船舶液压系统（共11篇）
船舶液压系统 篇1
主机的操纵是由驾驶室通过车钟向机舱的主机旁发送指令, 机旁的值班轮机员回答了车钟指令后, 再将主机的操纵手柄放到指令位置。这就要求主机旁边必须要有人值班, 由人工操作主机, 难免会有操作失误的情况发生, 这就要求操作的轮机员必须熟悉主机的性能和具有熟练的操作技能。船舶使用了先进的主机遥控装置后, 只需驾驶员一个人 (非轮机员) 在驾驶室即可轻松完成主机的启动, 停止, 前进, 后退, 调整各种转速。大大减轻了船员的劳动强度, 改善了船员的工作条件, 避免了人为的操纵失误。
主机遥控系统的操纵位置及转换。一般设置三个控制位置:驾驶室、集控室、机旁, 这三个位置可以互相转换。机旁操纵也称为应急操纵, 当控制系统出现某些故障时, 可将操纵位置转到机旁操作。机旁和集控室对主机的操纵转换是通过机旁的一个转换阀来执行的, 即将控制空气接通机旁的管路或者集控室控制的管路, 同时还要操作转换手轮, 使调速器与主机的油门轴脱开 (机旁) 或者啮合 (集控室) 。
集控室与驾驶室控制位置的转换, 是由集控台上的转换开关来完成的。集控台和驾控台上操纵主机都是由电气的指令来操纵主机电磁阀箱中的启动、停止、前进、后退, 四个电磁阀, 通过控制空气带动主起动空气来执行的。驾驶室与集控室之间操纵位置的转换要互相应答认可。必须强调的是:三个操纵位置的转换功能要确保只能在一个位置上操纵主机。
主机遥控的主要功能。
1) 换向功能:当车钟指令与主机凸轮轴实际位置不相符时, 必须先进行自动换向, 换向完成后送出允许启动信号。主机的换向是指把凸轮轴从原来的运行状态的位置转换成另一种运行状态的位置, 换向与制动:a.停车状态下的换向。当手柄从停车位置拉向正车或倒车位置时, 主机必须停油, 换向阀动作, 换向装置工作, 将空气分配器、燃油、排气凸轮轴从原来的位置转换到车钟指令的位置, 然后进入到正常启动逻辑。b.在运行状态下进行换向。
当手柄从原来的运行位置拉到相反的位置时, 也将发生换向操作, 首先系统指令机器停油, 使主机转速下降, 待转速降到换向转速时 (约30~20转/分) , 开始换向, 这一过程约需2~3秒, 在换向完成后, 延时发出启动信号进入启动程序。换向后的转向与车钟指令仍不相符, 回路将继续保持停油。这里要引入制动的概念。船舶的制动方式一是主机本身的制动, 二是主机反转使螺旋桨产生负推力, 不再产生推力, 但船舶还有惯性, 负推力则使船舶迅速减速, 停车和后退。
主机的制动方式有两种:一种是能耗制动, 也称减压制动, 它是在换向完成后, 此时的转向与凸轮轴位置不符, 当空气分配器将气缸启动阀打开正是活塞处于压缩冲程, 因此就把它在其它冲程吸入的空气从启动阀排出, 经主启动阀泄放, 此后的膨胀冲程活塞下行时气缸内的气压处于负压状态, 活塞下行时是在消耗主机惯性的能量。另一种是强制制动, 利用启动空气在活塞处于压缩冲程时送入汽缸强行制止活塞运动时主机迅速减速到停车, 强制制动, 由于空气消耗量大, 对机器损伤较大故不能在较高转速时进行, 特设置了最高制动转速 (15~10) 。前面所述的从正车到倒车的操作中, 在自动换向完成后, 转向尚未改变, 此时换向后的启动空气分配器把气缸启动阀打开, 首先对空气进入压缩冲程, 逐级执行强制制动过程, 待转速减小到零时, 进入气缸的启动空气就变成反转的启动主机的动力了。
主机遥控的换向功能, 就是要保证从一种转向到另一种转向的操作准确无误。
2) 启动程序功能。当车钟手柄从停车位置移到前进或后退位置时, 系统能自动进行启动逻辑程序的运作。当启动转速达到点火转速时, 系统自动进行气、油转换, 切断启动空气。
主机启动必须满足启动条件, 其中包括:启动准备条件;启动操作的指令条件;重复启动的指令条件。在满足这些条件后, 主机才能进行启动。启动准备条件。
主机启动必须具备以下条件:盘车机脱开信号、主启动阀开启信号、启动空气分配器开启信号、调速器啮合信号、控制位置信号、辅助鼓风机运行信号 (必须是自动位置) 、应急停车复位信号、三次启动失败复位信号、转速发讯器工作正常信号、启动空气压力正常信号、启动时间过长复位信号、慢转启动正常信号、主机备车完毕 (控制空气供气, 安全空气供气, 主启动阀打开) 信号、安全系统无SLOWDOWN和SHUTDOWN信号。只有在以上条件全部满足的情况下, 才能启动主机。我们在备车时, 为防止机器的意外转动, 可在上述条件中选择一项使之不满足, 即可放心地作各种工作。
