《輪機(jī)自動(dòng)化》數(shù)字化教材項(xiàng)目三任務(wù)五

1、項(xiàng)目三 船舶主機(jī)遙控系統(tǒng)【項(xiàng)目描述】船舶主機(jī)遙控系統(tǒng)（Main engine remote control system）是操縱船舶主機(jī)的設(shè)備，通過主機(jī)遙控系統(tǒng)能對(duì)主機(jī)進(jìn)行起動(dòng)、停車、換向等邏輯控制和對(duì)主機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行閉環(huán)控制。同時(shí)還應(yīng)該對(duì)主機(jī)的轉(zhuǎn)速和負(fù)荷進(jìn)行必要的限制，并具有必要的安全保護(hù)功能。主機(jī)遙控系統(tǒng)不僅能改善輪機(jī)人員的工作條件，改善船舶的操縱性能，而且還能提高船舶航行的安全性，以及主機(jī)工作的可靠性和經(jīng)濟(jì)性，是輪機(jī)自動(dòng)化的重要組成部分，也是現(xiàn)代化船舶實(shí)現(xiàn)無人機(jī)艙必不可少的條件之一。對(duì)主機(jī)遙控系統(tǒng)的操作、維護(hù)、管理是輪管人員必須掌握的基本技能。通過本項(xiàng)目的學(xué)習(xí)，讀者應(yīng)達(dá)到以下要求：一、知識(shí)

2、要求1、 主機(jī)遙控系統(tǒng)的組成、主要功能及類型；2、 氣動(dòng)操縱系統(tǒng)中的主要元部件；3、 車鐘系統(tǒng)及操縱部位轉(zhuǎn)換的條件和方法；4、主機(jī)邏輯控制（換向、起動(dòng)、停油、制動(dòng)等）的條件；5、主機(jī)轉(zhuǎn)速與負(fù)荷的控制和限制功能；6、MAN B&W MC主機(jī)氣動(dòng)操縱系統(tǒng)圖。二、能力要求1、能正確地理解系統(tǒng)的主要功能；2、能理解主機(jī)起動(dòng)、換向、制動(dòng)的實(shí)現(xiàn)方法；3、能區(qū)分轉(zhuǎn)速限制、轉(zhuǎn)速控制和燃油限制三者的不同之處；4、能掌握主機(jī)氣動(dòng)操縱系統(tǒng)的作用和管理要點(diǎn)，并能分析系統(tǒng)的典型故障。三、素質(zhì)要求1、養(yǎng)成善于動(dòng)腦、勤于思考、及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題的學(xué)習(xí)習(xí)慣；2、提高理論聯(lián)系實(shí)際的能力，培養(yǎng)善于分析和解決主機(jī)遙控系統(tǒng)實(shí)際問題

3、的能力；3、培養(yǎng)理性思維能力和科學(xué)求實(shí)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(shí)?！卷?xiàng)目實(shí)施】任務(wù)五 主機(jī)轉(zhuǎn)速與負(fù)荷的控制和限制一、學(xué)習(xí)目標(biāo)1、了解主機(jī)轉(zhuǎn)速與負(fù)荷的氣動(dòng)和電動(dòng)控制限制回路。2、重點(diǎn)掌握主機(jī)轉(zhuǎn)速與負(fù)荷的氣動(dòng)和電動(dòng)控制限制回路分析方法。二、學(xué)習(xí)任務(wù)本項(xiàng)目的主要任務(wù)是掌握主機(jī)轉(zhuǎn)速與負(fù)荷的氣動(dòng)和電動(dòng)控制限制回路及故障排除方法。三、背景知識(shí)主機(jī)的轉(zhuǎn)速控制除了與其它自動(dòng)控制系統(tǒng)一樣需要考慮其品質(zhì)指標(biāo)外，還需兼顧其控制后果。因?yàn)樵诖蠓炔僮髦鳈C(jī)或變工況的情況下，若只考慮控制系統(tǒng)的品質(zhì)指標(biāo)就可能造成主機(jī)的熱負(fù)荷或機(jī)械負(fù)荷超指標(biāo)。因此，為了保障主機(jī)的運(yùn)行安全，控制中一旦出現(xiàn)危及主機(jī)安全的情況

4、，轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)將自動(dòng)放棄某些控制指標(biāo)，把主機(jī)的轉(zhuǎn)速或供油量限制在其安全范圍內(nèi)。然而，在船舶遇到緊急情況(如避碰操縱)時(shí)，控制系統(tǒng)必須能采取“舍機(jī)保船”的緊急措施，應(yīng)急撤銷某些限制或放寬限制，實(shí)現(xiàn)緊急操作。由此可見，主機(jī)的轉(zhuǎn)速控制與負(fù)荷控制是包括各種限制和應(yīng)急操作在內(nèi)的綜合性自動(dòng)控制。 一、主機(jī)轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)的組成及功能圖3-5-1中，由駕駛臺(tái)遙控車鐘發(fā)出的車令設(shè)定轉(zhuǎn)速In，首先送到程序加、減速環(huán)節(jié)，實(shí)加速速率限制與程序負(fù)荷限制，使車令設(shè)定轉(zhuǎn)速按主機(jī)的操作規(guī)律變化。即在低速區(qū)允許設(shè)定轉(zhuǎn)速快速變化，在中速區(qū)則應(yīng)變化慢一些，而在高速區(qū)應(yīng)按時(shí)間原則程序加速，以提高主機(jī)在低速范圍內(nèi)的機(jī)動(dòng)性，避免中速區(qū)加速

