《輪機(jī)自動化》數(shù)字化教材項目五任務(wù)一

1、項目五 船舶火災(zāi)自動報警系統(tǒng)【項目描述】船舶火災(zāi)自動報警系統(tǒng)是在船舶上最早實現(xiàn)自動控制的系統(tǒng)之一。它能在火災(zāi)初期，將燃燒產(chǎn)生的煙霧、熱量、火焰等物理量，通過火災(zāi)探測器變成電信號，傳輸?shù)交馂?zāi)報警控制器，并同時顯示出火災(zāi)發(fā)生的部位、時間等，使人們能夠及時發(fā)現(xiàn)火災(zāi)并及時采取有效措施，撲滅初期火災(zāi)，最大限度地減少因火災(zāi)造成的生命和財產(chǎn)的損失，是人們同火災(zāi)做斗爭的有力工具。通過本項目的學(xué)習(xí)，學(xué)員應(yīng)達(dá)到以下要求。一、知識要求1、 熟悉船舶火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的分類及其功能；2、 熟悉船舶火災(zāi)探測的方法；3、 熟悉常用船舶火災(zāi)探測器的工作原理和特點；4、熟悉干貨艙自動探火及報警系統(tǒng)的組成及其工作原理； 5、熟悉

2、易燃?xì)怏w探測報警系統(tǒng)的工作原理；6、了解火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的實船應(yīng)用。二、能力要求 1、具備正確使用和維護(hù)火災(zāi)自動報警裝置的能力；2、具備典型火災(zāi)探測器應(yīng)用和管理維護(hù)的能力；3、能應(yīng)用傳感器結(jié)構(gòu)及原理進(jìn)行故障分析和操作。三、素質(zhì)要求1、養(yǎng)成善于動腦、勤于思考、及時發(fā)現(xiàn)問題的學(xué)習(xí)習(xí)慣；2、提高理論聯(lián)系實際的能力，培養(yǎng)善于分析和解決工程實際問題的能力；3、培養(yǎng)理性思維能力和科學(xué)求實的精神；4、培養(yǎng)學(xué)習(xí)新技術(shù)的能力，增強(qiáng)創(chuàng)新意識。【項目實施】任務(wù)一 火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的基本功能及工作原理一、學(xué)習(xí)目標(biāo)1、了解船舶火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的類型；2、掌握火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的組成；3、理解火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的基本功能和工

3、作原理。二、學(xué)習(xí)任務(wù)學(xué)習(xí)分路式火災(zāi)自動報警系統(tǒng)和環(huán)路式火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的組成、工作原理和特點。三、背景知識根據(jù)安裝區(qū)域和探測介質(zhì)的不同，船舶火災(zāi)自動報警系統(tǒng)主要分為三種：用于艙室的火災(zāi)自動報警系統(tǒng)、用于干貨艙的火災(zāi)自動報警系統(tǒng)和易燃?xì)怏w探測系統(tǒng)。按系統(tǒng)中火災(zāi)探測器的分布形式可將火災(zāi)自動報警系統(tǒng)分為分路式和環(huán)路式兩種。隨著技術(shù)的發(fā)展，船舶越來越多地采用二總線制的環(huán)路式火災(zāi)自動報警系統(tǒng)。一、分路式火災(zāi)自動報警系統(tǒng)分路式火災(zāi)自動報警系統(tǒng)主要由火災(zāi)報警中央裝置和火災(zāi)探測器兩部分組成，如圖5-1-1所示。圖5-1-1 分路式火災(zāi)自動報警系統(tǒng)示意圖1. 基本組成1）探測器探測器分布在被監(jiān)測環(huán)境現(xiàn)場，它監(jiān)測

4、環(huán)境的有關(guān)物理量，將其轉(zhuǎn)換成與該物理量對應(yīng)的電信號并傳遞給報警控制器。手動報警按鈕一般安裝在人員經(jīng)常出入的走廊、通道、樓梯口等明顯的地方。探測器主要有感煙、感溫和火焰探測器三種。2）中央控制單元中央控制單元一般安裝在駕駛臺或消防控制站內(nèi)。它的作用是接受火災(zāi)探測器從現(xiàn)場發(fā)送來的火災(zāi)信號，經(jīng)過處理后給出聲、光火災(zāi)報警信號，并顯示出火警的部位。在船上應(yīng)用的報警控制器有PLC控制、微機(jī)控制以及繼電接觸器控制等類型。 3）區(qū)域報警屏區(qū)域報警屏一般安裝在機(jī)艙集控室內(nèi)以及船員生活區(qū)走廊內(nèi)。它可以接受報警控制器的信號，顯示外圍斷路等故障信號；在火警發(fā)生時，可以指示報警部位并給出聲光警報。在區(qū)域報警屏上可以復(fù)位