在完成启动准备条件之后还必须要有启动指令才能进行启动逻辑的运作。当车钟手柄从停车位置移向正车或倒车位置时, 启动回路首先要判断此指令是否满足启动逻辑的必要条件 (启动准备条件具有一票否决制) 。只有全部满足了, 启动逻辑电路才会发出启动命令。当启动指令发出后, 遥控系统首先打开启动电磁阀, 启动空气进入主机, 主机开始转动, 当转速上升到点火转速 (15~20转/分) 即自动进行气、油转换, 切断启动空气, 由燃油喷入主机气缸, 压缩, 爆炸, 自行带动曲轴作旋转运动。
主机的启动时间 (从零到点火转速) 一般为4~5秒, 若超过这一时间, 则被认为启动时间太长 (系统设定为10秒) 系统发出报警并停车。主机停车。首先系统发出燃油零位信号, 送到调速器上, 待主机转速下降到某一设定值时, 系统通过停车电磁阀进行启动空气制动。
3) 重复启动功能。在启动过程中如发生点火失败, 系统能进行三次启动企图, 当第三次启动失败后, 系统自动停止启动程序并发出报警。在满足启动逻辑条件以后, 一般情况下是可以启动主机并开始运转的, 但也有偶尔启动失败的情况。在机旁手操主机, 一次启动没有成功的可进行多次再启动, 在主机遥控系统中也设定了这一功能以保证有效的启动操作。
重复启动回路设有三次重复启动。重复启动是发生在启动失败时的逻辑动作。启动失败的原因及表现形式是多方面的, 由点火失败引起的启动失败, 主机遥控系统可进行三次再启动, 以求启动成功。如果主机三次启动均未成功, 系统将发出启动失败报警并使主机不再起动。
4) 重启动功能。重启动是指主机在应急启动, 重复启动, 及倒车启动时, 在系统指令下, 加大油门, 增加启动时的喷油量的启动。其目的是为了保证启动的成功率。一般来讲, 车钟手柄正车位置直接拉到倒车位置时, 第三次启动时, 系统能自动执行重启动。系统在输油回路中设有重启动油量设定控制环节。
在重启动情况下, 系统会送出重启动的油量信号, 在启动成功后, 系统自动取消重启动信号。重启动逻辑条件应包括以下几条:手柄必须在启动位置, 有应急启动指令, 点火失败的信号 (重复启动指令) , 或者倒车指令, 启动转速已经达到点火转速。
5) 慢转启动功能。当主机停车超过规定时间, 要再启动时必须经过慢转启动程序, 使主机在慢转1~2转后再进入正常启动程序, 其目的是及早发现某些机械碰擦和保证运动部件摩擦表面的润滑。实现慢转的方式由慢转电磁阀来控制, 采用两个电磁阀, 分别控制慢转启动副空气阀和正常启动主空气阀。当慢转指令发出时, 使慢转电磁阀得电, 副空气阀打开, 而主空气阀关闭着, 由于空气量小, 启动转速很慢, 当慢转过程完成, 慢转指令取消, 慢转电磁阀断电, 正常启动电磁阀得电, 主空气阀打开, 主机进入正常启动过程。
慢转启动的逻辑是主机停车超过规定时间, 要再次进行启动时必须分两个部分操作, 首先进行慢转启动, 然后再进入正常启动。慢转启动也可以说成是预备或试启动阶段。如果慢转启动过程正常, 说明主机可以进行启动, 则立即取消慢转, 进入正常启动。如果主机不能转动或者转动极慢, 慢转启动程序将不能被解除, 也不能进入下一步的正常启动。这样就保证了摩擦件之间滑油的润滑作用, 防止过度的不利磨损。
6) 速度控制功能。当主机进行加、减速操作时, 其加、减速过程应当受到限制, 以防止变速过快引起的机械部件的热损伤。系统是通过发送速率限制环节使加速度按预先设定的速率来进行。加速度限制, 为防止主机加速过快, 在调速器控制回路中, 增设了加速度限制环节。控制回路把手柄给定的指令信号按预先设定好的速率送出去, 起到加速的限制作用。
程序负荷控制, 当主机工作在额定负荷的70%以上, 即进入了主机的高负荷区, 这时的主机承受的热负荷已经很高了, 因此后面的加速过程必须更严格地加以限制。上述的加速度限制尚嫌太快, 所以需要给定一个更慢的时间程序来使主机慢慢加速。我们称70%额定负荷以上的慢加速为程序负荷控制。
7) 自动避开临界转速的功能。主机遥控系统必须设置这一功能, 以防止主机在临界转速区域内长期运转, 确保主机和船舶的安全。主机在临界转速区域运行时其产生的振动频率与船体的固有频率一致, 因而引起共振, 振幅会达到最大, 主机及其轴系受到的危害也最大, 因此必须及时避开。一般船只的临界转速经测定为55~65转/分。主机运行经过临界转速区域时, 如在加速过程则系统会将主机迅速加速到区域的上限点, 反之, 则迅速减速到下限点。
