港和风浪中停车可能导致严重后果。远洋船舶机舱的高温、震动、海水盐雾等等都容易引起自动化元件元件或系统的故障。

随着自动化系统的采用，对轮人员的要求在原来动手解决问题的能力上增加了自动化方面判断分析问题的能力的内容。因为自动化系统集成化程度高，原件模块亿，系统标准化。故障处理相对简化了许多。而判断出故障位置、原因，会更难。所以要求轮机管理人员要学习自动化船舶的基本知识，特别是组成一个自动调节系统或自动控制系统的基本单元及其工作原理；要掌握各种不同的自动控制设备构造的共性及操作使用方法；要掌握机电一体化知识，对于电机人员而言应加强对机器知识的了解；对于轮机人员而言，应加强电的知识；对于轮机长而言，则既要精通“机”又要精通“电”(包括微型计算机知识)；要掌握在集控室监视和检查各种参数的一般方法，还要掌握在集控室通过模拟显示屏了解机电设备的运行情况。同时对机电设备上安装的自动化系统的采集元件、执行元件、控制单元以及它们的连接部分的位置、状态都要心中有数。

轮机自动化的发展现状及特征 篇3

1 轮机自动化在船舶中的应用

1.1 船舶设备运行控制自动化

船舶设备运行过程中的控制实现自动化, 可以对船舶各种设备的运行状态进行检测与控制, 一旦发现任何问题, 则可以自动采取相应的措施进行处理, 确保船舶可以正常运行。由于船舶设备运行控制自动化是实现轮机自动化的基础环节, 所以在轮机自动化过程中占据十分重要的地位。船舶设备运行控制自动化过程不仅是对单一的设备进行检测和控制的过程, 更是对多台设备组成的一个统一的系统进行控制和检测的过程。

1.2 维护维修自动化

维护与维修自动化是现代船舶工程中的一种必备技术, 维修维护自动化包括维修信息自动化、维修备件模式化两个方面。在当前的船舶工程中, 由于很多高科技设备的运用, 对各种设备的要求变得越来越高, 在日常的运营过程中必须要对船舶进行良好的维护, 才能确保船舶的功能能够应对各种日常工作。在轮机自动化过程中一个重要的过程就是实现维修维护自动化, 在日常工作中可以自行对船舶进行相应的维护和保养, 从而预防船舶的故障, 并且对船舶进行维护和保养, 应用维修自动化技术之后, 可以将传统的事后维修转变成为事前调节, 在很大程度上减少了船舶风险。另一方面, 由于轮机自动化的系统比较复杂, 其中使用了很多精密的电子器件, 这些电子器件的成本都比较高, 结构也比较复杂, 一旦出现问题, 会对整个系统产生较大的影响, 使得轮机自动化系统出现故障, 会带来比较严重的经济损失。因此, 加强轮机维护维修自动化技术的应用, 可以从根本上解决这一问题, 实现对船舶自身运行状况的检测, 对故障进行预防和控制, 从而确保船舶的安全运营。

1.3 船舶管理自动化

轮机自动化管理是以信息化为核心, 将故障检测功能、控制功能以及管理功能集为一体的一个过程, 轮机管理自动化在船舶中也有十分广泛的应用。自动化管理模式可以使得船舶的管理工作更加便捷有效, 同时可以使得船舶的其他系统积极发挥相应的作用, 比如船舶推进系统、船舶电力控制系统、船舶船桥系统、船舶监控系统等, 在自动化管理系统的协调下, 都可以实现各个系统的有序运行。

2 轮机自动化中的技术特征

在轮机自动化发展过程中, 自动化技术在船舶的各个设备以及系统中有十分广泛的应用, 对轮机自动化的可靠性要求越来越高, 随着现代船舶的发展, 轮机自动化设备越来越多, 对系统以及参数的控制要求也越来越高, 当前轮机自动化的技术特征主要有以下几个方面。

2.1 PLC技术

PLC技术即可编程逻辑控制技术, 是以中央处理器为核心, 结合计算机以及自动控制技术之后发展起来的一种工业控制器。PLC的可靠性、灵活性都较高, 因此在工业控制领域有十分广泛的应用, 近年来得到了十分迅速的发展。不仅可以实现对数字量进行控制, 还可以实现对运动、闭环等方面进行控制。随着自动化控制技术的发展, 船舶自动化的程度越来越高, PLC在船舶电站自动化、分油机自动控制、锅炉自动控制等方面都有了比较广泛的应用, 而且PLC技术在船舶辅锅炉自动控制系统、船用电力推进控制系统、船舶电站控制系统、船舶冷却水控制系统中都得到了十分广泛的应用。在自动化技术的应用过程中, 基于PLC的船用电力推进控制系统可以在保证原有控制系统的功能的基础上, 使得系统的可靠性不断提升, 而且随着各种制造工艺的发展, 可以使得一些功能部件的体积逐渐缩小, 设备的重量逐渐变轻, 能耗有所降低, 而且可以实现智能化以及模块化发展。另外, 还可以通过PLC控制系统自动检测、调节主要参数等功能, 实现对主要参数的控制和管理, 可以提高焚烧炉的燃烧效率以及燃烧质量。基于PLC的船舶电站控制系统对继电器系统和电子电路控制系统的线路复杂以及可靠性差的问题有了很好的解决。基于PLC控制的船舶自动化系统的可靠性主要取决于PLC, 可以通过改变PLC系统的组态来对整个控制系统的可靠性进行提升。