5、過快及高速區(qū)熱負(fù)荷波動(dòng)過大。經(jīng)程序加、減速后的設(shè)定轉(zhuǎn)速再送到轉(zhuǎn)速限制環(huán)節(jié)，進(jìn)行臨界轉(zhuǎn)速的自動(dòng)避讓，以保證主機(jī)不在臨界轉(zhuǎn)速區(qū)域內(nèi)運(yùn)行，然后進(jìn)行最小和最大轉(zhuǎn)速限制，以確保主機(jī)轉(zhuǎn)速不會(huì)低于其最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速或高于其最大允許轉(zhuǎn)速。通過上述處理后的設(shè)定轉(zhuǎn)速作為轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)的轉(zhuǎn)速給定值nS被引到其比較環(huán)節(jié)，使之與測(cè)速裝置檢測(cè)到的主機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速測(cè)量值nf進(jìn)行比較。比較所得轉(zhuǎn)速偏差(ne)按固有的調(diào)節(jié)規(guī)律(如PI規(guī)律)運(yùn)算后輸出主機(jī)供油控制信號(hào)FC至負(fù)荷限制環(huán)節(jié)。有時(shí)為了使主機(jī)的調(diào)速特性與摞旋槳的推進(jìn)特性相逼近，通常在調(diào)節(jié)規(guī)律運(yùn)算后增加一個(gè)螺旋槳特性限制環(huán)節(jié)，或在調(diào)節(jié)規(guī)律運(yùn)算中采用非線性變?cè)鲆孢\(yùn)算。調(diào)速環(huán)節(jié)輸出的控

6、制油量FC除了受螺旋槳特性限制外，還受到主機(jī)的增壓空氣壓力限制、轉(zhuǎn)矩限制及最大油量限制。即把經(jīng)螺旋槳特性限制的轉(zhuǎn)速控制油量FP，增壓空氣壓力限制所允許的最大油量Fkm，轉(zhuǎn)矩限制所允許的最大油量Fnm，及輪機(jī)長手動(dòng)設(shè)定的最大允許油量Fm都送到選小器進(jìn)行選小。保證主機(jī)在運(yùn)行過程中，其供油量不會(huì)超過各限制環(huán)節(jié)所限定的最大允許油量，以確保主機(jī)的運(yùn)行安全。然而，在惡劣海況下，船舶縱向搖擺厲害，螺旋槳吃水變化大，調(diào)速系統(tǒng)為了把主機(jī)轉(zhuǎn)速維持在設(shè)定轉(zhuǎn)速，將頻繁調(diào)節(jié)主機(jī)供油量，使主機(jī)的負(fù)荷變化可能超出主機(jī)所能承受的范圍，甚至發(fā)生飛車現(xiàn)象，從而危及主機(jī)運(yùn)行安全。為此，遙控系統(tǒng)通常采用如下兩種方法來避免主機(jī)負(fù)荷變化

7、過大及飛車現(xiàn)象。1負(fù)荷控制方法當(dāng)船舶航行中遇到風(fēng)浪時(shí)，可通過操作臺(tái)上的選擇開關(guān)接通負(fù)荷控制開關(guān)，使主機(jī)的控制方式從轉(zhuǎn)速控制切換到負(fù)荷控制。這時(shí)車鐘發(fā)出的車令設(shè)定轉(zhuǎn)速(IE)經(jīng)負(fù)荷控制器處理后輸出與In成比例的主機(jī)油量控制信號(hào)FL一起送到選小器，由于在正常情況下FLFC，所以選小器選擇負(fù)荷控制輸出油量(FL)，使主機(jī)的供油量僅與車令設(shè)定轉(zhuǎn)速有關(guān)，因此，在車令設(shè)定轉(zhuǎn)速不變時(shí)，主機(jī)的供油量也保持不變，負(fù)荷不變。但此時(shí)主機(jī)的轉(zhuǎn)速無法恒定，會(huì)隨著螺旋槳的吃水變化而變化。當(dāng)螺旋槳下沉?xí)r，它產(chǎn)生的阻力矩就會(huì)大于柴油機(jī)汽缸燃?xì)馑a(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力矩，使動(dòng)量平衡破壞，主機(jī)轉(zhuǎn)速下降，以滿足新的動(dòng)量平衡關(guān)系。反之，主機(jī)轉(zhuǎn)