如果停留时间过长 (30秒) 即发出报警。转速的检测, 现代造船主机遥控系统中所用的转速信号采用的是磁脉冲的方式来检测转速。它通过安装在飞轮齿上面的转速传感器———电感线圈来感应飞轮上的齿数。安装在飞轮齿上的传感器与齿面的间隙应小于2.5mm。HHM———MAN B﹠W 5S60MC柴油机飞轮上的齿数为60。即主机转动一圈, 线圈上就感应到60个脉冲。非常精确。在主机遥控系统中, 转速信号不只是作为显示用, 还把它作为启动, 运行过程中, 系统控制所需要的转速信号, 如气/油转换 (切断启动空气) 转速, 换向转速, 最高制动转速, 反向启动转速, 临界转速, 各档运行转速的指令与实际转速的平衡, 超速等等。由于转速信号在主机遥控中的重要性, 因此系统设有多套转速检测装置以保障系统的安全。
8) 应急操作程序。在应急情况下, 可以取消慢转程序, 加速度限制程序进行快加速。或者取消自动紧急慢速, 自动紧急停车的信号对主机进行应急操作运行。
9) 安全保护程序。在主机运行中, 当出现滑油压力低, 曲轴箱油雾浓度高, 推力快轴承温度高等情况时, 主机遥控系统将发出自动紧急慢速 (SLOWDOWN) 或自动紧急停车 (SHUTDOWN) 并发出报警。主机遥控系统中的安全装置包括下列内容, 自动紧急停车 (SHUT DOWN) :超速;主机滑油进口压力低, 推力块轴承温度高等, 主机自动紧急停车。
自动紧急慢速 (SLOWDOWN) :主机排气温度高, 扫气箱温度高, 曲轴箱油雾浓度高, 活塞冷却油温度高, 轴向振动大, 主机滑油进口压力低等, 主机自动紧急慢速。主机应急停车:在驾控台, 集控台, 机旁操作台均设有主机应急停车按钮, 通过停车电磁阀切断燃油实现应急停车。应急运行的操作:在紧急情况下, (舍机保船) 自动紧急停车, 自动应急慢速的各故障点 (除了超速) 均可进行越控操作, 操作板上有明显的越控操作指示。
故障恢复后的操作:SHUTDOWN, 主机的操作手柄需要回到停车位置之后, 方可再进行正常的操作。SLOWDOWN:主机的操作手柄需操作到SLOWDOWN所设定的转速以下的手柄位置, 方可再进行正常操作。取消越控点的越控操作。
10) 系统功能的模拟试验功能。遥控系统设有功能模拟模拟试验环节, 以检查其系统各环节功能是否正常。例如在安全系统中, 我们可以模拟输入转速信号这样既可以检查全船转速表指示的正确性, 精确性。还可以进行只有主机运行时 (有转速时) 的一些功能进行试验。
11) 主机的完车 (不是停车) 。当主机结束运行后, 应关闭主启动阀, 排空管道内的压缩空气。关闭启动空气分配器, 排空管道内控制空气, 安全空气。
船舶液位遥测系统的应用研究 篇2
【关键词】船舶；液位遥测；传感器
0.引言
随着自动化技术的不断进步和发展，船舶系统的自动化程度也越来越高。高科学技术含量的集成系统的大量应用，使得船舶各系统更加高效、智能。液位遥测系统是船舶自动化系统中的一个重要组成部分。经过近十多年的发展，液位遥测系统的概念已拓展为液舱参数测量系统。在测量精度，系统功能，稳定性和可靠性都上了一个新台阶，用户不仅能知道液舱内的液位，还能随时知道舱内的温度、气体压力、液货密度、重量等参数和船的压载、吃水、稳性、强度等各种参数，以确保船舶装卸与航行的安全。
1.系统功能
液位遥测系统是船舶的核心部分，直接关系到船舶在海上航行的安全性和可靠性。液位遥测系统能够集成多种液位测量方法实现对船舶液位的监测和报警。系统可以接液位显示仪表显示液位，也可以通过现场总线通讯方式将数据上传到上位机，通过上位机实现液位的显示和监视。船舶液位遥测系统主要实现二项功能：①对各舱的液位、温度、压力等进行实时监测；②当监测高于报警值时发出报警信号。
现代船舶液位遥测系统一般由信号处理单元、操作单元、液位传感器、温度传感器等组成。一般情况下，液位遥测系统可分为两部分，一部分集中到油舱，实时将各油舱信息传送到机舱集中控制台，这样轮机部门就能及时了解各油舱消耗的情况；一部分集中到压载舱和淡水舱，实时将各水舱的信息传送到甲板办公室阀门遥控系统和液位遥测系统操作站以及配载计算机，使当班甲板部人员能够及时的了解实时装载、吃水等各种状态。这样就极大的方便船员的工作，减轻了船员的工作量，增强了船舶的安全性。船员可以通过集中显示控制柜触摸屏或远程计算机便捷、及时、准确地了解各舱室的液位、重量、体积、温度和压力等现场参数。当某数值超过设定的上下限值时，相应舱室的显示框会以红、黄色交替闪烁报警，控制柜上的蜂鸣器也会响起。操作人员可以及时采取相应的处理措施，以消除报警状态。报警消息页面会以表格形式记录报警的发生时间及状态等信息，可备以后查询，也可以通过打印机进行打印。
