轮机自动化专题报告

2020-03-02 20:01:14 来源：范文大全收藏下载本文

实习专题报告

（轮机自动化的发展现状及特征研究）

班级学姓

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2014年3月

轮机自动化的发展现状及特征研究

摘要：

作者在实习期间看到无论是沪东中华造船（集团）有限公司和中船澄西船舶修造有限公司的轮机加工车间还是停泊的舰船其轮机自动化程度普遍不高。而计算机技术的不断革新使轮机自动化进入了前所未有的快速发展阶段，作者认为有必要对现代船舶轮机自动化的最新技术特征进行介绍，并提出在发展本国轮机自动化的过程中要借鉴国际先进水平，充分利用国内企业和院校资源。

轮机自动化的历史：

船舶自动化起源于20世纪50年代，经过60年的发展已经由单个设备的自动控制进入到信息化、智能化的阶段。目前船舶自动化正朝着微型化、智能化和网络化的方向发展。在现代船舶发展过程中，轮机自动化扮演着非常重要的角色，并不断推动着船舶自动化朝着信息化和智能化的方向发展。

传统观点认为，轮机自动化是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自动控制系统和监视系统，主要内容包括反馈控制系统、辅助设备的自动控制、主机遥控系统和监视与报警系统。为了便于维修和管理，轮机自动化将逐步发展到维修自动化、管理自动化，最终形成智能化的轮机自动化系统。

轮机自动化的最新发展：

Kongsberg公司的K—Chief500船舶自动控制系统具有良好的人机界面、故障自我诊断能力，具有较高的可靠性，是国际上比较先进的船舶自动控制系统。该系统包括监视与报警系统、辅助设备控制系统、电力控制系统，推进装置控制系统(Autochiep C20)、压载控制系统、货物监控系统、空调系统、消防系统、信息管理系统等。上海水域环境发展有限公司、上海海海事大学、中国船舶重工集团公司第704研究所共同研发建造了“世纪之光”号嵌入式控制电力推进清扫船。该船的推进与操纵控制系统、电能管理系统和远程|监测系统均采用嵌入式控制技术。山东半岛地区建造的4 000 DWt多用途船以自动化测堵和控制设备来代替轮机人员的操纵和管理，提高了效率和效能。我国在轮机自动化技术研发和造船方面取得了不少成果。

轮机自动化对我国的影响：

我国的造船业经过几十年的发展,成果显著。目前我国已无可争议地位于世界造船大国的行列.但在船用控制系统的研制开发,以及实船应用方面和世界先进水平还有相当的差距.这和我国的造船大国地位极不相称。这方面的问题主要有三:其一是硬件可靠性不高:其二是产品不成熟,备件不足;其三是含后服务质t差,没有一个完整的售后服务体系.这三个问题应该综合起来考虑,不能孤立地分别看待。例如咨后服务问题,由于船舶航行的特点,所要建立的售后服务体系应该是全球性的,对我国的船用控制系统生产厂家来讲,近期内是不可能建立起这样的体系的。其次,对于硬件可靠性向题,目前国内有的船用控制系统生产厂家正在研制可编程控制器,借以提高船用控制系统的可靠性.笔者之见,目前的核心问题

是要有成熟的产品,既成熟的船用控制系统。这里,我们不妨学习一下西门子公司造船部的经验,充分利用陆用产品中已经成熟的硬件和软件,把它们应用到船用控制系统中。例如,不妨采用西门子公司生产的可编程控制器及其软件包,在此基础上开发出船用控制系统的系列产品,在开发过程中,注意一致性,开放性,标准化,模块化的结构特点。这样,不仅解决了硬件可靠性问题,备件问题,咨后服务也可利用西门子公司的全球服务体系。计算机图形技术,网络通信技术以及过程控制系统的最新成果应用到船用控制系统己没有任何技术上的难题。在研制方面,现在主要的问题是一个观念问题一个船用控制系统生产厂家,在没有打开市场之前,把较多的人力和物力用在研制可编程控制器之类的设备上,考虑到目前国内,国际众多的可编程控制器生产厂家和成熟产品的现状,可以说是不可取的.轮机自动化的发展已经使得陆用控制系统和船用控制系统之间在技术上的界限非常模糊,从目前我国陆用控制系统的现状看,生产出先进可靠成熟的船用控制系统己不存在技术上的难题.国产船用控制系统的质t差,可靠性不高的问题有望得到根本的改观.我们应该抓住这有利的条件,使我国在船用控制系统领域尽快的达到世界先进水平。

轮机自动化在船舶中的应用：

船舶的轮机自动化,能改善船员的工作条件、提高动力装置的可靠性和经济性、降低船舶的营运成本,给航运业带来显著的经济效益。实现动力装置的高度自动化,是当今船舶发展的总趋向。