8、速就會(huì)升高。可見，負(fù)荷控制是一種定負(fù)荷、變轉(zhuǎn)速的控制方式，由于它未將系統(tǒng)輸出量反饋至輸入，而是直接由給定量來控制的，所以負(fù)荷控制是一種開環(huán)控制。圖3-5-1 轉(zhuǎn)速與負(fù)荷控制回路原理框圖單純的定油量控制，當(dāng)螺旋槳露出水面，主機(jī)會(huì)出現(xiàn)飛車現(xiàn)象。但在5-31的控制回路中，遙控系統(tǒng)進(jìn)入負(fù)荷控制狀態(tài)時(shí)，調(diào)速回路并未停止工作。在正常情況下，由于調(diào)速回路枋出FC大于負(fù)荷控制回路輸出FL，故無法輸出調(diào)速控制信號(hào)。然而，當(dāng)船尾上翹時(shí)，主機(jī)轉(zhuǎn)速逐漸升高。在主機(jī)轉(zhuǎn)速上升到一定值后，偏差轉(zhuǎn)速出現(xiàn)負(fù)值，使調(diào)速控制信號(hào)FC減小，當(dāng)小于負(fù)荷控制器輸出FL時(shí)，選小器選擇FC作為輸出。于是控制系統(tǒng)又轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)速控制方式，將主機(jī)油

9、門關(guān)小，阻止主機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)一步上升，從而避免主機(jī)超速。2死區(qū)控制方法在主機(jī)轉(zhuǎn)速控制中的轉(zhuǎn)速偏差ne后加一個(gè)死區(qū)控制(見圖3-5-1中死區(qū)控制環(huán)節(jié)內(nèi)的虛線)。它利用控制死區(qū)范圍來實(shí)現(xiàn)三種不同的控制方式。(1)刻度控制方式。這種控制方式的死區(qū)范圍最大。當(dāng)主機(jī)轉(zhuǎn)速偏離車令設(shè)定轉(zhuǎn)速的偏差未超過最大死區(qū)范圍時(shí)，死區(qū)控制無輸出，調(diào)速回路無調(diào)節(jié)作用，主機(jī)油門刻度位置不變，使主機(jī)的熱負(fù)荷和機(jī)械負(fù)荷基本保持不變。但主機(jī)的轉(zhuǎn)速將隨螺旋槳負(fù)荷變化而在一個(gè)較大的范圍內(nèi)波動(dòng)。因此，刻度控制適用于主機(jī)高負(fù)荷范圍內(nèi)需維持主機(jī)進(jìn)油量恒定以獲得穩(wěn)定的熱平衡效果的場(chǎng)合。(2)正?？刂品绞?。正?？刂品绞降乃绤^(qū)范圍適中，比刻度控制小得多

10、。因此，正?？刂品绞侥苁怪鳈C(jī)的轉(zhuǎn)速跟隨車令設(shè)定轉(zhuǎn)速，并將其偏差轉(zhuǎn)速保持在正?？刂品绞剿绤^(qū)范圍內(nèi)。主機(jī)在穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)下，只要主機(jī)的轉(zhuǎn)速波動(dòng)小于正常控制死區(qū)范圍，死區(qū)控制就無偏差，無凋節(jié)作用。因此，可減小轉(zhuǎn)速波動(dòng)對(duì)調(diào)速系統(tǒng)的影響，提高了系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性。但是，一旦主機(jī)轉(zhuǎn)速波動(dòng)超出正?？刂扑绤^(qū)，調(diào)速回路就會(huì)將其自動(dòng)調(diào)節(jié)到正?？刂品秶鷥?nèi)。由此可見，正?？刂剖窃诒ＷC所需的調(diào)節(jié)精度下盡可能減小主機(jī)油門刻度位置波動(dòng)的一種控制方式。因此，它適用于主機(jī)正常運(yùn)行工況。(3)惡劣海況控制方式。這種控制方式主要是為防止主機(jī)在大風(fēng)浪運(yùn)行中發(fā)生超速。在惡劣海況控制方式中，控制回路減小主機(jī)的最大供油范圍，并將死區(qū)調(diào)到最小(