2.系统总体结构
船舶液位遥测系统主要由集中显示控制柜、现场采集箱、液位关断箱、远程监控计算机及各种传感器组成。 传感器包括雷达液位传感器、气泡式液位变送器、投入式液位压力传感器和温度传感器等。投入式液位传感器信号直接通过通讯网络进入船舶中控系统。其它的传感器信号通过现场采集箱后进入中控系统，通过中控室远程监控计算机进行显示和报警。
3.几种传感器的原理及特点
3.1液位遥测系统上位机
通过液位遥测系统人机界面对数据进行运算实现对液位、温度、压力的监测。监测软件包括通讯检测、参数设置，图表显示等模块，并能根据水温、水密度、重力加速度自动修正水位值，以辅助硬件系统达到液位计的技术指标，实现了液位数据自动采集、存储、传输、图形显示、参数修改、报警等功能。现在用户通过上位机不仅能方便的知道液舱内的液位， 还能随时知道舱内的温度、气体压力、液货密度、重量等参数和船的压载、吃水、稳性、强度等各种状态， 以确保船舶装卸与航行的安全和液货质量。通过上位机船员可以方便的设置报警参数，当有报警产生时，人机界面的状态栏显示报警的通道名称，报警的内容等。功能和特性如下：（1）通道报警显示；（2）报警上下限设定；（3）报警信息统计。
3.2吹气式液位测量
气泡式液位计是属于压力式液位计的一种，其工作原理与压阻式压力液位计相同，即由测量测点静水压力测得液位。只是测量静水压力的方法有些不同。它是将一根塑料吹气管放入水中，管口是测点。在一个密封的气体容器内，各点压强相等，也就是说，吹气管出口处的气体压力和该点的静液体压力相等，又和整个吹气管腔内的压力相等。将压力传感器的感压口置于吹气的管腔内，位于岸上仪器内。这样通过压力传感器采集探管内空气压力信号，通过已知液体密度，便可以将船舶运行时的液位值转换为电信号，通过数据采集模块，就可以实现上位机的远程监测。采用吹气式测量方法使被测液体完全没“电气”上的联系，只有一根气管进人液体中，从而可以避免很多干扰、影响，构成了它自己的使用特点，在电磁兼容、稳定度、后期维护等方面有较高的优势。优势如下：（1）传感器等换方便；（2）高性能电容性压力传感器；（3）稳定性强，采样率高；（4）高安全性，适应恶劣环境；（5）性价比高。
3.3雷达式液位测量
雷达式液位测量采用导波式雷达可用于连续的液位测量。导波雷达是基于时间行程原理的“俯视”式测量。测量时从参考点仪表过程连接处到液位表面的距离。探头发出高频脉冲并沿缆绳传播，当脉冲遇到液位表面时反射回来被仪表内的接收器接受，并将距离信号转化为液位信号。将此信号连接至液位测量系统的采集箱体上，既可提供现场显示液位信息，也可通过上位机软件显示。测量结果不受雾气和泡沫等工艺条件影响。 该测量方式信号抗干扰能力强，并且由于电磁波是恒定的，调校时只需输入量程等有关参数，不需要现场标定。 传感器安装空间小，通过舱室顶部的支撑管法兰固定，导波管与变送器之间为快速万向接头连接，安装和维护简单方便。优势如下：（1）测量结果不受温度，液体密度的影响；（2）不受液体表面泡沫的影响；（3）测量县城文本清晰显示；（4）适用于要求较高的成品油舱等。
3.4投入式液位测量
投入式液位测量采用高性能压力传感器作为测量元件，是一种自发电式和机电转换式传感器。它的敏感元件由压电材料制成。压电材料受力变形后表面产生电荷。电荷经放大器和测量电路的放大和变换阻抗后就成为正比于所受外力的电量输出给信号处理装置。通过该传感器把液位深度成正比的液体静压力准确测量出来，并经过专用信号调理电路转换成标准电流（4-20mA）信号输出，建立起输出信号与液体深度的线性对应关系，实现对液体深度的精确测量。将压力传感器直接投入液体中，即可测量出压力传感器末端到液面的液位高度。优势如下：（1）传感器体积小，使用方便；（2）传感器标准4-20mA信号输出；（3）通用型测量方法，适用于各种液位的测量与控制。
4.结论
对船舶液体舱的液位高度和容量进行遥测是非常必要的， 也是可行的。选取性能可靠、稳定、量程合适的传感器是进行好液位遥测的基础。由于测量仪表的不断革新，使得整个液位监测系统可靠性不断提高，随着现场总线技术的发展，使得船舶的液位遥测系统中具有更高程度的自动化和远程控制能力。遥测系统将舱室多项参数的现场测量、集中显示和远程监控有效集成在一起。随着自动化技术水平的发展，船舶液位遥测系统将更加的先进、智能。
【参考文献】
[1]崔晓俊.船舶液位遥测系统中的新技术应用[J].船舶工程.
