机械制造SB98K主机遥控系统.docx

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机械制造SB98K主机遥控系统

SB-98K主机遥控系统

（适用于单转向中速机、带倒顺离合器齿轮箱的船舶主推进装置）

前言

本说明提供SB-98K的基本概念和原理，共分以下几个部分：

第一部分：

总体及组成器件说明

描述SB-98K主机遥控系统的应用及组成

第二部分：

操作和功能说明

描述SB-98K主机遥控系统的必要的操作及功能

第三部分：

故障自检和报警

描述SB-98K主机遥控系统的故障诊断及报警

第四部分：

控制参数的设定和调整

描述SB-98K主机遥控系统的控制参数的设定和调整

第五部分：

接线和安装

提供SB-98K主机遥控系统的各组成模块的外形尺寸，布置及系统接线图

第一部分总体及组成部件说明

1．1总述

SB-98K主机遥控系统适用于单转向中速机、带倒顺离合器齿轮箱的船舶主推进装置。

船员通过操纵驾驶室或集控室的遥控操作器即可直接操纵齿轮箱的脱合排换向和主机的转速调节。

1．2系统的组件模块

SB-98K主机遥控系统为模块化结构，可根据不同船级社的规范要求和具体用户的特殊要求，针对不同遥控对象组成遥控系统。

SB-98K主机遥控系统的系统框图见[图1-1SB-98K主机遥控系统框图]。

（图中的安全系统不属遥控系统供货范围）

图1-1SB-98K主机遥控系统框图

SB-98K安装于遥控控制站（一般指驾控台）的单元有：

-遥控操纵器（SB-98KMH）

-遥控显示控制板（SB-98KICP）

-主机转速表（不属遥控系统供货范围）

-尾轴转速表（不属遥控系统供货范围）

-辅车钟单元（SB-ATE）

SB-98K安装于中央控制站（一般指集控台等）的单元有：

-电源单元

-遥控主单元（SB-98KRCU）

-遥控操纵器（SB-98KMH）

-遥控显示控制板（SB-98KICP）

-主机转速表（不属遥控系统供货范围）

-尾轴转速表（不属遥控系统供货范围）

-辅车钟单元（SB-ATE）

-驾控/集控转换开关（SW01）

SB-98K安装于现场（一般在机舱主推进装置附近）的单元有：

-遥控显示控制板（SB-98KICP）

-主机转速表（不属遥控系统供货范围）

-尾轴转速表（不属遥控系统供货范围）

-辅车钟单元（SB-ATE）

-转速测量单元（SB-98KSM）

-气源单元

-现场气动控制单元（SB-98KLC）

-气动逻辑阀箱（SB-98KLU）

-调速空气释放阀

实际应用时，考虑到观察和控制的方便，现场的ICP、ATE、LC、主机转速表、尾轴转速表等一般组装在一个机旁显示控制箱（LDC）上，LDC的防护等级为IP44。

1．2．1遥控主单元（RCU）

RCU

遥控控制单元（RCU）为SB-98K的核心部件，一般安装在机舱集控台或驾驶室控制台，采用嵌入式箱体结构，防护等级为IP22。

实际运行时不需要强制通风。

RCU集中了系统中计算机部分的主要部件，其中包括：

CPU、I/O接口、RAM、ROM、EPROM、EEPROM等。

其组成和输入输出接口见[图1-2SB-98K遥控控制单元RCU系统框图]

图1-2SB-98K遥控控制单元RCU系统框图

RCU中采用的是专用微机，软件以汇编语言编制，做到了充分利用CPU的功能、程序反应迅速。

程序代码存储在EPROM中，因而该程序代码是不会挥发的，确保了程序存储的可靠性。

可调整的运行参数存储在EEPROM中，在调试完成之后，通过一个选通开关的断开，将EEPROM的修改通道以硬件方式加以闭锁，完全防止了操作人员的误操作和其它特殊情况下的数据丢失。

程序在每次启动时，都会对数据进行自检，以确保数据的正确性。

RCU的硬件电路中带有看门狗电路。

看门狗电路是独立的硬件线路，其应用保证了RCU具有从偶发的故障中恢复过来的功能。

其原理是：

程序中设置每隔一定时间间隔，去触发看门狗电路一次。

每触发一次，看门狗电路就复位并重新计时。

如果由于某种原因造成程序不能正常工作，那么在规定的时间间隔里就不会去触发看门狗电路，此时，看门狗电路在计时器溢出时，就会自动地输出电平信号对CPU进行复位，触发其重新开始工作。