2.2 计算机控制技术

计算机控制技术是一种运用综合控制理论、各种仪器仪表、计算机对工业生产过程进行检测、控制以及优化管理的重要技术。计算机控制技术正朝着智能化、网络化以及集成化方向发展。以PC机为基础的低成本工业控制自动化将成为未来发展的主流, PLC也会实现向微型化、网络化以及PC机化方向发展。最新轮机自动化控制系统中都采用了计算机控制系统, 由于计算机控制系统的优点, 对轮机自动化功能的实现具有十分重要的意义。计算机控制技术中的数字化技术和总线技术、计算机控制策略在工业自动化过程中有十分广泛的应用, 总线技术实际上是各种信号线束的集合, 是模块与各种部件之间进行连接的信号通道, 也是一种互联现场设备与控制系统之间的数字通信网络。总线技术是计算机数字通信技术在工业自动化领域中深入发展的一个重要基础, 它的发展可以使得自动化系统结构发生重大的变革, 相比于传统的PLC及DCS控制技术系统而言, 具有一种不可比拟的优越性。基于现场总线的机舱自动化系统可以实现组态的灵活性以及数据传输的实时性和可靠性。此外, 嵌入式计算机控制系统在当前船舶自动化发展过程中也具有十分广泛的应用, 对这部分的研究也在逐渐加强, 随着嵌入式计算机控制系统逐渐成熟, 轮机自动化效率将会变得越来越高, 船舶行业的发展也会变得越来越迅速。

3 结语

近年来, 世界船舶工程的竞争变得越来越激烈, 我国是世界上的造船大国, 随着信息技术的不断发展, 船舶行业也要逐渐实现自动化, 轮机自动化是船舶工程发展过程中的一种主要的支柱和动力, 在船舶行业中有十分广泛的应用, 在未来的发展过程中还应该要对轮机自动化技术进行改进, 提升自动化技术水平, 促进船舶行业的不断发展。

参考文献

[1]党海.简析轮机自动化的发展现状与特征[J].科技风, 2014 (6) .

[2]闫克信, 王肖英.关于轮机自动化的发展现状与特征分析[J].企业导报, 2012 (4) .

轮机自动化 篇4

学习情境泛指一切作用于学习主体, 并能引起学生产生一定情感反应的客观环境。建构主义学习理论认为:学习是学生主动的建构活动, 学习应与一定的情境相联系。学习情境是项目教学的重要组成部分, 在我院进行国家骨干高职院校建设过程中, 积极倡导基于工作过程的职业教育课程理念和课程开发, 校企合作、工学结合的理念已深入人心。《轮机自动化》是轮机工程类专业的专业主干课程。通过学习, 使学生具备相关职业应用性人才所必需的自动化技术标准、规则等有关知识和设备调试、自动化设计、自动化操作等技能。《轮机自动化》学习情境设计是对典型工作任务进行资源分析和教学过程的处理, 从典型工作过程确定实际工作任务, 转化成教学工作任务, 把工作领域经过优化后转变为学生的学习领域。支撑轮机自动化设备调试员岗位所需要的知识、能力和职业素质。

二、《轮机自动化》学习情境设计与项目开展

我们应以职业标准为依据, 职业素质为核心, 基于工作过程和工作任务的岗位、工艺流程的不同, 再考虑学院教学资源、教师和高职学生等实际情况的条件, 进行学习情境设计。

1. 学生学习动机的有效激发。

教师必须用情感激发学生的学习欲望, 这是有意义学习的情感前提。学习情境的创设要符合学习者的特征。学习是个性化的行为, 为了让学生能够体验真实的企业生产环境, 将课堂教学设在实训室进行。船舶动力装置专业的高职学生的学习能力相对好一些, 学习态度积极, 容易调动其积极性。在《轮机自动化》教学设计与实施过程中, 把理论教学与实践操作融为一体, 创设学习情境在实际工作岗位上制作产品, 遵循高职学生认知学习的客观规律和心理特点, 应用“资讯→决策→计划→实施→检查→评估”的完整步骤, 同时考虑项目任务的实用性、趣味性、可操作性, 把握教学内客、教学目标, 关注学生隐性知识的牵引, 激发学生的学习动机, 拓展知识结构框架, 理顺学习任务的难度层次。通过“做中学”, “学中做”的工学结合教学实践模式, 让学生掌握专业能力、方法能力和社会能力。