船舶无线温度遥测系统 篇3
关键词：单片机,数字温度传感器,无线数据传输模块
目前, 船舶上采用的货舱温度采集系统大部分由传感器、数字集成元件及转换电路等元器件组成。整个系统线路复杂, 构建繁琐, 成本极高, 而且很难对系统设备进行升级换代, 尤其是在恶劣复杂的海况下航行, 对整个系统设备造成的破坏很难进行维修。随着嵌入式技术的快速发展, 采用NORDIC公司生产的n RF24L01芯片和美国DALLAS公司生产的最新型数字温度传感器DS18b20来设计温度监控设备, 使得硬件趋于简洁, 主要的功能都可在单片机芯片内部通过软件方法实现。利用无线传输技术, 实现船舶舱室温度的遥测, 并输出到终端, 降低船员进入封闭舱室或有毒舱室的工作危险性, 既满足的温度遥测的需求, 又保证了海上作业的安全。与目前有线温度监控设备相比降低成本, 消除了以往舱室恶劣工作环境对有线设备的损坏, 提高空间利用率。另外, 设备成本大幅降低, 由于码头装卸货的自动化程度提高, 在进行船舶货物装卸时可以达到一次性使用, 从而提高工作效率。
一、货舱温度传感器概述
1 研发流程
确定符合功能要求的数据接发设备和温度传感器, 最终选择NORDIC公司的n RF24L01无线模块和DALLAS公司的DS18b20温度传感器, 运用AD知识, 设计制作能满足设备需求的印刷电路板, 主电路板板焊接完成后, 编写系统控制程序, 运行并调试程序检验设备的实验效果。
作为最常见的传感器之一, 温度传感器具有广泛的运用。早期的温度传感器大都采用热敏或者热偶电阻的电阻差的变化来测量温度, 不仅测量线路复杂, 而且测量精度不高, 往往不能达到设计的预期要求。随着科技的进步, 现代化的温度传感器变得微型化、数字化, 体积减小的同时测量精度也大大提高, 广泛的应用在生产生活的各个领域。美国DALLAS半导体公司最新的数字化温度传感器DS18b20采用单总线协议, 无须连接任何外部元件。它具有微型化, 低功耗, 高性能, 抗干扰能力强等优点, 可直接将温度转化为数字信号供处理器处理。
2 DS18b20温度传感器性能
如图1所示, 整个传感器模块外形小, 结构简单, 但功能强大, 相比于船用的温度传感器, 价格便宜, 电路简单编程容易, 最重要的是大大节约船用空间, 极大的减少了以往安装传感器所需布线的复杂, 直插即用。DS18b20传感器集成了温度检测及数据输出在一起, 大大提高了其抗干扰能力;同时也把其工作周期分成了两个部分, 即温度采集和数据处理。温度采集部分主要依靠其内部的数字温度传感器, 精度能达到0.0625。数据的处理则主要是将其采集的温度转换成标准的BCD码, 发送至单片机等处理元件, 进行后续操作。而其内部的暂存器, 可以存储即将输出的温度数据。其具有独立的单总线接口方式, 无须连接任何外部元件, 只需一条口线就能实现多点组网分布的传感器与CPU之间的双向通信, 实现多点温度的及时测量温度, 测量结果以9~12位数字量方式串行传送。
二、无线模块特点
1 n RF24L01无线模块外部特性
如图2和图3所示, n RF24L01无线模块整体面积15.01048×29.01056mm, 相比于目前船舶上使用的有线数据传输设备, 其在温度数据传输方面具有极大的优势:体积小, 数据传输稳定, 数据传输距离远, 能实现数据的无线传输。这些优势极大体现了系统的整体设计的基本思想:小而稳定。另一方面, 其价格便宜, 功耗低, 编程简单, 极大程度上降低的设备的数据传输成本, 但又能保证数据传输的质量, 是一种性能优越的元件。
2 n RF24L01无线模块内部特性
n RF24L01无线模块采用GFSK调制模式, 数据传输速率能达到l Mb/s~2Mb/s, SPI速率为0Mb/s~10Mb/s, 而且其具有稳定的自动应答和再发射功能。相比于其他的无线模块, 如CC2500, PTR2000等, 其数据传输功率更高, 传输数据更加稳定, 而且距离更远。另一方面, 其通信协议简单, 编码方便, 抗干扰能力强, 在不使用时的掉电模式和空闲模式, 能极大的降低系统整体的功耗, 延长设备的一次性使用时间, 降低了系统的设计难度。
三、系统整体测试
1 系统结构