RCU中的全部操作软件和功能软件的设计，有如下特点：

-即使是不具备计算机专业知识的操作人员，也能对整个遥控系统进行操作和调整

-人工输入或修改后的数据，需经过确认后才能正式输入

-采用特殊的接线模块，防止任意修改计算机程序和设定参数

-属于安全保护措施和操作过程所需的固定程序都固化在EPROM或ROM中

-软件中包含有自检程序和试验程序

RCU上的显示面板可显示如下内容：

-系统的操纵方式

-遥控发令内容

-实际的离合器状态

-电源指示

-与遥控相关的报警显示

-实际转速和给定转速的指示

-各种与遥控有关的设定参数的指示

RCU带有一些输入输出接口模块，采用接线板的方式，可安装在控制台/控制柜内部。

具体有：

-1#开关量输入模块（SBYK-DIN1）

-2#开关量输入模块（SBYK-DIN2）

-1#开关量输出模块（SBYK-O1）

-2#开关量输出模块（SBYK-O2）

-模拟量输入/输出模块（SBYK-AI/O）

这些接口模块的数量和种类由具体系统组态决定。

SBYK-DIN1

其具体功能为：

-接收遥控操纵器MH提供的正、倒车命令

-接收遥控报警显示控制板ICP提供的应急停车、应急操纵指令信号

SBYK-DIN2

其具体功能为：

-接收转速测量单元SM提供的主机转速和尾轴转速信号

-接收齿轮箱离合器提供的实际正车、倒车合排信号

-接收驾控/集控/机旁实际操纵位置信号（信号由SW01、PS02提供）

-接收安全系统（不属遥控系统供货范围）提供的故障降速和故障停车信号

SBYK-O1

其具体功能为：

-输出正车、倒车命令信号，提供给遥控逻辑阀箱LU，转换成气动信号控制齿轮箱离合器的脱合排

SBYK-O2

其具体功能为：

-在遥控控制状态（驾控/集控）时，提供电流信号（4~20mA）给遥控逻辑阀箱LU中的电气转换器I/P，由I/P转换成气压信号（0.005~0.5MPa），作为主机调速器的输入信号；在机旁控制状态时，不输出电流信号

-输出遥控电源指示、失电报警和遥控气源失气报警信号，提供给遥控控制站ICP、中央控制站ICP和机旁ICP

-输出遥控电源失电给监测报警系统（不属遥控系统供货范围）

SBYK-AI/O

其具体功能为：

-输入遥控操纵器MH的转速设定信号（一般为0~5K的电阻信号），提供给遥控主单元RCU进行处理

-将遥控主单元RCU处理后输出的的转速设定电流信号（一般为4~20mA）提供给SBYK-O2

1．2．2遥控操纵器（MH）

MH为手柄式的，具有明显手感的无级调速形式，防护等级为IP22。

MH的结构示意见[图1-3遥控操纵器MH的结构示意图]

图1-3遥控操纵器MH的结构示意图

MH的主要功能是：

-发出转速指令信号

-发出齿轮箱离合器的正、倒转指令信号

由MH发出的指令信号通过输入接口模块输入到RCU。

通常MH的输出的指令可分为以下9档：

空车（IDLE）、正车的DEADSLOW，SLOW，HALF和FULL、倒车的DEADSLOW，SLOW，HALF和FULL。

各档的转速指令设定值可以分别设定或修改，而各档之间的转速指令是连续变化的，因此MH既可按有级方式也可按无级方式使用。

MH适用于驾驶室遥控和集控室操纵。

1．2．3遥控显示控制板（ICP）

根据实际遥控系统的组态，在遥控控制站、中央集控站和机旁主推进装置附近，都设有遥控显示控制板ICP。

ICP的防护等级为IP22。

（设于机旁主推进装置附近的ICP防护等级为IP44）

ICP在这些部位均能显示遥控系统的操纵方式和主推进装置的实际工作状态，具体内容为：

-驾控BRIDGE

-集控ECR

-机旁LOCAL

-正车AHEAD

-空车IDLE

-倒车ASTERN

ICP上另外设有一些必要的控制按钮，具体内容有：

-应急停车带灯按钮（仅设于遥控控制站和中央集控站）

-应急操纵带灯按钮（仅设于遥控控制站和中央集控站）

-试灯按钮

1．2．4辅车钟单元（ATE）

辅车钟单元（ATE）为遥控的标准配套单元，用于遥控控制站、中央集控站和机旁主推进装置附近的联系。

ATE的相互连接见[图1-1SB-98K主机遥控系统框图]