2. 学习情境设计流程。

学习情境是典型工作任务所包含的职业信息在教学过程中的体现。学习情境设计的任务主要包括:为学习情境设计具体的学习任务, 确认其与其他学习情境的界限, 详细描述学习任务, 确定教学时间, 确定学习目标及评价标准, 确定具体的学习内容, 确认教学条件和环境要求, 如场地、人员、设备和学习资料, 设计教学方案, 确定每一个具体的教学环节, 可用“教学流程”的形式描述整个教学过程 (表格或图形) , 内容包括专业能力和关键能力、教学方法和组织形式、可能出现的突发事件和可供选择的教学媒体与学习资料等。在学习领域中, 从船舶企业的典型工作任务中选择合适的载体非常重要, 基于工作过程导向的课程开发基本步骤是:工作任务分析—行动领域归纳—学习领域转换—学习情境设计。学习情境设计通过选择合适的载体来分担能力, 使学习情境与工作任务相结合。通过对多家大中小型船舶企业调研, 与企业专家和技术能手以及兄弟院校同行的交流, 按照企业典型岗位工作过程进行工作能力分析, 明确岗位核心能力和具体要求。分析和设计船舶企业的工作过程, 设计合适的载体来承担教学任务, 在完成工作任务的过程中提炼, 根据载体设计若干具有学习目标的学习情境, 分担目标, 保证高职学生完成学习目标。总结成为高职学生的学习型任务。在全面了解船舶企业生产特点并依此来设计典型工作任务的过程中, 重新设计《轮机自动化》课程, 实现学习与行动的一体化, 把知识点穿插于工作任务执行过程。按照“岗位—工作过程—岗位能力—核心能力—核心知识”的思路, 构建符合岗位核心能力培养要求的课程教学内容。根据内容需要选择教学场所, 10-15人为1组。教师用典型岗位船舶辅机安装与调试工作任务和相应的技能点, 设计、整理、提炼设计适宜教学的工作任务, 在各个工作任务中, 从船舶企业中寻找合适的载体用以承担教学环节, 选择载体设计各种学习情境, 加强对评价实施的重视。根据典型工作任务对技能与知识的需求, 把握生产任务流程, 将技能与知识融入任务中, 从学生拿到工作任务图纸到制定工艺过程, 对船舶企业的生产工艺、生产管理、加工方法进行学习研究。教师将评价放在对产品的质量检验和跟踪阶段。学生达不到要求, 就要重新制定工艺路线。

3. 需要注意的问题。

在课程安排上, 以船舶企业典型的工作任务为导向来开发、设计思路, 构建《轮机自动化》学习情境的课程体系, 摒弃以知识传授为主的教学方法, 以工作任务为中心, 以组织课程内容, 实现轮机自动化教学情境与企业真实场景对接。采用学生个人和小组协作的行动导向教学方式, 不论任务设备安装和系统调试的复杂程序如何, 都要经过资讯、决策、计划、实施、检查和评价全过程, 使学生在完整辅助机械设备安装、拆装与调试行动中进行思考和学习, 达到学会学习、学会工作, 培养方法能力的目的。在《轮机自动化》教学过程中, 融合相关职业资格证书对知识、技能和态度的要求, 每个项目的学习都以典型产品为载体设计的活动来进行, 突出对学生职业能力的训练。在教学过程中, 通过校企合作、工学结合, 利用校外教学性实习基地和校内生产性实训基地等学习资源, 为学生提供丰富的实践机会, 提高高职学生的学习能力和实践能力。通过过程评价与结果评价相结合、理论与实践相结合的方式, 重点评价学生的职业能力。学生成绩评价采取学生自评、小组评价、组间评价、教师评价相结合。分项目考核, 兼顾学习过程和项目终结考核, 融入企业岗位考核标准和内容。对于课程教学评价则侧重社会评价行为评价 (在工作中是否使用了新学到的东西) 、产生的效果 (职业教育培训为企业带来什么影响) 。

学习领域的课程要通过多个学习情境来实现, 学习情境设计是课程开发的核心环节。源于职业而又高于职业的高质量的学习情境能够满足应用型技能人才培养需要, 按照国家骨干高职院校的要求构建《轮机自动化》课程体系, 笔者只是从学习情境的设计出发, 对实际教学工作中的经验进行总结。在今后学习情境实施过程中, 具体如项目评价指标调整, 引入行业标准、学时分配和教学场地的合理安排使用等, 有待于深入的摸索研究。

参考文献

[1]李学锋.基于工作过程导向开发高职课程的“3343"模式[J].中国职业技术教育, 2008, (19) :32.

[2]解存凡.以工作过程为导向优化学习情境设计[J].现代教育科学 (中学教师版) , 2011, (5)

轮机自动化 篇5

关键词：适任证书,轮机自动化,有效培训,策略

随着船舶大型化、现代化以及微机控制技术的高速发展, 轮机自动化也得到了长足的发展。同时, 由于微机控制技术高速发展, 轮机自动化更新换代越来越快, 管理人员掌握它们的难度也越来越大。这就要求轮机管理人员必须具备较高的文化素养及分析问题、解决问题的能力, 以适应对轮机自动化系统的管理。《中华人民共和国海船船员适任考试、评估和发证规则》规定了3000k W及以上船舶大管轮、二等750-3000k W船舶大管轮, 轮机自动化为必考课目。这是从制度上保证轮机人员自动化素质的重要举措。