系统整体由89C52单片机、无线模块n RF24L01和DS18B20温度传感器集成, 如图4所示。自主设计制作的PCB电路板, 整体长宽各5.4cm, 占地面积不足30cm2, 体现了设备的小型化、简单化。系统整体使用的各种耗材, 包括芯片、传感器、电容电阻、无线模块等, 成本低, 性能优越, 数据传输稳定且功率强大的无线传输模块的传输距离达到数十米, 很好的完成了低成本、高性能又能一次性使用的目标, 能够很好的适应船舶货舱在各种恶劣条件下温度的监测, 同时又大大降低了使用成本。
2 系统测试
系统整体测试概念图, 如图5所示。系统由一主机加若干个从机构成 (根据需求设置) , 通过设备上的按键, 可设置任一设备为主机, 其余设备则自动成从机。主机可连接在任意安装了温度显示软件的control panel上, 而从机则可放置在货舱的任意位置。当进行温度的检查时, 可手持载有主机的panel, 随时在任意货舱, 该货舱各点的温度时时发送到控制器的温度显示软件上, 得到的温度曲线如图6所示。本系统的设计, 大大提高了工作效率, 同时降低了工作人员进入货舱检查时的危险性。
结语
采用DS18B20和单片机等连接组成的无线温度监控系统, 满足了温度遥测的需求, 同时大大降低了成本。适用于船舶舱室等工作环境恶劣、空间有限的场合, 能最大化的实现“小空间、大利用”, 准确时时的监控船舱温度。另一方面, 单片机有强大的功能, 能完成复杂的控制任务, 并且支持多种编程语言, 与各种硬件兼容性良好, 降低了开发难度, 以此来代替进口产品和现有设备的升级换代, 能有效节约资金降低成本, 可以一次性使用, 对于暴力性装卸货有重大的实际意义。
参考文献
[1]张郁峰.如何搞好船舶设备管理工作[J].科技创新导报, 2014.
[2]郭天祥.新概念51单片机C语言教程:入门、提高、开发、拓展全攻略[M].北京:电子工业出版社.
水面船舶机舱通风系统设计论文 篇4
目前船舶动力舱通风采用常规机械通风、机械通风结合循环冷却装置通风、射流通风三种方式。三种通风方式各有特点，不同的船舶根据需求采用不同的方式。国际上将空气射流通风技术的设计思想普遍应用于船舶通风系统设计中已有几十年的历史，欧美公司，如ABB公司、约克公司、荷兰H&H公司，均在其设计的船舶机舱通风系统中采用了此类通风技术。其中瑞典ABB公司在空气射流通风技术原理上开发出的Dirivent系统，已广泛应用于船舶货舱、机械舱室和机舱的空调通风或机械通风系统中。目前国内水面船舶机舱通风系统设计主要有三种形式：全新风系统、循环冷却加新风系统及射流通风三种设计方法。无论哪种形式，通风的目的均在于一是排除舱室的热空气，使温度满足设计要求；二是满足机器和工作人员对新鲜空气的需求。
二、机舱通风系统设计
1．舱室通风量的计算
一般考虑主机、发电机、排气管辐射热及其它设备的散热量之和Q，船型较大时，还考虑舱壁传导热。带走此部分热量所需的通风量。
2．通风形式的比较
（1）全新风系统全新风系统设计顾名思义，利用风机将舱内污浊空气排出至舱外，将舱外的新鲜空气引至舱内。总风量的确定一要满足排出舱内热负荷，二要满足换气次数的要求。也就是3.1中两种计算方法中的较大者。机舱内进风大于排风的设计，为正压设计。对于有舱内进气要求的机舱，一般采用正压设计。无进气要求时，为防止机舱高热高湿气体进到其它住舱等舱室，一般机舱采用负压设计，即排气量略大于进气量的设计。全新风系统设计由于大量新风进到舱内，在排出机舱内设备发热量的同时，可以保证舱室的新风量。但由于风量较大，需单独设置进排风风机室，独立的进排气围井通道，占用较多的总体资源。由于风量较高，风机噪声较高，风管内风速也较高，整个舱室内的通风噪声相应升高。由于机舱内发热设备较多，空间布置紧凑，采用风管送排风时，容易造成机舱内空间布置特别紧张，局部区域风管无法送至，造成局部温度过高。部分水面船舶设计中，未设置进排风管，仅设置了进排风室，风机将外界空气吸入至机舱顶部某一个部位（首部或尾部），另一端设置排风风机将舱内热空气排出。此种设计更难保证机舱内布风及温度的均匀性。