5、各種報警信號。 4）聯(lián)動控制器聯(lián)動控制器安裝在消防控制站內(nèi)，連接報警控制器送來的火災(zāi)信號，通過模塊向有關(guān)消防設(shè)備(包括防火門、風(fēng)機(jī)、油泵等)發(fā)出控制命令，同時查詢設(shè)備的執(zhí)行情況。 5）通信廣播系統(tǒng)通信廣播系統(tǒng)主體部分安裝在消防控制站內(nèi)，喇叭及電話分機(jī)等器件安裝在現(xiàn)場，可自動或手動發(fā)出語音報警信號。2.基本功能探測器監(jiān)測周圍環(huán)境的情況，并將信號傳輸給中央裝置?；馂?zāi)報警中央裝置接收到探測器傳來的火警信號后，發(fā)出聲、光報警信號，并指示出火源部位，啟動外部報警控制設(shè)備。中央裝置還能對系統(tǒng)進(jìn)行故障監(jiān)測，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時發(fā)出故障聲、光信號，指示出故障類型，故障聲光信號與火警聲光信號有明顯的區(qū)別?；鹁c故障

6、信號有記憶功能，只有在火警和故障已消除，并經(jīng)人工復(fù)位后方能恢復(fù)正常。另外系統(tǒng)還具備手動模擬測試功能，檢測設(shè)備是否正常。每個探測分路均可切斷，切斷后有相應(yīng)的燈光指示。主、副電源可以自動轉(zhuǎn)換，保持不間斷對系統(tǒng)供電。3.工作原理此類系統(tǒng)的探測器為開關(guān)量型，探測器在非報警狀態(tài)下工作電流很?。ㄎ布墸┗驗榱?。當(dāng)發(fā)生火災(zāi)、探測器動作時，內(nèi)部機(jī)械或電子開關(guān)閉合，流經(jīng)探測器的電流迅速上升（毫安級）。探測器的連接電纜多為二芯線，所有同一分路上的探測器均并聯(lián)在一起，為了監(jiān)視探測器的正常工作，系統(tǒng)常采用如圖5-1-2的連接方式。每個探測器內(nèi)有一根短接線，分路最末一個探測器內(nèi)接一個終端電阻（或齊納二極管），分路正常工

7、作時有監(jiān)測電流流經(jīng)終端電阻，當(dāng)任意一個探頭從底座上脫落或電纜斷線時，分路中不再有監(jiān)測電流。火警中央裝置根據(jù)探測分路上流經(jīng)電流的大小可檢測出其處于正常、報警或故障狀態(tài)。圖5-1-2 火警系統(tǒng)探測分路結(jié)構(gòu)圖終端電阻終端電阻圖5-1-2 火警系統(tǒng)探測分路結(jié)構(gòu)圖4. 實例 典型的分路式火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的主機(jī)面板如圖5-1-3所示。該主機(jī)為模塊化結(jié)構(gòu)，可根據(jù)系統(tǒng)的不同需要選用相應(yīng)模塊。基本模塊包括中央單元、分路單元、報警控制單元和電源單元。每個分路單元有8個探測分路，選用n塊分路單元可組成具有8n個探測分路的系統(tǒng)。每個分路有一個開關(guān)控制此分路的接通和關(guān)斷，有紅黃兩個指示燈分別指示其處于火警或分路斷開狀態(tài)

8、。每個分路單元上有兩個開關(guān)用于此單元上8個分路火警和故障的模擬試驗功能。主機(jī)與探測器的連線為二芯線，探測器工作電壓為24V DC。每個探測分路的最末一個探測器內(nèi)接一個10k的終端電阻。分路單元內(nèi)還設(shè)有短路保護(hù)電路，當(dāng)探測分路發(fā)生短路現(xiàn)象時此電路動作，以避免電流過大。短路現(xiàn)象消除后，短路保護(hù)電路自動復(fù)原。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生火警或故障時，中央單元上發(fā)出相應(yīng)的聲光報警信號。因為火警系統(tǒng)是一個安全系統(tǒng)，所以必須保證其本身系統(tǒng)處于正常的工作狀態(tài)，為此主機(jī)內(nèi)有各種故障自檢功能。中央單元右側(cè)有一排指示燈，分別指示分路開路故障、警鈴回路故障、接地故障、蓄電池故障、保險絲故障、電網(wǎng)故障、分路關(guān)斷和主機(jī)門開。分路關(guān)斷和門