“轮机自动化”是大管轮适任证书考试中最困难的课程, 甚至有船员因轮机自动化屡考不过而放弃大管轮升职考试。“轮机自动化”涉及的内容极其广泛, 包括自动控制基础理论、电子技术 (模拟、数字逻辑电路) 、自动化仪表、气动及电动控制系统等许多方面的内容, 要求有较扎实的基础理论功底、较宽的知识面及灵活的分析问题的能力。如何通过考前的短期培训使学员们不仅顺利通过适任证书考试, 而且还掌握学习轮机自动化课程的方法和分析思路, 为进一步学习、研究轮机自动化打下了较扎实的基础, 使其任职管理自动化设备具有信心和知识的保证, 是我们研究的出发点。我们从了解大管轮学员轮机自动化素质现状及对培训的目标企盼入手, 在此基础上明确培训教学目标, 并设计了一套能适应学员特点的培训教学方案, 经实施取得了非常满意的培训教学效果。学员不仅一次通过率高, 而且具备了继续学习的能力, 以适应轮机自动化的高速发展。

一、学员轮机自动化基础现状及存在问题

1. 学历低、基础弱

参加大管轮考试培训的学员, 具有大专学历约占65%, 中专学历约占35%;学校毕业年限从6年到17年, 平均达12年。在学校学习期间, 由于三管轮大证考试不考轮机自动化课程, 学习课时较少且把精力放在了其它适任证书考试课程上, 学生学的时候就没学懂, 为应付考试, 死记一些概念, 到如今已无多少印像了, 感觉跟没有学过一样。也有极少部分学员没学过自动化课程, 对学习轮机自动化所需要的电子技术基础也了解甚少。学员对轮机自动化课程有神密感, 甚至还有恐惧感。

2. 接触少、缺经验 (认识)

学员虽在船舶上工作多年, 但缺乏自动化设备的感性认识及管理经验。在该期学员中有62%在远洋船上工作, 在自动化程度高的船上工作过的学员, 虽然知道哪些设备、装置、参数是自动控制的, 但其中的原理、性能特点却从未探究过。有些学员其所工作过的船舶是早年建造的, 自动化程度较低, 对自动化概念了解甚少不多。更有少数学员主要在拖船上工作, 从未接触过自动化设备, 对自动化的知识、概念更是了解甚少。

3. 考题多 (宽) 、难度大

轮机自动化题库中共有4000多个单项选择题, 且每年都有至少10%的新题充实到题库, 题目涉及的知识点宽且题目具有较大深度和难度。为应付考试, 背题库, 但学员中的大部分对“背”已不再具有年龄优势, 即使靠“背”通过了考试, 对日后的轮机自动化设备管理并不能产生积极的指导作用。因此, 他们在培训之前的感觉是困惑、盲然。

二、轮机自动化考前培训教学目标

考前培训目标是:具有较扎实的自动控制理论的基础知识;建立完整的自动控制系统的概念;掌握机舱典型自动控制系统 (包括主机遥控系统、机舱监测与报警系统、船舶电站自动化系统) 的功能原理、特点和使用维护管理要点;具有适合轮机自动化设备及系统的分析思路和解决实际问题的能力;具有继续学习轮机自动化新知识的能力。

三、有效培训策略

为达到设定的培训教学目标, 对教材及教学内容进行精心组织, 特别是采取对教学过程进行精心设计 (从课前的有效准备到课堂的有效组织) 、对教学方法手段优化等措施, 以适合在职船员的实际。

1. 摆正“教材”和“题库”的关系

正确处理“教材”和“题库”的关系。部分学员认为培训的目的是通过考试, 在培训时间紧的情况下讲解一下题库能帮其通过大证考试就好了。如果按这种仅题库进行应试培训的话, 与学员背题库没有本质上的区别, 其结果是考完即忘, 自动化设备不敢管理、不会管理。但如果仅讲教材、照本宣科向学员灌输知识的话, 学员会觉得如进入云里雾里, 课后还是书看不懂、控制原理不会分析, 习题不会做且觉得无从下手。而将讲教材和讲题库割裂开来分别讲, 在有限的培训课时内无法完成且效果不一定能保证。为此, 笔者对教材和题库进行认真研读 (吃透教材、钻研题库、精心设计) , 把题库习题内容融入到相应的教材内容进行课堂教学, 按习题要求从不同角度、不同思路讲解、或设问让学员思考进而引导解决问题的方式来进行教学内容讲授, 使课堂教学内容更生动、丰富。这样既解决了培训课时紧、内容多的矛盾, 又使学员提高分析问题和解决问题的能力。教学中不仅讲解透彻、易懂, 更重要的是指导学员如何去阅读教材、如何着手分析系统原理、如何学习, 以此促进学员对可持续发展的理论知识和科学方法的掌握, 为终生学习打好基础, 为适应轮机自动化的飞速发展打下基础。