通过ATE联系的具体内容为：

-驾控、集控、机旁控制位置转换的请求和应答

-备车、完车的请求和应答

机旁的ATE上设有一个切换开关（驾-机/驾-集），用于确定请求和应答的两个部位。

当集控室操纵时（切换开关置于驾-集），驾驶室ATE为发令器，集控室ATE为回令器，此时机旁ATE为复示器；

当机旁操纵时（切换开关置于驾-机），驾驶室ATE为发令器，机旁ATE为回令器，此时集控室ATE为复示器。

ATE并不直接参与遥控的控制过程，其作用仅仅是进行上述三个控制部位的联络。

1．2．5转速测量单元（SM）

转速测量单元（SM）分为两部分，分别用于测量主机转速和尾轴转速，采集到的利用磁性变化产生的脉冲信号输入RCU的SBYK-DIN2中。

用于测量主机转速的SM由下列部件组成：

-2个测速探头（安装于一个接线盒中）

-一个具备旋转时能对测速探头进行磁感应的主机飞轮（由主机制造厂提供）

-

用于测量尾轴转速的SM由下列部件组成：

-1个测速探头（安装于一个接线盒中）

-一个具备旋转时能对测速探头进行磁感应的测速齿盘

实际应用中采用2个测速探头对主机转速进行测量，是出于可靠性方面的考虑。

具体测速探头盒和测速齿盘的安装要素见[图1-4测速探头和测速齿盘的安装]。

图1-4测速探头和测速齿盘的安装

1．2．6现场气动控制单元（LC）

组合了现场的ICP、ATE、LC、主机转速表、尾轴转速表等的机旁显示控制箱（LDC），一般就近安装在主机操纵位置。

LDC的设置，是为了方便操作人员在现场对主推进装置进行操纵。

现场气动控制单元（LC）的主要部件为：

-控制位置转换气阀（用于遥控/应急/机旁三种控制方式的转换）

-机旁正车/空车/倒车三位置转换气阀（用于机旁控制时，现场操纵离合器的正车合排、倒车合排或脱排。

-压力开关（用于提供遥控/机旁控制的指示信号）

控制位置转换气阀有三个位置：

遥控、应急、机旁。

此阀的操作应根据ATE的联络结果进行。

机旁、应急控制

当扳在“机旁”位置时，切断通向气动逻辑阀箱LU中遥控部分的气源，接通通向机旁正车/空车/倒车三位置转换气阀的气源。

此时可通过操纵机旁正车/空车/倒车三位置转换气阀，输入到气动逻辑阀箱LU中机旁控制部分，来控制齿轮箱离合器的正车合排、倒车合排或脱排。

当扳在“应急”位置时，同时切断通向遥控系统中气动逻辑阀箱的气源和通向机旁正车/空车/倒车三位置转换气阀的气源。

此时可通过操纵齿轮箱自带的正倒车控制手柄来控制齿轮箱离合器的正车合排、倒车合排或脱排。

在上述两种情况下，对主机转速的调整通过主机自带的调速旋钮或手柄进行。

遥控控制

当扳在“遥控”位置时，接通通向气动逻辑阀箱LU中遥控部分的气源，切断通向机旁正车/空车/倒车三位置转换气阀的气源。

此时，对主机转速和齿轮箱离合器的控制均由遥控系统来控制，具体是驾控还是集控由安装于中央控制站（集控室）的驾控/集控切换开关SW01决定。

遥控系统输出的4~20mA调速电流信号和正倒车控制电压信号提供给气动逻辑阀箱LU中的遥控部分，由LU完成具体的调速、脱合排或换向操作。

1．2．7气动逻辑阀箱（LU）

气动逻辑阀箱LU的主要功能为：

-在遥控控制状态时，通过内部的电/气转换器（I/P），将遥控系统提供的转速设定电流信号转换成相应的气压信号，推动主机调速器转速设定机构

-在遥控控制状态时，通过内部的正倒车控制电磁阀，将遥控系统提供的正倒车控制电压信号转换成相应的气压信号，推动齿轮箱离合器液压换向阀阀体

-在机旁控制状态时，设于LDC上的机旁正车/空车/倒车三位置转换气阀输出的相应气压信号，推动齿轮箱离合器液压换向阀阀体

另外，当气源失压时，LU的设计，能锁定当时的转速设定气压，使主机转速保持一定的时间。

当气源压力低于0.5Mpa或电源失电时气源管路上的压力开关使安装于转速设定气压管路上的截止电磁阀将管路闭锁，从而封闭转速设定气压，使转速在一定时间内保持不变。

当从遥控状态转换成机旁/应急操纵时，为释放该被封闭的转速设定气压，在该管路上装有一调速空气释放阀，扳动该释放阀将设定气压释放后，即可手动操纵主机自带的调速旋钮对主机转速进行调节。

1．2．8．电源

电源采用AC220V/AC110V、50HZ/60HZ和DC24V二路供电电源。

[图1-5电源供电示意图]

由于采用电子元件来在线控制交流供电电源和直流供电电源的切换，因此，两组电源的切换是无扰动的。

图1-5电源供电示意图

1．2．9．气源

气源来自机舱主气瓶，气压为1.0Mpa；经过过滤和减压成0.7Mpa的清洁空气作为遥控系统的工作气源。

[图1-6气源示意图]