11、趨于零)，以提高轉(zhuǎn)速控制靈敏度。因此，當(dāng)螺旋槳露出水面時(shí)，調(diào)速系統(tǒng)就能以最快響應(yīng)速度減小主機(jī)進(jìn)油量，從而有效防止了主機(jī)超速。在主機(jī)遙控系統(tǒng)中，常把圖3-5-1所示的轉(zhuǎn)速與負(fù)荷控制回路分成兩部分，前半部分為轉(zhuǎn)速給定部分，用來將車鐘發(fā)出的設(shè)定轉(zhuǎn)速經(jīng)程序加、減速與轉(zhuǎn)速限制處理后送至調(diào)速環(huán)節(jié)，作為主機(jī)轉(zhuǎn)速的設(shè)定值；后半部分為轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)與負(fù)荷限制部分。它由全制式液壓調(diào)速速器或電子調(diào)速器與電/液(電/氣)伺服器構(gòu)成的調(diào)速系統(tǒng)來完成主機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)和負(fù)荷限制。二、起動(dòng)油量的設(shè)定在駕駛臺(tái)遙控主機(jī)時(shí)，駕駛員可將車鐘從停車位置扳到正車(或倒車)的任何位置來起動(dòng)主機(jī)。這時(shí)若仍由車令設(shè)定轉(zhuǎn)速來給定起動(dòng)油量，就可能出現(xiàn)主機(jī)

12、因起動(dòng)油量不足而不能正常發(fā)火，或因起動(dòng)供油量過大而發(fā)生爆燃現(xiàn)象。為了確保主機(jī)在任何情況下都能安全可靠地起動(dòng)成功，遙控系統(tǒng)在起動(dòng)階段自動(dòng)阻斷車鐘所發(fā)出的車令設(shè)定轉(zhuǎn)速，由起動(dòng)供油回路來控制其起動(dòng)油量。這個(gè)起動(dòng)油量比微速擋甚至比慢速擋的供油量還要大一些，以實(shí)現(xiàn)用定油量起動(dòng)。這樣既可以保證有很高的起動(dòng)成功率，又可以防止由于起動(dòng)供油量過大而產(chǎn)生嚴(yán)重爆燃的現(xiàn)象。對(duì)于不同的主機(jī)遙控系統(tǒng)，其起動(dòng)供油量方式也不同，有的采用油-氣并進(jìn)方式，還有的采用油-氣分進(jìn)方式。油-氣并進(jìn)是指主機(jī)在壓縮空氣起動(dòng)的同時(shí)供給起動(dòng)油量，直到主機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到起動(dòng)空氣切斷轉(zhuǎn)速而結(jié)束壓縮空氣起動(dòng)時(shí)，才轉(zhuǎn)為車鐘設(shè)定值；油-氣分進(jìn)是在壓縮空氣起動(dòng)

13、階段不供油，而當(dāng)主機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到起動(dòng)空氣切斷轉(zhuǎn)速時(shí)，在切斷起動(dòng)空氣的同時(shí)供油。因此，油-氣分進(jìn)式系統(tǒng)的起動(dòng)空氣切斷轉(zhuǎn)速常稱為發(fā)火切換轉(zhuǎn)速。為了保證起動(dòng)容易成功，除提供適當(dāng)?shù)钠饎?dòng)油量外，對(duì)油-氣分進(jìn)式還需維持?jǐn)?shù)秒起動(dòng)供油時(shí)間后才轉(zhuǎn)入車鐘設(shè)定值，因此，常在起動(dòng)與車令轉(zhuǎn)速切換閥的控制端設(shè)置一單向節(jié)流閥與氣容，用來組成一個(gè)延時(shí)環(huán)節(jié)，以設(shè)定起動(dòng)維持時(shí)間。3.主機(jī)加、減速程序控制主機(jī)的程序加、減速是指主機(jī)在加、減速過程中應(yīng)遵循的加、減速規(guī)律。為了使車鐘所發(fā)送的車令轉(zhuǎn)速信號(hào)能符合主機(jī)的加、減速規(guī)律，必須對(duì)車令轉(zhuǎn)速進(jìn)行預(yù)處理。即在低速區(qū)，允許主機(jī)快些加速或減速，不限制車令轉(zhuǎn)速的變化速度；而在中速區(qū)，對(duì)車令轉(zhuǎn)速進(jìn)行

14、加速速率和減速速率的限制；在高速區(qū)，如在70%額定轉(zhuǎn)速以上再加速時(shí)，則按主機(jī)負(fù)荷變化規(guī)律，對(duì)車令轉(zhuǎn)速進(jìn)行程序加速和減速。為此，遙控系統(tǒng)中設(shè)置了加速與減速速率限制環(huán)節(jié)和程序負(fù)荷環(huán)節(jié)，以便把車鐘所設(shè)定的車令轉(zhuǎn)速分段按預(yù)先調(diào)定好的速率發(fā)送出去。在應(yīng)急情況下，可手動(dòng)操作取消程序負(fù)荷限制，實(shí)現(xiàn)快加或快減速。（1）加速速率限制加速速率限制是指主機(jī)在低負(fù)荷區(qū)加速時(shí)對(duì)主機(jī)轉(zhuǎn)速增加速率的限制。在氣動(dòng)遙控系統(tǒng)中，加速速率限制一般是由分級(jí)延時(shí)閥實(shí)現(xiàn)的，如圖3-5-2所示。當(dāng)車令與轉(zhuǎn)向一致時(shí)，S=1，閥A右位通，實(shí)現(xiàn)了起動(dòng)油量和運(yùn)行油量的切換，車令設(shè)定的轉(zhuǎn)速信號(hào)經(jīng)閥A右位、分級(jí)延對(duì)閥B向氣容C充氣，當(dāng)設(shè)定轉(zhuǎn)速低于額定