2. 教材及教学内容的组织、处理

教材选用与《中华人民共和国海船船员适任考试大纲》之《轮机自动化考试大纲》相适应的新版全国海船船员适任考试培训教材《轮机自动化》 (中国海事服务中心组织编审) 。

基于当前试卷的题型、组卷形式及采用机考模式, 考试大纲中的每个知识点都是必讲内容, 只是根据内容特点在教学中有精讲和略讲之分。对教材内容的处理, 主要是按内容的知识体系及认知规律在讲授顺序上作了调整, 教学顺序为:自动控制基础理论知识模块→气动自动化仪表知识模块→机舱典型辅助设备气动自控系统知识模块→数字电路及微机控制基础知识模块→机舱典型辅助设备微机自控系统知识模块→主机遥控系统知识模块→监测报警系统知识模块→自动化电站知识模块。实践证明, 以这样顺序进行教学时, 各模块间既有相对的独立性, 又使知识层次循序递进并环环紧扣, 方便理解和掌握。

对学员学习轮机自动化课程必备基础知识进行摸底, 并进行必要的补充。例如, 学员的电子技术基础知识普遍欠缺, 为使学员能顺利分析并掌握电动控制系统的控制原理, 笔者认为必须补缺。尽管不可能对所需的基础知识系统地进行讲授, 但可采取用到什么补什么、并力求使该知识完整, 且使学员能掌握。只要方法技巧恰当, 可达到事半功倍的效果。

实践证明, 通过适当地补充相应的基础知识, 不但没有浪费学员学习“轮机自动化”课程教学时间, 而是让学员对“轮机自动化”相关内容理解更透彻、掌握更牢固, 同时更重要的是让学员掌握了学习的思路和方法。

3. 教学方法

船员考前培训教学不同于全日制在校生教学, 特别是对于大管轮考前培训学员来讲, 他们已经历了机工、三管轮、二管轮的职务晋升, 在船舶机舱工作至少在5年以上, 对机舱各类设备的工作性能、特点已有充分的了解和熟悉, 对各自动控制装置、系统的控制功能也已有一定的感性认识。他们缺少的是对自动控制理论有一个完整的、系统的认识, 即是对“轮机自动化”缺乏完整的理论知识体系。为此, 在培训教学中针对不同的授课内容积极探索了相应的、行之有效的教学方法, 主要有讲授法、情境创设法、交谈互动法、引导法、反推法、对比法、归纳法等等, 在课堂中根据授课内容及现场即时状况灵活运用、不拘泥于某一种方法。这里主要介绍一下特别适合于船员学员的情境创设法、交谈互动法。

(1) 情境创设法。创设教学情境, 营造一种与教学内容相适应的课堂教学氛围, 使学生从情感上受到感染, 思想上产生共鸣。船员学员的优势在于在船上工作多年, 对自动控制对象 (设备) 、自动控制目的 (功能) 非常熟悉。教学中充分利用这种优势, 把他们引导到“船舶现场”, 营造一个他们现在仿佛就在设备旁边、产生一种非常熟悉而亲切的感觉 (情境) , 让他们在一个非常熟悉的环境条件下进行学习, 使他们在轻松愉快的情况下获得知识。例如, 在讲授机舱自动控制系统实例时, 通过询问, 你们工作过的船舶上 (某设备、参数) 是采用哪种类型控制方式?有些什么特点?问题会把他们带回到“船舶机舱现场”, 回忆自己所做过船舶采用的控制系统是哪种 (些) 类型、性能特点等。这时笔者就告诉大家我们马上要学的是××控制系统、功能特点是什么。由于学员对机舱典型控制系统的功能非常熟悉, 会积极地参与到课堂教学中来, 真正成为教学的主体。接下来引导学员弄清各功能是如何实现的, 以及功能原理, 并且指导分析方法, 以便课后进一步分析巩固及真正掌握。笔者把以学员为主体、教师起引导及指导的思想贯穿在整个“轮机自动化”课程教学的全过程, 并且充分利用学员对自动控制对象熟悉的有利条件, 巧设疑问, 巧设“悬念”, 简化难点, 达到了令学员非常满意的教学效果。

(2) 交谈互动法。课堂气氛是教学活动赖以发生的心理背景, 是课堂中一种群体综合的心理状态, 它直接关系到人的潜能的挖掘、课堂教学的成败。特别是船员学员, 他们已离开学校多年, 已不能适应高强度的、枯燥的课堂理论灌输。在课堂教学中, 营造一种宽松、愉快的课堂心理气氛, 让他们忘却了课程的难度、考试的难度, 学员的学习积极性、学习兴趣得到了充分的调动, 并有了一种快乐学习的情感体验、获得成就的满足。比如, 起初学员对NAKAKITA型燃油黏度控制系统电路图的原理分析无从下手、感觉非常难。实际上每条船上都使用燃油黏度控制, 学员对它并不陌生。课堂教学中采用与学员交谈方式让学员对燃油黏度控制过程、作用、目的有了全面的了解与回顾, 在此基础上再与学员一起分析NAKAKITA型燃油黏度控制系统的控制过程原理, 它就是实现:起动后的燃油温度程序控制、中间温度时轻—重油的自动转换;温度上限时燃油温度程序控制-黏度定值控制的转换。抓住了三个温度点即“低限温度”、“中间温度”、“上限温度”的“动作转换”, 整个电路工作原理的分析也就迎刃而解了。