气源的减压和过滤采用并联两套，使之在维修或故障时不影响整个遥控装置的使用。

滤器必须每周将存积的水释放掉。

在气源的输出管路上装有压力表，并通过一个蓄气瓶，使之在气动阀及执行器动作时减少气压波动。

图1-6气源示意图

第二部分操作和功能说明

通过操纵驾驶室或集控室的遥控操纵器，SB-98K主机遥控系统可方便地调节单转向柴油机的转速以及控制离合器齿轮箱的脱、合排。

2．1不同操纵部位的控制方法

本遥控系统可以在驾驶室、集控室和机旁三个部位进行控制。

机旁控制中还可实现应急的直接操纵离合脱、合排。

不同操纵部位的控制方式，如下表所示：

操纵方法

转速控制方法

齿轮箱脱排和换向分析

安全系统

驾驶室

用遥控操纵器进行自动控制（电-气控制）

转速设定信号来自I/P变换器的调速器控制

电磁阀发出的气信号，推动液压离合器的控制导阀

紧急停车

故障停车

故障降速

集控室

用遥控操纵器进行自动控制（电-气控制

转速设定信号来自I/P变换器的调速器控制

电磁阀发出的气信号，推动液压离合器的控制导阀

紧急停车

故障停车

故障降速

机旁

人工操纵调速器气动执行器上的调节旋钮和扳动AH/IDLE/AST三位置气动操纵阀

人工调整调速器气动执行器上的调节旋钮，改变调速器转速设定杆的位置

人工扳动AH/IDLE/AST三位置气动操纵阀产生的气信号推动液压离合器的控制导阀

紧急停车

故障停车

紧急状况

人工操纵调速器气动执行器上的调节旋钮和直接扳动液压离合器上的控制导阀的手柄

人工调整调速器气动执行器上的调节旋钮，改变调速器转速设定杆的位置

直接扳动液压离合器上的控制手柄至所需的AH、AST或中间IDLE位置

紧急停车

故障停车

注1：

紧急状况指遥控系统的气源和电源都中断的情况下的直接操纵。

注2：

安全系统属独立于遥控装置的设备，可由船厂提供或由驷博公司提供。

2．2操纵部位的转换

操纵部位的任何转换，必须通过辅车钟相互联系，并得到应答确认后才能转换，其转换的优先原则是机旁可解除遥控操纵；遥控操纵时，集控室可解除驾驶室操纵。

操纵部位的转换通过设在机旁显示和控制单元上的三位置转换气阀和安装在机舱集控台面上的驾驶室/集控室转换开关来实现。

驾驶室/集控室转换开关用以切换驾驶室遥控操纵器或集控室遥控操纵器输向遥控控制单元的信号，使其中只有一个操纵器的输入信号有效。

不同操纵部位转换使用时，该三位置转换气阀及转换开关的位置如下表所示：

转换开关

操纵部位

驾驶室/集控室转换开关位置

遥控/机旁/应急三位置转换气阀位置

驾驶室

驾驶室

遥控

集控室

集控室

遥控

机旁

机旁

应急人工

应急

在非驾驶室遥控时，主机的操纵指令通过独立于遥控装置的车钟系统来实现的发令和应答。

2．3驾驶室遥控

2．3．1．主机转速控制

主机的转速由液压调速器进行自动调节。

转速设定值直接从驾驶室的遥控操作器发出，整个转速控制为闭环控制，当遥控控制单元所测得的实际转速与所要求的操纵器设定转速有差别，并超过一定的预定值时，立即调整输出到调速器的最后的设定值使转速满足要求。