船舶设备运行控制自动化是轮机自动化的基础环节，轮机自动化系统可以自行对船舶设备的运行状态进行检测和控制，从而保障船舶设备的正常运转。船舶设备运行控制自动化不仅对单一的设备进行检测和控制，而且对多台设备组建的整体系统也可以进行检测和控制。维护维修自动化是现代船舶工程的必备技术，维护维修自动化包括维修

信息自动化和维修备件模式化两个方面。在当今的船舶中，现代化的高科技设备运用较多，因此，必须要对船舶进行良好的维护，确保每一部分的设备都正常运转，维修自动化技术可以自行的对船舶进行维护和保养，起到了对船舶故障的预防作用，把传统的“事后维修”转换成了“事前调节”的模式，很大程度上减少了船舶风险的产生。另一方面，轮机自动化系统复杂繁琐，采用的大多都是精密的电子部件，这些部件成本高昂、结构复杂，一旦轮机自动化系统自身出现故障，船员很难进行处理，将会导致巨大的风险和严重的经济损失，轮机维修自动化技术从根本上解决了这一隐患，轮机自动化系统可以准确的检测出自身的运行状况，自动的对故障进行预防和控制，不仅提高了轮机自动化系统本身的性能，更保障了船舶的安全运营。轮机的自动化管理是以信息化为核心，集检测功能、控制功能、管理功能为一体的智能化、网络化船舶管理系统，自动化的管理模式使船舶的管理工作更加便捷有效，轮机自动化管理系统可以同时对船舶的推进系统、电力控制系统、船桥系统、监控系统等各个方面进行综合管理，确保船舶各个部分有序的运行。

轮机自动化的主要功能：设备自动化: 设备控制的自动化是轮机自动化的基本内容，通过对现有的轮机设备进行控

制和监测。确保设备的正常运行。设备自动化不仅包括单台运行设备，还包括为实现某一控制功能的多台设备组成的系统。设备自动化需要将机舱设备按照功能或者按照工况参数进行分类，采用模块化的思想进行设计，将部分设备或工况参数集成到现场计算机，然后通过局域|冈技术传送到上位机的管理平台上。

设备自动化是在实现对没备控制的基础上，设置相应的监测与报警系统。船舶实现高度现代化的同时，船舶安全已成为人们关注的重要问题，主要有三个方面的肉素，即船舶内部冈素、人为因素和外部冈素。国际海事组织(IM()对近年来海上事故调查分析的结果表明．人的肉素在造成各种事故中所占的比例接近80％。提高船舶安全的根本途径在提高船舶自动化的水平，提高船舶自动化设备和系统的可靠性，尽量减人为因素造成的影响。

管理自动化: 随着检测技术、自动控制技术、智能技术、计算机技术、网络技术、信息技术的发展和应用。出现了以信息为核心的，集监测、控制和管理于一体的网络化、信息化和智能化的船舶综合平台管理系统。该系统为日趋复杂的船舶没备和系统提供更简便、更可靠的操作界面．包括推进监控分系统、电力监控分系统、综合船桥分系统、辅助管理分系统、视频监视分系统。通过网络技术把轮机自动化及监视管理、船舶营运管理、航海自动化、闭路电视监控系统、模拟训练、实时远程诊断和专家系统等功能纳入到一个统一的框架——船舶信息集成实验平台。集成控制与监视系统(integrated control and monitoring systems，(ICMS)．将存储与采购管理、工作职责、日志、没备故障、工程师修理的工作计划和程序等船舶管理集成起来。轮机自动化系统作为船舶自动化系统的一个子系统，必须实现管理的自动化。

维修自动化：

维修自动化是现代船舶维修的要求之一,包括维修信息的自动化和维修备件的模块化。现代化船舶的设备越来越多,需要维护保养的设备也越来越多,预防维修已经代替了事后维修。随着自动化技术的发展,新型传感器技术可以实现对设备运行状况进行检测。NewSulzerDiesel公司研制的SIPWA!TP活塞环检测系统,能够提供活塞环的磨损趋向,给轮机员管理及检修主机提供科学依据。基于计算机管理的维修平台将给轮机人员提供更多的分析信息,大大提高了维修的自动化水平。对于周期性维修,在到达维修周期前,系统将发出报警信息,同时可以生成维修报表,轮机员也可以随时查看需要维修的设备,以便做好维修计划。

对于轮机自动化系统来说,如果采用的控制系统品种繁杂,设备复杂,电子板品种太多,成本高,每种电子板船上无备件,航行中的船舶一旦发生故障,船员无法自行修复,这将严重影响船舶安全。文献[9]提出采用PCC通用可编程采集控制器及PTC通用通讯路由器平台,全船仅一种硬件备件,彻底解决了船舶自动化设备维修难而影响船舶安全的问题,也提高了船舶自动化系统的性能。随着自动化技术的发展,将会出现越来越多的便于维修的轮机自动化系统和设备,在设计轮机自动化系统时必须考虑到维修自动化。