当然, “教学有法、教无定法、教有多法、贵在得法”。培训教学过程中, 应根据讲授内容、课堂即时情况 (主要是学员的即时表现、即时反应) , 随机作出调整 (方法) , 使学员不单纯是听众、观众, 而是能紧跟老师的引导、指导成为课堂教学的主体。

4. 有效的教学手段

在教学中利用多媒体进行辅助教学。根据教学内容、教学思路、教学进程精心制作多媒体课件, 使教学内容与表现形式多样化、使繁杂的问题简洁化、抽象的问题具体化。通过运用图形、文字及各种动态播放形式来形象表达内容, 使学员对专业学科中的基本概念、原理不但能深刻理解还能举一反三。通过变换训练课题的条件或按要求进行引申, 创设问题情境, 引导学员探索专业知识间的科学规律, 训练思维, 培养思维品质。“轮机自动化”课程中有许多复杂的电路原理图分析, 常规挂图无法清晰的展示, 影响学员对电路原理的理解, 更谈不上能主动参与到教学过程中来。采用多媒体课件教学, 根据需要可以对原理图进行局部放大、标注注释、信号流程或行进路线标注等, 使电路“原理”能得到充分的展示, 便于学员的理解, 激发参与学习的热情, 教学效果和效率得到大幅提高。

总之, 在对大管轮“轮机自动化”课程的考前培训教学中对教学内容、教学方法、教学手段和技巧等进行全面的科学探索与实践, 取得了较好的效果, 学员不但顺利通过了国家海事局进行的适任证书考试, 而且提高了船舶轮机自动化设备的管理能力。

参考文献

[1]张世臣, 徐善林.轮机自动化[M].大连海事大学出版社, 2010.

[2]国家海事局.中华人民共和国海船船员适任考试和评估大纲[M].大连海事大学出版社, 2010.

[3]中国海事服务中心组织编审.船舶电气与自动化 (船舶电气) [M].大连海事大学出版社出版, 2012.

[4]殷志飞.《船舶电气设备》课程理论教学与实践相结合教学模式研究[J].青岛远洋船员学院学报, 2009, (3) .

轮机自动化 篇6

机车电动落轮机适用于各型铁路机车轮对与转向架的分离和组装, 满足铁路机车落轮要求, 是转向架检修的专用设备之一。

机车电动落轮机的升降驱动系统由一台起重电机、二个锥齿轮传动箱、四个蜗轮传动箱及弹性传动轴组成, 通过螺旋丝母、丝杠传动, 实现整体同步升降。

落轮机在使用过程中偶尔发生机械噪音、丝杠副中的丝母容易磨损、人工对丝杠涂敷润滑脂比较麻烦的情况。

机械噪音的发生部位是丝杠副旋合部位及传动变速箱中锥齿轮的啮合部位。

机械噪音的发生原因是丝杠副旋合部位的润滑方式仍沿用传统丝杠副的润滑方式即采用丝杠外部表面涂敷润滑脂, 但是因润滑脂在丝杠副经过时只是被挤向下部, 不能由表及里, 润滑效率低, 人工操作麻烦。

1 用途

机车电动落轮机的丝杠自动润滑机构用于对落轮机丝杠提供自动润滑, 大大降低了机械噪音和丝杠副中的丝母容易磨损情况, 减少了人工对丝杠涂敷润滑脂的麻烦。

2 功能与结构

落轮机丝杠自动润滑机构, 包括蜗轮传动箱体、设有润滑油道的蜗轮、设有润滑油道的螺母、橡胶O形密封圈、尼龙密封圈、油位螺母、加油螺堵, 构成了对丝杠的自动式稀油润滑。

丝杠自动润滑机构与蜗轮共用一个橡胶O形密封圈和尼龙密封圈, 形成了密闭的传动箱, 自动润滑机构内加注了润滑油, 落轮机 (升降) 工作时螺纹旋合部位总在润滑状态, 大大降低了机械噪音和丝杠副中的丝母容易磨损情况。

蜗轮传动箱体与丝杠螺母组件相互连接组成传动机构。

在蜗轮传动箱体上设有一个加油螺堵、一个油位螺母。

在蜗轮上设有一个流入润滑油的油道。

在螺母上设有四个流入润滑油的油道, 将在组装时与蜗轮上的一个润滑油道相通。

3 工作原理

落轮机丝杠自动润滑机构, 如图所示:蜗轮传动箱体1、加油螺堵2、蜗杆3、蜗轮4、尼龙密封圈5、丝杠6、螺母7、油位螺母8、橡胶O形密封圈9。

在蜗轮传动箱体1内, 蜗杆3、蜗轮4、丝杠6、螺母7相互连接组成传动机构, 由一个橡胶O形密封圈和尼龙密封圈, 形成了密闭的传动箱。

在蜗轮传动箱体1上设有一个加油螺堵2、一个油位螺母8。

在蜗轮4上设有一个流入润滑油的油道。

在螺母7上设有四个流入润滑油的油道, 将在组装时与蜗轮4上的一个润滑油道相通。

开启加油螺堵2, 向箱体内加注润滑油, 观察油位螺母8显示的润滑油量, 加注完成后关紧螺堵2, 箱体内装入了适量的润滑油。

当落轮机 (升降) 运转时, 在蜗轮传动箱体1内, 蜗杆3与蜗轮4的转动带动了箱体1内的润滑油通过蜗轮4和螺母7上的油道对丝杠润滑, 并使得丝杠总是处于润滑状态, 大大降低了机械噪音和丝杠副中的丝母磨损情况, 也减少了人工向丝杠涂敷润滑油的工作。