这样的闭环控制消除了液压调速器的调节误差，提高了转速控制的精度。

2．3．2．齿轮箱的合排控制

当遥控操作器的手柄从空车扳向正车（或倒车）时，遥控控制单元首先将主机的转速自动调到允许合排的转速，在不超过设定的最大合排时间间隔内进行合排，若在设定的最大脱排时间间隔内实际转速仍未升到允许合排的转速，则进行强制合排，然后逐渐将主机转速调至遥控操作器的手柄对应的转速。

2．3．3．齿轮箱的脱排控制

当遥控操作器的手柄从正车（或倒车）扳向空车时，遥控控制单元首先将主机的转速自动调到允许脱排的转速，在不超过设定的最大脱排时间间隔内进行脱排，若在设定的最大脱排时间间隔内实际转速仍未调到允许脱排的转速，则进行强制脱排，然后逐渐将主机转速调至空车转速。

2．3．4．齿轮箱的换向合排控制

遥控装置能够满足将遥控操纵器直接从正车港内最高转速扳向倒车（或相反），当进行这种换向操纵时，遥控控制单元先将主机转速自动调到允许脱排的转速后，进行自动脱排，然后将主机转速进一步调到允许合排转速，同时采集螺旋桨尾轴的转速和脱排后的时间间隔进行综合分析，在不超过设定的最大换向合排的时间间隔内进行自动合排。

在收到合排成功的反馈信号，缓慢将主机转速调至遥控操纵器的设定转速。

2．3．5．自动避开临界转速

当遥控操纵器发出的转速设定进入主机临界转速范围内时，遥控控制单元能将最后的转速设定输出值控制在临界转速的下限或上限。

临界转速的上、下限可以在现场进行修改或设置。

2．3．6．最高转速限制

遥控控制单元可以设定正车转速的最大转速限制和倒车转速的最大转速限制值，不管遥控操纵器的手扳至任何最大位置，正车或倒车的最后输出的设定值不会超过预先的最大转速限制值。

这两个限制值可在遥控控制单元的面板上设定。

2．3．7．最大油量限制

为防止主机在遥控时超扭矩，设置不同转速设定下的油量限制。

在主机实船调试时，将根据主机厂提供的特性曲线，设定不同转速下的最大油门的限制。

2．3．8．转速的增速速率控制

为保护主机在变负荷时不使热负荷变化过大，设有增速速率控制，增速速率从DEADSLOW升至HALF的升速时间与HALF至FULL的升速时间可有不同的设定；而在紧急操纵状态下，其升速时间为正常操纵时的一半。

2．3．9．故障降速

当根据船舶规范要求的一些重要参数出现故障，并超过预先的设定极限时，独立于遥控装置的安全系统发出“故障降速”信号至遥控装置，当遥控操纵器发出的转速指令信号高于预先设定的故障转速值时，遥控控制单元立即解除遥控操纵器发出的转速指令信号而代之以一个预先设定的故障转速值信号，使主机自动降速并发出声光报警。

当参数恢复正常后，转速设定自动恢复到原来遥控操纵器的设定值，逐渐升速到该设定值。

2．3．10．故障停车

当根据船舶规范要求的重要参数出现故障，并超出危险的极限值时，独立于遥控装置的安全系统发出一“故障停车”信号至遥控装置，遥控装置立即将其转速设定值降为0，主机立即停车。