15、轉(zhuǎn)速的30%左右時(shí)，該信號(hào)不經(jīng)閥B的節(jié)流，直接句氣容C充氣，主機(jī)轉(zhuǎn)速可迅速升高。當(dāng)設(shè)定轉(zhuǎn)速高于額定轉(zhuǎn)速的30%以上時(shí)，該信號(hào)要經(jīng)B閥的節(jié)流再向氣容C充氣。這時(shí)，主機(jī)轉(zhuǎn)速的增加就會(huì)稍慢一些。減速時(shí)氣容內(nèi)壓力信號(hào)不經(jīng)B閥節(jié)流而直接通減小了的設(shè)定信號(hào)，實(shí)現(xiàn)快減速。圖3-5-2 氣動(dòng)加速速率限制環(huán)節(jié)圖3-5-3 電動(dòng)加速速率限制環(huán)節(jié)在電動(dòng)遙控系統(tǒng)中，加速速率限制環(huán)節(jié)的形式是多種多樣的。圖3-5-3示出了一種電動(dòng)無觸點(diǎn)遙控系統(tǒng)的加速速率限制方式。圖中，運(yùn)算放大器A1接成電壓比較器，其同相端和反相端分別接轉(zhuǎn)速設(shè)定信號(hào)UI1和該加速速率限制環(huán)節(jié)的輸出信號(hào)UO1。A2是接成負(fù)反饋的運(yùn)算放大器，其反相端電壓總是

16、高于同相端電壓UO1，故運(yùn)算放大器A2始終輸出0信號(hào)。在加速時(shí)，由于UI1> UO1，A1輸出1信號(hào)，電子開關(guān)SW閉合于1-15，標(biāo)準(zhǔn)電壓UR經(jīng)電阻R5向電容C充電，電容上電壓UO1按指數(shù)曲線不斷增大。由于A1是接成正反饋的電壓比較器，A1在輸出1和0時(shí)，A1同相端的電壓是不同的，故使A1輸出狀態(tài)發(fā)生變化的輸入值就存在一個(gè)回差，其上下限值分別用U1H和U1L表示。所以當(dāng)輸入U(xiǎn)O1U1H時(shí)，A1輸出0信號(hào)，電子開關(guān)SW由1-15斷開合于2-15，切斷了電容充電回路，接通放電回路。隨著放電的進(jìn)行，UO1不斷降低，當(dāng)UO1 U1L時(shí)，A1再翻轉(zhuǎn)輸出1信號(hào)，UR經(jīng)R5向電容C充電，由于U1H 與

17、U1L之間回差不大，故UO1可在UI1附近達(dá)到一個(gè)動(dòng)態(tài)的平衡。減速過程與加速過程相同。調(diào)整電容C充放電的時(shí)間常數(shù)，可調(diào)整加、減速的速率，調(diào)整電阻R5的電阻值大于R6和R7的電阻值，可實(shí)現(xiàn)謾加速、快減速。圖中，IST是停車指令。有停車指令時(shí) =0，與門G1輸出0信號(hào)，UO1不經(jīng)減速速率限制，直接輸出接近0V，這是停車限制。有倒車指令時(shí)IS=1，非門G2輸出0信號(hào)，由電位器P調(diào)定一個(gè)最大的倒車轉(zhuǎn)速。在倒車運(yùn)行時(shí)，UO1是不能超過最大倒車轉(zhuǎn)速的，這就是倒車最大轉(zhuǎn)速限制。USS是起應(yīng)的電壓信號(hào)。有開車車令， =1，且主機(jī)處于起動(dòng)狀態(tài)時(shí)，因UI1> UO1，開關(guān)SW閉合于1-15，USS經(jīng)電壓跟隨

18、器A3直接向電容C充電，使UO1能迅速達(dá)到起動(dòng)油量所對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)。起動(dòng)成功后撤銷USS信號(hào)，UO1將逐漸達(dá)到車令設(shè)定轉(zhuǎn)速信號(hào)UI1。 （2）氣動(dòng)程序負(fù)荷回路當(dāng)主機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到額定轉(zhuǎn)速的70%以上時(shí)它已進(jìn)入了高負(fù)荷區(qū)，主機(jī)已經(jīng)承受很高機(jī)械負(fù)荷和熱負(fù)荷。此后的加速過程必須嚴(yán)格加以限制，防止超負(fù)荷。在高負(fù)荷區(qū)內(nèi)，保持加速速率限制的加速尚嫌過快，故必須設(shè)置一個(gè)特殊的時(shí)間程序，使之慢慢加速，即為程序負(fù)荷。 圖3-5-4 氣動(dòng)程序負(fù)荷回路在氣動(dòng)遙控系統(tǒng)中，一般是通過節(jié)流元件與氣容組成的慣性環(huán)節(jié)來實(shí)現(xiàn)的，如圖3-5-4所示。圖中閥2是程序負(fù)荷設(shè)定調(diào)壓閥，它的最大輸出是程序負(fù)荷開始轉(zhuǎn)速值所對(duì)應(yīng)的氣壓信號(hào)。當(dāng)輸入