摘要：按照铁路机车检修试验的工艺要求, 已经具有了机车电动落轮机设备, 通过对该设备的运转过程中的研究, 设计了一种机车电动落轮机的丝杠自动润滑机构, 包括:蜗轮传动箱体、设有润滑油道的蜗轮、设有润滑油道的螺母、橡胶O形密封圈、尼龙密封圈、油位螺母、加油螺堵, 构成了对丝杠的自动式稀油润滑。此机构大大降低了机械噪音和丝杠副中的丝母容易磨损情况, 减少了人工对丝杠涂敷润滑脂的麻烦。

关键词：机车电动落轮机,丝杠自动润滑机构,设计

参考文献

[1]中国铁道出版社编.TB/T1839-2006机车电动落轮机[M].北京:中国铁道出版社, 2007 (03) .

轮机自动化 篇7

1 水轮发电机电气制动方法

目前电气制动都是清一色采用发电机定子绕组三相短路，并对励磁线圈通以适当的励磁电流以产生制动力矩的方法来实现的。

1.1 发电机定子三相短路电气制动

发电机定子三相短路电气制动，这种方法是已有的电气制动装置中应用最多的一种方法，也是最常见的制动方法，用三相开关将发电机定子短路，在转子绕组中通以适当的励磁电流，使发电机定子短路电流为额定电流的0.8～1.2倍，用定子绕组中的短路损耗实现机组制动。

该制动方法是基于同步电机的电枢反应原理。在机组与电网解列并将发电机转子灭磁后，合上三相开关ZDK将发电机定子短路，励磁电流由厂用电系统经整流后的外部电源供给。这样在定子中就流过了短路电流，该电流在定子绕组中产生铜耗制动力矩，其方向与机组的惯性力矩方向相反，电制动力矩以及机组的其它阻力矩一起作用使机组快速停机，从而保证机组推力轴承的安全。

1.2 发电机变压器单元高压侧短路电气制动

水电厂一般如无近区负荷，发电机端往往不设母线而采用发电机一变压器单元接线，它具有接线简单，操作方便，短路电流小等优点。对于这种接线可以在变压器的高压侧实施短路对发电机进行电气制动。

与定子短路制动一样，转速变化时短路电流也是基本不变的，因为变压器的感应电势与频率成正比，变压器的电抗也与频率成正比，故变压器的短路电流和损耗基本上不随频率而变化。而这时的短路损耗不但有发电机定子绕组的铜耗，还包括了变压器的铜耗，因而在相同的短路电流下发电机的制动力矩增加了，制动时间缩短了。单元接线中发电机和变压器的容量是匹配的，经查阅有关资料表明，同容量的发电机和变压器的等效电阻大致相同，因而可以使制动力矩成倍增加。

但在发电机一双绕组变压器单元接线时，采用升压变高压侧短路的制动方式，比发电机定子短路制动更具优越性，但这种方式可能是由于历史原因并未见有实际应用，笔者认为，进一步的研究和试验，是很有现实意义的。还应当指出，当发电机电压有母线，或升压变为三绕组(或自祸)变压器，或发电机为扩大单元接线时，不适用这种制动方式。

1.3 反接制动停机

发电机解列灭磁后，将励磁绕组通过灭磁电阻或直接短接，在定子绕组中通以负序低电压的三相交流电。

反接制动的效果明显优于定子短路制动，但在大容量机组上并未得到应用，这是因为产生反接制动功率需要较大容量的变电设备，厂用电一般负担不起，需要另外引接，增加了投资，安装也复杂。而这一制动方式对中小发电机却是可行的。

目前，电气制动只在为数不多的大容量发电机上应用，它应用于数量很多的中小发电机组上是否合理可行却很少给予关注。事实上，小水电对地方经济发展的支撑作用是很大的，以广西为例，小水电装机占了总装机容量的30%左右。水电是再生能源，发电成本应该是很低的，但小水电站的经济效益普遍不高，其主要原因是人员太多，技术落后，一个几千千瓦的小电站就有上百人甚至几百人，大幅度的减员分流做到少人值班是提高经济效益的关键，这就要提高小电站的自动化水平，而用电气制动代替机械制动，减少运行维护工作量，是提高自动化水平重要的一环，并且小电站机组一般开停比较频繁。因此，小水电站采用电气制动技术是十分必要的，应该引起足够的重视。

2 电气制动停机系统工作原理

2.1 电气制动系统配置

本水轮机电气制动系统采用的制动方式是发电机出口端直接三相短路方式，PLC电制动系统采用与原机组励磁系统完全分开的独立结构形式，其优点是通用性强，即工作方式能适应所有水轮发电机组，对于己建和改建中的电站来说尤为实用。另外，PLC系列独立式电制动系统和原机械制动系统平行存在，所以运行可靠性高。