（2）循环冷却加新风系统由于海水的比热容比空气大，利用海水将舱室内发热量带走的方式必然可以减少舱室通风量，从而降低舱室风管大小及降低风速，减少噪声。某型船上，采用了两套循环冷却通风装置，同时采用风机进行机械通风处理。由于海水的温度常年在20℃左右，而外界环境温度则波动较大，一般在外界达到35℃左右时，海水还能保持在25℃左右。因此此种方式，可大大降低机舱内的温度。外界新风虽然较全新风设计有所减少，但换气次数仍可保证15次/h左右，满足人员对新鲜空气的需求的同时，仍可保持舱内的污浊物浓度控制在一定的范围内。由于有闭式循环冷却，在外界新风切断的情况下，仍可保持舱内温度最高温度不超过50℃左右。此种形式的设计有利于在需要保持密闭的情况下进行对外关闭[2]。
（3）射流通风射流通风系统的设计主要在于布风形式上，其原理是通过射流喷咀本身的特性，射出高速气流，诱导和驱动其周围的空气向前运动；并通过喷咀的布置及方向，对舱内气流进行组织，从而确保机舱内的温度分布均匀及良好的通风效果。射流喷嘴出口流速可高达40m/s，理论上1倍的空气可诱导带动10倍以上空气流动，因此射流通风可大大减少舱内的风管大小。同时，由于末端射流风管较小，喷嘴可调，大大增加了布置的灵活性，使得舱室内很少出现通风死角[3]。但是，目前射流通风多是全新风设计，需要较大的围井，较大的进风风机，排风风机，较高压头的射流风机，较大的进风风机室，排风风机室，同时还要考虑消声降噪。在减少机舱内风管布置位置的同时，增加了风机室、围井等的总体资源。
三、总结
机舱通风系统的三种形式，无论是哪一种，均有各自的优点和缺点，针对不同的船型，要根据具体的船型及各自总体规划和要求，来决定具体选用哪一种设计形式。
（1）机舱全新风系统设计要充分考虑进排气道设置，提前规划，并充分考虑气流组织问题，避免气流短路而出现局部高温。
（2）对于特殊情况下有密闭要求的水面船舶，可采用循环冷却加新风系统设计。
船舶液压系统 篇5
【关键词】直流网络；绝缘监测；研究分析
随着社会的不断发展，人们也将许多先进的科学技术应用到了船舶行业建设和发展当中，这不仅促进了我国船舶行业的发展，还有效的提高了成本系统在使用功能。其中直流网络绝缘状态监测系统的应用，也很好的保障了船舶电力系统的正常运行，使得船舶系统的安全性和可靠性得到了有效的提高。但是在传统的直流网络绝缘状态监测系统使用的过程中，主要是采用人工测量的方法对其进行处理，这样不但加大了工作人员的劳动量，还使的直流网络绝缘状态监测系统在实际应用的过程中，存在着许多的安全隐患。下面我们就对船舶电力系统直流网络绝缘状态监测系统研究分析的相关内容来对其进行分析。
一、直流网络绝缘状态监测系统研究的必要性
当前在我国船舶行业发展的过程中，人们所采用的船舶电力自流网络系统主要是由直流UPS、直流方的装置以及消磁装置这三个部分组成的，它们在整个船舶运行的过程中有着十分重要的作用。但是由于船舶电力系统所控制的房屋比较广，而且其中绝大部分都是属于无人看守的位置，因此这就使得人们在对船舶动力系统进行控制管理的过程中，存在着许多的安全隐患，无法对动力系统中的运行参数和状态进行有效的控制管理。为此，这就需要使用直流网络绝缘状态监测系统来对其进行处理，让人们对相关的信息数据有着一定的了解，以确保船舶动力系统的正常运行。
在传统的船舶电力系统中，由于动力系统中的直流网络结构没有一个良好的绝缘网络监察能力，因此导致管理人员在对进行控制处理的过程中，无法对船舶电力系统的运行情况和状态进行详细的了解，从而使得在故障发生时，不能对其进行及时的处理，进而给人们带来巨大的经济损失，甚至还会关系到人们的生命安全。因此我们就要将直流网络绝缘状态监测系统应用到其中，对船舶电流系统的安全性和可靠性进行有效的提高。
二、船舶直流网络使用的现状
船舶电力系统在运行的过程中，人们为了保障其自身的安全性和可靠性，就要将监测系统应用到其中，从而对船舶电力系统的中的各个部分进行有效的控制管理。这样不仅使得船舶电力系统中的控制回路和信号回路的安全性得到有效的提高，还有效的降低了船舶电力系统故障发生的频率，为电力系统和设备的正常使用提高了一个良好的运行条件。其中主要的功能需求表现在以下几个方面：