轮机自动化中的主要技术特征：

在轮机自动化发展过程中，将计算机技术、自动化技术应用到轮机设备和系统中是设计轮机自动化系统的关键。在轮机自动化的发展过程中，检测技术、自

动控制技术、智能技术、计算机控制技术、网络技术、信息技术都得到了应用。随着现代船舶的发展，轮机自动化设备越来越多。对系统和参数的控制要求越来越高，组建复杂的轮机自动化系统，离不开计算机控制技术。

PLC技术：

可编程逻辑控制(PLC)是以中央处理器为核心,综合了计算机和自动控制等先进技术发展起来的一种工业控制器,凭借其高可靠性、灵活性在工业控制领域得到了迅猛的发展。不仅可用来实现数字量的控制,也可进行运动控制、闭环控制、数据处理和通讯联网。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在船船电站自动化、分油机自动控制、锅炉自动控制、起货机自动控制等轮机控制系统领域,都已成功地得到了应用。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[13]、焚烧炉自动控制系统、船舶电站控制系统、船舶冷却水控制系统中得到了应用。基于PLC的船用电力推进控制系统,在保证实现控制系统原有功能的基础上,提高了系统的可靠性,并且系统中部分功能部件体积缩小,设备重量变轻,能耗降低,使控制系统向智能化、模块化发展,适应了船用动力系统的发展。通过PLC控制系统自动检测、调节主要参数,通过对主要参数的控制,大大提高了焚烧炉的燃烧效率及燃烧质量。基于PLC的船舶电站控制系统解决了继电器系统和电子电路控制系统的线路复杂、可靠性差、维修工作量大等缺点。基于PLC控制的船舶自动化系统可靠性主要取决于PLC,通过改变PLC系统的组态可以进一步提高整个控制系统的可靠性[14],在基于PLC的控制系统中应用具有冗余特性的模块能大大延长系统的可靠性。

计算机控制技术：

计算机控制技术是一种综合运用控制理论、仪器仪表、计算机和其他信息技术，对工业生产过程实现检测、控制、优化、调度、管理和决策的高新技术。计算机控制技术正向智能化、网络化和集成化的方向发展，以PC机为基础的低成本工业控制自动化将成为主流，PLC向微型化、网络化、PC机化方向发展，出现了面向测控管一体化设计的DCS(分布式控制)系统，控制系统正向FCS(现场总线控制系统)方向发展。最新轮机自动化控制系统都无一例外地采用了计算机控制技术。此外，嵌入式计算机控制系统也是船舶自动化的发展趋势之一，应当在相关领域加强技术研究与开发。

关于轮机自动化中主机的技术改造技术研究： (1) 燃用劣质重油的改造：

如果原机主要燃用轻柴油或重柴油。当改燃用劣质燃料油时,主机的排气阀和活塞环的材质和表面处理、喷油系统等必须进行必要的技术改造以适应劣质燃油的使用。改造后的主机可以使用粘度小于180mmZ/s(5。℃)的燃料油。

(2) 油底壳改造：

当原机采用湿底式润滑系统时。为了使滑油有更长的使用寿命并与实船相似,将其改造为干底式润滑系统,加装了滑油循环柜。

(3) 轴带机械设备改造：

把原机自带的滑油齿轮泵、起动时润滑预供油泵等改成独立的主电动滑油泵,增加船舶主机备车的真实性和系统的完整性。

(4) 预埋传感器：

为满足中国船级社关于无人机舱的规范要求,主机增添下列遥控用的传感器:各缸排气温度传感器、增压器出口排气温度传感器、进气总管吸气温度传感器、冷却淡水出机温度传感器、喷油咀冷却燃油进口温度传感器、滑油进机温度传感器、喷油咀冷却燃油进口压力传感器、滑油进口压力传感器、摇臂滑油箱液位开关、摇臂滑油压力开关、冷却淡水进机压力传感器、滑油循环柜液位开关等。

结束语：

我国是航运大国、造船大国，但是目前船舶设备及其控制系统的国产化率还很低，国家应当加快制定相应的科研政策并提供资金支持，要借鉴国际先进水平，充分利用国内企业和院校资源，创建具有我国自主知识产权和品牌的轮机自动化产品。

参考文献：

[1]侯馨光，张敏．刘赞．等．船舶自动化的技术需求与研发重点[J]．上海造船，2009。78(2)：27—29．

[2]侯馨光．21世纪船舶自动化[J]．机电设备，1999(3)：1l—14．

[3]黄连忠．陈宅忠．船舶管理[M]．大连：大连海事大学出版社。2008． [4]郑凤阁．轮机自动化[M]．大连：大连海事大学出版社．1998．

[5]毕跃文．4000DWT多用途船的轮机自动化[J]．机电设备．2009．26(3)：1—4．