19、信號(hào)小于這個(gè)調(diào)整值時(shí)，輸出與輸入相等。Pi是車令設(shè)定轉(zhuǎn)速值所對(duì)應(yīng)的氣壓信號(hào)，當(dāng)該信號(hào)小于程序負(fù)荷開始的轉(zhuǎn)速(如額定轉(zhuǎn)速的70%)時(shí)，只經(jīng)分級(jí)延時(shí)閥1的節(jié)流，通過閥2向氣容6充氣。氣容內(nèi)的壓力升高較快，再經(jīng)比例閥7送至調(diào)速器轉(zhuǎn)速設(shè)定波紋管， 這就是加速速率限制。當(dāng)車令設(shè)定轉(zhuǎn)速大于程序負(fù)荷開始轉(zhuǎn)速時(shí)，Pi不僅要經(jīng)分級(jí)延時(shí)閥的節(jié)流，還要經(jīng)單向節(jié)流閥3的節(jié)流，再經(jīng)節(jié)流選擇閥4的上位向氣容6充氣。氣容內(nèi)壓力升高較慢，如圖(b)中c線所示。從港內(nèi)全速到海上全速大約需要25min，稱為快程序。如果把節(jié)流選擇閥轉(zhuǎn)至下位通，則單向節(jié)流閥3的輸出還要經(jīng)節(jié)流閥9的節(jié)流，這時(shí)氣容內(nèi)壓力升高很謾，如圖(b)中c線所示。

20、其程序負(fù)荷時(shí)間大約需要55min，稱為慢程序。選擇何種程序取決于操作者的要求和主機(jī)的承受能力。在應(yīng)急操縱的情況下，電磁閥8通電右位通，分級(jí)延時(shí)閥輸出的信號(hào)直接向氣容充氣，取消程序負(fù)荷，按加速速率限制可把主機(jī)的轉(zhuǎn)速一直加到海上全速，其加速過程如圖(b)中的e線所示。在減速時(shí)，氣容內(nèi)的氣壓信號(hào)經(jīng)速放閥5就地泄放，因不經(jīng)閥1和3的節(jié)流，實(shí)現(xiàn)快減速，如圖中斜線d所示。4. 轉(zhuǎn)速限制轉(zhuǎn)速限制是指限制送到調(diào)速器的轉(zhuǎn)速設(shè)定值，以此來限制主機(jī)的運(yùn)行轉(zhuǎn)速。設(shè)置轉(zhuǎn)速限制的目的是使車鐘發(fā)出的車令設(shè)定轉(zhuǎn)速能符合主機(jī)的操作要求，保證主機(jī)不在臨界轉(zhuǎn)速區(qū)域內(nèi)運(yùn)行，不在低于最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速以下運(yùn)行，以及不在高于主機(jī)最大允許轉(zhuǎn)速上

21、運(yùn)行。（1）最大轉(zhuǎn)速和最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速等限制輪機(jī)長最大轉(zhuǎn)速限制輪機(jī)長最大轉(zhuǎn)速限制是指正常運(yùn)行時(shí)，自動(dòng)將主機(jī)的最大運(yùn)行轉(zhuǎn)速限制在輪機(jī)長所設(shè)定的最大允許轉(zhuǎn)速值，并在應(yīng)急情況下，可通過應(yīng)急操縱指令取消限制。圖3-5-5 輪機(jī)長最大轉(zhuǎn)速限制回路輪機(jī)長最大轉(zhuǎn)速限制回路如圖3-5-5所示，圖中，A4、A6和R5構(gòu)成一個(gè)選小器；P3為輪機(jī)長最大允許轉(zhuǎn)速設(shè)定電位器；US為車令設(shè)定轉(zhuǎn)速值；IE為應(yīng)急操縱指令。在正常運(yùn)行時(shí)IE=0，G1輸出低電平，A6輸入由P3與R7分壓后得到的最大允許轉(zhuǎn)速值Um。當(dāng)車令設(shè)定轉(zhuǎn)速值小于最大允許轉(zhuǎn)速值時(shí)，即US Um，則選小器選擇車令設(shè)定轉(zhuǎn)速作為輸出，即UO= US，無限制作用。當(dāng)車令