9、開指示燈提醒操作者在正常的工作狀態(tài)時應(yīng)將所有分路接通，并關(guān)上主機(jī)門。報警、控制單元用以連接外部各種報警、控制設(shè)施，如全船通用報警系統(tǒng)、各種報警燈、報警鈴和防火門電磁鐵等。輸出信號種類各異，有源或無源，延時或不延時，連續(xù)或斷續(xù)，常開或常閉，能滿足各種不同要求。主機(jī)上有“報警關(guān)斷”、“外控關(guān)斷”和“延時關(guān)斷”開關(guān)，用以控制對外報警、控制信號。圖5-1-3 分路式火警系統(tǒng)的主機(jī)面板試驗 火警 故障1 2 3 4 5 6 7 81 2 3 4 5 6 7 8試驗 火警 故障火警故障報警控制單元電源分路單元2分路單元1中央單元二、環(huán)路式火災(zāi)自動報警系統(tǒng)環(huán)路中每個探測器均有二個通道和主機(jī)進(jìn)行通信。萬一環(huán)路

10、中某一處電纜斷線時，通信仍可正常進(jìn)行，主機(jī)還可檢測出電纜斷線的位置。在環(huán)路中設(shè)有數(shù)個短路隔離器，當(dāng)環(huán)路中某處發(fā)生短路時，其兩端的二個短路隔離器動作，以避免整個環(huán)路通信癱瘓。環(huán)路式火災(zāi)報警系統(tǒng)通常采用二總線制編碼傳輸技術(shù)。系統(tǒng)中的每個智能型探測器、按鈕和地址單元都有其各自的地址，由其內(nèi)部的多位開關(guān)或通過軟件所設(shè)定。在環(huán)路中裝上地址單元（編碼底座）后，可連接普通開關(guān)量型的火警探測器，在這條路上的探測器具有相同的地址。典型的環(huán)路式火災(zāi)自動報警系統(tǒng)框圖如圖5-1-4所示，系統(tǒng)由中央處理單元、探測環(huán)路、操作單元等構(gòu)成。（1）中央處理單元中央處理單元為模塊式結(jié)構(gòu)，由幾種功能不同的模塊所組成，可根據(jù)需要選用

11、。所有的線路板安裝在一個標(biāo)準(zhǔn)的框架中。中央處理單元由以下幾個部分組成。 報警處理板 此板是中央單元的核心部分，板內(nèi)有一個內(nèi)部和兩個外部串行通信口。內(nèi)部串行口用于接收來自探測環(huán)路接口板的信息，控制其相應(yīng)動作。外部串行口用于和操作單元等通信。此板還通過繼電器板完成相應(yīng)的報警、控制功能，通過通信接口板實現(xiàn)與外部計算機(jī)、打印機(jī)等的串行通信，控制開關(guān)量I/O板完成相應(yīng)功能。 探測環(huán)路接口板 此板用于與探測環(huán)路中的探測器通信，并將探測器的狀況傳至報警處理板。每塊板可連接2個探測環(huán)路，一個中央單元中最多可插入95塊探測環(huán)路接口板。板上的多位開關(guān)用以設(shè)定地址。圖5-1-4 環(huán)路式火災(zāi)自動報警系統(tǒng)示意圖繼電器板

12、它受報警處理板控制，用來驅(qū)動外部報警、控制設(shè)備（如通用報警系統(tǒng)、警鈴、防火門磁鐵等）。板內(nèi)有2路DC 24V/2A電源輸出，3路DC 24V/2A有源信號輸出，4路容量為2A的繼電器信號輸出，2路以集電極開路形式輸出的信號。通信接口板此板內(nèi)有2個RS232和2個RS485串行通信口，它受報警處理板控制，用于與外部計算機(jī)、打印機(jī)通信。開關(guān)量輸入板此板可接收24路經(jīng)光電隔離的開關(guān)量信號，受報警處理板控制。開關(guān)量輸出板此板可輸出24路經(jīng)光電隔離的開關(guān)量信號，受報警處理板控制。開關(guān)量探測器接口板此板用于連接以非智能型的開關(guān)量探測器所組成的探測分路，每塊板可連接4個分路。電源單元電源單元包括整流電源和蓄電池，二路電源可自動切換。(2)探測環(huán)路在該系統(tǒng)中，一個中央單元最多可連接190個探測環(huán)路，每個環(huán)路中可安裝99個模擬量探測器或地址單元。一個環(huán)路可覆蓋船上幾層甲板。因為中央單元和探測器之間的通信信號在發(fā)送和接收時受過特殊處理，所以對傳輸電纜要求不高，采用一般的二芯非屏蔽船用電纜即可。(3)操作單元操作單元是操作者與系統(tǒng)進(jìn)行人機(jī)對話的裝置，其面板如圖5-1-5所示。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生火警時，左上角的火警大燈閃亮，其右側(cè)的二