阀门遥控及液舱遥测系统讲诉

一、阀门遥控功能
a) 阀门遥控，包括泵浦的启停等
b) 阀门状态监测：开关状态，开度显示
c) 故障检测：
① ② 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
二、阀门液压“集中”控制系统
• 组成：
– 液压泵站 – 电磁换向阀组
§7-5-4 阀门遥控及液舱遥测系统实例
>“育鲲”船实例> 特点 • 采用西门子S7－200PLC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
§7-5-3 液舱遥测系统
>三、液舱遥测系统组成原理>传感器 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肋骨等，以避免干扰
C T 液位测量公式为： L H 2
C 雷达波速；T 雷达波发出到返回的时间；H 总高
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
§7-5-3 液舱遥测系统
三、液舱遥测系统组成原理 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：
§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
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。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
§7-5-3 液舱遥测系统
>三、液舱遥测系统组成原理>传感器
§7-5-2 阀门遥控系统
三、阀门电液“分散”控制系统
• 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
§ 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
二、阀门液压集中控制系统 • 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
• 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
§7-5-3 液舱遥测系统
>三、液舱遥测系统组成原理>传感器 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
• 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
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、液舱遥测系统组成原理 传感器
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
§7-5-3 液舱遥测系统
>三、液舱遥测系统组成原理>传感器
DMU
§7-5 阀门遥控及液舱遥测系统
§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
§7-5-2 阀门遥控系统
三、阀门电液分散控制系统
• 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、污染小
§7-5-3 液舱遥测系统
一、液舱遥测系统的功能
1. 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
– 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
§7-5-3 液舱遥测系统
三、液舱遥测系统组成原理 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
二、液舱遥测系统的精度确定 • 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℃
2. 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 3. 故障检测：系统运行后将循环运行自检程序
① 一方面，显示舱室内的各种数据信息和报警信息
② 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
§7-5-3 液舱遥测系统
二、液舱遥பைடு நூலகம்系统的精度确定
§7-5-3 液舱遥测系统
三、液舱遥测系统组成原理 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
§7-5-3 液舱遥测系统
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
侧边安装等
液舱传感器安装示意图
§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 • 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
– 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
§7-5-3 液舱遥测系统
三、液舱遥测系统组成原理 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
§7-5-2 阀门遥控系统
三、阀门电液分散控制系统
电液驱动头模块组成：
① 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
② 安全保护模块：包括压力开关以及安全阀组
③ 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
④ 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。
§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
>三、液舱遥测系统组成原理>传感器 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0~35m，可用于高温、 高压的液位测量