22、設(shè)定轉(zhuǎn)速值大于最大允許轉(zhuǎn)速值時(shí)，即US > Um時(shí)，選小器選擇輪機(jī)長設(shè)定的最大允許轉(zhuǎn)速值作為輸出，即UO= Um，從而將主機(jī)轉(zhuǎn)速限制在輪機(jī)長所設(shè)定的最大轉(zhuǎn)速值。調(diào)大P3的電阻值，主機(jī)的最大允許轉(zhuǎn)速值Um會(huì)減小。有應(yīng)急操縱指令時(shí)IE=1，G1輸出高電平，使A6的輸入電壓Um提高到近似電源電壓，選小器選擇車令設(shè)定轉(zhuǎn)速US作為輸出，從而取消限制。最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速限制最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速限制是指當(dāng)車鐘手柄設(shè)定的轉(zhuǎn)速在最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速以下時(shí)，能保證主機(jī)在最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速上運(yùn)行，防止主機(jī)運(yùn)行不穩(wěn)定，甚至停車。最大倒車轉(zhuǎn)速限制倒車最大轉(zhuǎn)速限制是防止因倒車車令設(shè)定轉(zhuǎn)速值太大而使倒車轉(zhuǎn)速太高的限制。由于螺旋槳倒轉(zhuǎn)時(shí)的阻力大于

23、正轉(zhuǎn)阻力，主機(jī)倒轉(zhuǎn)時(shí)，如仍將其轉(zhuǎn)速調(diào)整在正轉(zhuǎn)最大轉(zhuǎn)速，就會(huì)導(dǎo)致主機(jī)超負(fù)荷。為了保證主機(jī)的安全，主機(jī)遙控系統(tǒng)都設(shè)有最大倒車轉(zhuǎn)速限制功能。詳見圖3-5-3示出的電動(dòng)無觸點(diǎn)遙控系統(tǒng)加速速率環(huán)節(jié)。 故障降速轉(zhuǎn)速限制故障降速轉(zhuǎn)速限制是指當(dāng)主機(jī)發(fā)生某些故障時(shí)，主機(jī)降速到所允許的低轉(zhuǎn)速值。在有應(yīng)急操縱指令時(shí)，將取消故障降速功能，不允許主機(jī)降速。（2）臨界轉(zhuǎn)速的回避柴油機(jī)軸系都有其固有的自振頻率，當(dāng)外界強(qiáng)制干擾頻率(主機(jī)轉(zhuǎn)速)與其自振頻率相同時(shí)，將引起共振。在柴油機(jī)全部工作轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)可能有兩個(gè)或兩個(gè)以上共振區(qū)，其中最大的共振區(qū)稱為臨界共振區(qū)，所對(duì)應(yīng)的主機(jī)轉(zhuǎn)速叫臨界轉(zhuǎn)速。主機(jī)在臨界轉(zhuǎn)速區(qū)工作時(shí)，產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)應(yīng)

24、力將超過材料的允許應(yīng)力，造成曲軸的扭傷或折斷，或者造成組合式曲柄組合件的相對(duì)滑移。因此，柴油機(jī)在運(yùn)行期間必須避開臨界轉(zhuǎn)速區(qū)。其原則是，不在臨界轉(zhuǎn)速區(qū)內(nèi)運(yùn)行及快速通過臨界轉(zhuǎn)速區(qū)。臨界轉(zhuǎn)速自動(dòng)回避的方式有三種：一是避上限，當(dāng)車令轉(zhuǎn)速設(shè)定在臨界轉(zhuǎn)速區(qū)時(shí)，遙控系統(tǒng)能自動(dòng)使主機(jī)在臨界轉(zhuǎn)速的下限值運(yùn)行；二是避下限，當(dāng)車令轉(zhuǎn)速設(shè)定在臨界轉(zhuǎn)速區(qū)時(shí)，遙控系統(tǒng)能自動(dòng)使主機(jī)在臨界轉(zhuǎn)速的上限值運(yùn)行；三是避上、下限，加速時(shí)避下限、減速時(shí)避上限，但有些遙控系統(tǒng)正相反，即加速時(shí)避上限、減速時(shí)避下限。在實(shí)際應(yīng)用中，為使該環(huán)節(jié)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，多采用避上限方式。在氣動(dòng)遙控系統(tǒng)中，臨界轉(zhuǎn)速的回避是用氣動(dòng)閥件組成的邏輯回路實(shí)現(xiàn)的，其工作原