2.2 电气制动系统的动作过程

本水轮机定子端短路电气制动是基于同步电机电枢反应以及能耗制动的原理。其制动过程为：机组与系统解列-停机令给出-导水叶全关-逆变灭磁-捕捉电制动启动条件-FDK合闸-ZLK合闸-JLK合闸;系统恢复过程：机组转速为零-JLK分闸-延时40秒续流灭磁-ZLK分闸-FDK分闸-系统复归-回复下一次开机准备状态。

2.3 制动系统的制动条件

1)电气制动启动条件：机组与系统解列;停机指令发出;机组无电气事故;机端残压低于10%Ue，导水叶关闭至零;机组转速至60%Ne。

2)发电机短路开关(FDK)闭锁条件：.电源闭锁，条件是机组无电气事故、停机信号给出、机端残压低于10%Ue、与系统解列;合闸闭锁，条件是电制动启动条件具备、独立辨认停机信号给出、独立辨认机组与系统解列。

3)交流开关(J LK)操作条件：合闸条件是电制动条件具备、FDK合闸、ZLK合闸;分闸条件是机组转速为零、ZLK在合闸位置。

4)直流开关(ZLK)操作条件：合闸条件是电制动启动条件具备、FDK合闸;分闸条件是机组转速为零、J LK在分、续流灭磁结束。

电气制动装置的一次配套产品，如短路开关及操作机构，励磁电源交直流开关应选用质量可靠技术成熟的产品，起停调峰运行时这些元件动作频繁，极易损坏，而一旦一个环节出问题，电气制动停机就告失败。因此这些元件质量的好坏将直接影响电气制动的使用效果与推广应用，所以应该慎重选择。

2.4 电气制动停机系统控制方案及流程

本系统中可编程控制器采用日本松下电器公司生产的FPO-C14RS可编程控制器。由于PLC采用软件编程实现逻辑控制，简化了操作回路，且FPO系列PLC具有一个COM通讯口可利用微机进行编程。本系统输入为16点，输出也是16点，除了控制单元以外，还要加两个扩展单元。

PLC完成以下功能：1)检测电制动投入的条件;2)当电制动条件满足后，顺序闭锁继电保护、短路开关、直流开关、交流开关;3)当电制动过程中，任何一步不满足电制动条件，PLC都将电制动转为机械制动;PLC退出电制动;4)当电制动完成后，PLC顺序将交流开关、直流开关、短路开关分断，恢复投入继电保护，等待下次停机令。装置故障包括：

1)交、直流操作电源消失，PLC故障。

2)制动失败：包括电制动过程中开关不能合上，定子或转子电流达不到定值。

3)在预定时间内，定子或转子电流达不到定值或制动时间过长，用后备电保护转机械制动。

输出监控信号为满足电站的综合自动化要求，该装置相应设计了电制动过程中运行状态的信号输出接口，作为电站计算机监控的输入信号，这些信号分别为装置故障、短路开关未合上、交流开关未合上、直流开关未合上、定子电流小于定值、励磁电流小于定值、电制动时间过长、电制动失败、投机械制动/电制动。短路开关/交流开关/直流开关未跳开。

为了增加回路的可靠性和各执行元件的正确动作，在设计中利用可编程控制器的易扩展的特点，在梯形回路中增加了闭锁，具体方法如下：

1)可编程控制器平时不处在运行状态，只有在停机令收到后，才启动PLC按编好的程序运行。

2)为防止发电机短路开关FDK误动作，平时FDK电动机的操作电源断开，只有在正常停机过程中，转速降至80%额定转速时，才自动投入FDK电机的电源，电源正常后待转速降至60%额定转速时才合FDK。电气制动复归时自动断开电机电源。

3)转速信号对电气制动来说，是很关键的判断依据。除了采取措施加强转速装置的可靠性以外，还在回路中增加了防误闭锁，如为了防止60%Ne误动，用80%Ne来闭锁，即只有在60%Ne和80%Ne同时满足时，才允许投入电气制动。

3 结语

水轮发电机组的电气制动具有制动转矩大，停机时间短，无环境污染，能提高机组自动化水平等一系列优点，是一种理想的制动方式。目前，电气制动只在为数不多的大容量发电机上应用，它应用于数量很多的中小发电机组上是否合理可行却很少给予关注。电气制动代替机械制动，减少运行维护工作量，是提高自动化水平重要的一环，并且小电站机组一般开停比较频繁。因此，小水电站采用电气制动技术是十分必要的，应该引起足够的重视，值得在小电站中推广应用。

摘要：以松下FPO系列PLC为例, 说明用PLC实现水轮发电机定子端短路电气制动过程的自动化控制的实现方法, 提出了电气制动控制的可靠闭锁条件, 只要通过可靠的技术手段作保证, 电气制动的使用是有很高的可靠性和优越性。

关键词：水轮机组,电气制动,自动控制

参考文献

[1]黄益庄.变电站综合自动化技术[M].北京:中国电力出版社, 2000.

[2]李生民.小型水电站中和自动化系统设计研究[D].西安理工大学, 2002.