同时，安全系统还将通过其本身自带的停车电磁阀，将主机断油停车。

主机故障停车后，只有满足以下条件时，遥控装置才能恢复正常：

-引起故障停车的参数恢复正常

-主机重新起动并已达到空车转速

-遥控操纵器放在空车位置

2．3．11．紧急停车

在驾驶室与集控室均设置紧急停车按钮，当紧急情况需要立即停车时，按下该按钮，遥控装置立即将其转速设定值降为0，主机立即停车，同时，安全系统还将通过其本身自带的停车电磁阀，将主机断油停车。

主机紧急停车后，只有满足以下条件时，遥控装置才能恢复正常：

-引起故障停车的参数恢复正常

-主机重新起动并已达到空车转速

-遥控操纵器放在空车位置

2．3．12．紧急操纵

在驾驶室设置紧急操纵按钮，当按下该按钮后，能解除一些因保护主机所设置的一些限制，如：

-遥控时，转速设定的增速时间加快

-遥控时，取消油量限制

-遥控时，合排转速允许油量相对于正常操纵时增加5%

-遥控时，解除故障降速功能

-遥控时，解除最高转速限制

2．3．13．超速停车

在驾驶室与集控室控制时，遥控系统可设置独立于安全系统的超速保护功能，当主机转速高于超速设定值时，遥控装置立即将其转速设定值降为0，同时发出超速停车报警。

主机超速停车后，只有满足以下条件时，遥控装置才能恢复正常：

-故障停车的参数恢复正常

-主机重新起动并已达到空车转速

-遥控操纵器放在空车位置

2．4集控室遥控

在集控室进行操纵时，使用集控室的遥控操纵器进行操纵。

遥控控制单元在接收集控室遥控操器的指令信号后，能实现2.3.1-2.3.13的同样功能。

2．5机旁控制

机旁控制主要用于试验和应急状态，此时遥控的功能将被解除。

轮机人员直接操纵膜式气动执行器上的旋钮进行转速设定，并扳动机旁显示和控制单元上的AH/IDLE/AST三位置气动阀手柄进行离合器的脱排和换向合排，为便于集中操纵，机旁显示控制单元应尽量安装在调速器附近，机旁控制时进行合排手动操纵时必须注意合排时主机与螺旋桨尾轴之间的转速差不能太大。

2．6应急人工操纵

应急人工操纵只是在气源故障，无法用AH/IDLE/AST三位置气阀手柄进行换向控制时使用的一种特殊应急操纵，此时将由人工直接扳动离合器液压换向阀的操作手柄来操纵离合器的脱排和换向合排，转速设定的方法与机旁操纵相同，即用膜式气动执行器上的旋钮进行调速。

第三部分故障自检、安全保护和报警

SB-98K遥控装置，对重要组件和微机处理器软硬件设计中都具有自检和报警功能。

3．1遥控操纵器故障

操纵器信号接到遥控计算机接口中，分别通过二种不同的接口，一个是模拟量接口，一个是开关量接口，并且在计算机中，对应操纵器信号的输入也相应设定范围，在操纵器正车时，设定了DEADSLOW、SLOW、HALF、FULL的模拟量输入的A/D值，在操纵器倒车时设定了DEADSLOW、SLOW、HALF、FULL模拟量输入的A/D值以及空车模拟量输入的A/D值。

对应正车，操纵器有一个闭合的开关量触点输入，对应倒车，操纵器有另一个闭合的开关量触点输入，而在空车状态这二个开关量的点均处于断开状态。

计算机接收到操纵器信号后，对输入的模拟量和开关量的信号进行分析，相互间的信号一定要符合设计中所规定的要求。

符合要求的话，计算机按这个操纵器的命令进行逻辑判断后，对设备进行控制。

如果不正确的话，计算机仍按照原来正确的命令执行，并且立即报警，提示操纵器故障。

操纵人员可以通过在显示屏上显示的参数、分析故障并进行维修。

遥控装置的控制转速最后均由主柴油机自带的液压调速器完成，假如在运行过程中，不论是电或者气的某个环节出现问题，液压调速器本身均带有最低转速或最高转速的限制保护，防止主柴油机转速超出运行范围。