25、理如圖3-5-6所示。圖中1和3是調(diào)壓閥，輸入信號(hào)小于調(diào)定值時(shí)，輸出等于輸入；當(dāng)輸入信號(hào)大于調(diào)定值時(shí)，其輸出保持調(diào)定值不變。閥1調(diào)定值為臨界轉(zhuǎn)速的下限值Pa；閥3調(diào)定值是臨界轉(zhuǎn)速的上限值Pb；閥2是雙氣路控制的兩位三通閥；PS是轉(zhuǎn)速設(shè)定值。該回路是按避上限方式工作的。當(dāng)轉(zhuǎn)速設(shè)定值小于臨界轉(zhuǎn)速下限值時(shí)，閥1輸出PS，閥2上位通。PS經(jīng)閥1、閥2上位和速放閥4輸出，PO=PS，如圖中臨界轉(zhuǎn)速回避特性的a線所示。當(dāng)轉(zhuǎn)速設(shè)定在臨界轉(zhuǎn)速區(qū)時(shí)，PSPO，閥1輸出Pa不變，閥2上位通不變，PO =Pa，主機(jī)在臨界轉(zhuǎn)速下限值運(yùn)行，如圖中b線所示。當(dāng)設(shè)定轉(zhuǎn)速PS大于臨界轉(zhuǎn)速上限值時(shí)，閥2下位通，輸出PO由臨界轉(zhuǎn)

26、速下限值立即跳變到大于臨界轉(zhuǎn)速上限值Pb，可快速通過臨界轉(zhuǎn)速區(qū)，然后輸出隨PS而變，如圖中c和d線所示。同理，在減速時(shí)，當(dāng)PS >Pb時(shí)閥2下位通，PO = PS。而當(dāng)PaPS Pb時(shí)，即轉(zhuǎn)速設(shè)定在臨界轉(zhuǎn)速區(qū)時(shí)，閥2上位通，PS截止， PO = Pa。PSPa時(shí)，PO = PS所以在減速時(shí)也是避上限，且可快速通過臨界轉(zhuǎn)速區(qū)。圖3-5-6 氣動(dòng)臨界轉(zhuǎn)速回避回路5.負(fù)荷限制負(fù)荷限制用來限制主機(jī)的供油量，防止主機(jī)超負(fù)荷，故又稱燃油限制。由于主機(jī)轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)是根據(jù)偏差轉(zhuǎn)速來控制主機(jī)供油量的，當(dāng)螺旋槳吸收功率增加使主機(jī)轉(zhuǎn)速降低，或給定轉(zhuǎn)速增大時(shí)，為了快速地把主機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)到給定轉(zhuǎn)速，有可能使主機(jī)供油

27、量增加過多或過快，造成熱負(fù)荷與機(jī)械負(fù)荷超載。為此，必須對(duì)主機(jī)供油量進(jìn)行限制，以確保主機(jī)安全。負(fù)荷限制包括增壓空氣壓力限制、轉(zhuǎn)矩限制和最大油量限制等。（1）轉(zhuǎn)矩限制轉(zhuǎn)矩限制的目的是限制主機(jī)的機(jī)械負(fù)荷和熱負(fù)荷，防止主機(jī)超負(fù)荷運(yùn)行。主機(jī)的轉(zhuǎn)矩過大是由于主機(jī)在某一轉(zhuǎn)速下的噴油量過多造成的。因此，轉(zhuǎn)矩限制普遍采用轉(zhuǎn)速限制油量的方法。轉(zhuǎn)矩限制有設(shè)定轉(zhuǎn)速限制油量和主機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速限制油量兩種方法。目前，采用設(shè)定轉(zhuǎn)速限制油量的方法用的較多，它是按設(shè)定轉(zhuǎn)速的大小來限制主機(jī)的最大允許供油量。圖3-5-7所示為一種電動(dòng)轉(zhuǎn)矩限制回路。圖中，電壓跟隨器A2與調(diào)速回路的運(yùn)放器A3構(gòu)成選小器。由電位器P1調(diào)定的電壓值Ua是轉(zhuǎn)矩

28、限制的開始轉(zhuǎn)速值，一般為額定轉(zhuǎn)速的50%60%。運(yùn)放器A1的工作模式由US的大小來確定，當(dāng)車令設(shè)定轉(zhuǎn)速值US小于Ua時(shí)，A1輸出0信號(hào)，二極管D1截止，A1負(fù)反饋?zhàn)饔孟Вぷ饔陔妷罕容^器狀態(tài)，電壓跟隨器A2的同相端電壓是由電位器P1調(diào)定的Ua值，故A2輸出為Ua值，如圖中所示轉(zhuǎn)矩限制特性的ab線。當(dāng)US Ua時(shí)，A1輸出增大，二極管D1導(dǎo)通，負(fù)反饋回路起作用，使A1從電壓比較器狀態(tài)轉(zhuǎn)為同相輸入的比例運(yùn)算放大器。隨著US的增大，A1輸出按比例增大，a點(diǎn)電位升高，A2同相端電壓增大，A2輸出也隨之增大，如圖中所示的斜線bc。一個(gè)設(shè)定轉(zhuǎn)速值US只能對(duì)應(yīng)一個(gè)允許的最大供油量限制值UNM。因此轉(zhuǎn)矩限制的作用是根據(jù)設(shè)定轉(zhuǎn)速的大小來限制主機(jī)的最大允許供油量。調(diào)速回路輸出的控制信號(hào)是UC，主機(jī)在加速過程中，只要調(diào)速回路輸出UCUNM，