1、在线监测技术的实际应用，可以对船舶电力系统中的各个电源设备进行很好的控制处理，并且将其相关的监测信息数据显示在主测控制仪器上，而且我们在对故障问题进行分析的过程中，我们还可以将光电技术应用到其中，让人们可以及时的发现船舶用电系统在应用的过程中存在的故障问题。
2、能实时监测各电源的绝缘状况，能正确反映绝缘电阻下降，能判定绝缘电阻下降的极性，能确定各极的绝缘电阻值，能定位绝缘电阻下降或接地的分支。
3、能方便地进行各电量和绝缘电阻故障报警限值的设置。
4、具有自检、历史故障记录和查询等功能。
三、国内外相关监测技术调研分析
针对电力系统绝缘故障的监测，国内外开展了大量研究工作，并取得了一定的成果，许多绝缘在线监测方法及装置己在电力系统中得到应用，但对于水面船舶的直流电网尤其是低压直流电网尚未开发相关产品。现有的电网绝缘故障监测中，交流电力系统监测方法较多，而直流电网绝缘监测方法较少，综合起来，其主要方法如下：
目前对直流系统绝缘监测的方法有基于电桥平衡的常规法，信号寻迹法和差流检测法。
1、基于电桥平衡的常规法，不能反映正负极绝缘均下降的情况，且只能判断直流系统的整体绝缘状态，不能实现故障分支定位。
2、直流电网信号绝缘监测方法中的寻迹法与交流电网寻迹法原理类似，有单一低频探测法和变频探测法之分。
其中单一低频探测需向直流系统注入一低频低幅值的交流信号，由装设在各分支的电流互感器进行信号检测实现分支定位，该方法在直流系统中加了交流信号，对直流系统的工作有一定影响，且检测灵敏度受系统分布电容大小的影响。
变频探测是向直流系统依次加入两个不同频率同幅值的交流信號进行检测，从原理上看，该方法基本解决了受分布电容大小影响不足，但当系统分布电容很大时，要求电流互感器有较大的动态范围和测量精度，这在实际中很难办到，而且该方法仍然对直流系统会造成一定的干扰。
从实际装置试验结果可看出，当利用双频法选线可解决船舶电力系统高阻接地情况下的选线问题，且可准确地给出接地电阻值。但在电网接地电阻很小甚至金属接地情况下仅采用双频法判据选线易出现误判，下面进行分析。当船舶电网发生单相接地电阻过小甚至金属接地情况时，该相故障线路接地电流很大，但由注入的低频信号在接地电阻上产生的电压将非常小，即所有线路的该相对地电压均近似为零，即使采用高精度的漏电流传感器和信号放大电路也无法准确分辨和测量接地电阻上电压，因而导致频法判据选线误判。
3、差流检测法是利用直流漏电流传感器实。现对分支故障进行检测的方法，该方法无须向系统注入低频信号，对直流系统不会造成干扰，且与系统分布电容大小无关，检测灵敏度较高。也有提出采用光纤传感器实现对直流系统绝缘的在线监测。目前，直流系统绝缘在线监测大多采用集中式的数据采集和处理系统。这种系统现场布线多，施工复杂，采集点到微机多为小信号模拟量的传送，易受生产现场的电磁干扰，当被监测直流系统范围很大时，问题尤为突出，另外监控主机一旦故障，系统将不能工作，失去对直流系统绝缘的连续监察。
以上所述的各种测量原理都有一定的优点，同时也存在一些缺点，具体的说要达到电网绝缘的在线监测和故障的自动定位仍有一定的困难。目前，国外绝缘监测装置大量采用根据专家经验编成的专家系统，有时即使从传感器传来的信息还不足以确定出现异常的位置及原因，专家系统也可列出应检查的清单，当按照上述步骤再输入由巡视人员得到的进一步信息，系统就有可能做出精确的判断。
四、结束语
目前，直流网络绝缘状态监测系统在实际应用的过程中，存在着一定的局限性，因此我们在对其进行控制管理的过程中，一定要根据船舶电力系统运行的实际情况来对其进行处理，从而保障船舶电力系统在正常运行的过程中，不会受到各方面因素的影响，而出现故障问题，进而有效的推动我国船舶行业的发展。
参考文献
[1]喻浩，焦绍光，杨锋.舰船直流电网绝缘状态监测装置设计[J].中国舰船研究，2010（03）
[2]鲁晓革，郑林，张薇.舰船接岸电时的安全性及绝缘监测问题[J].船电技术，2001（06）
船舶动力系统现状及发展趋势 篇6
船舶动力系统是船舶航行的核心部分,主要由船舶主机、轴系、轴系附件、传动设备和推进器(螺旋桨)组成。作为主要船舶设备,船舶动力系统的价值为所有设备成本的35%,就船舶总价而言,动力系统约占20%。此外,还需考虑系统的可靠性、节能、经济等因素。因此,船舶动力系统的发展已经成为了全球造船业关注的重点,也是世界主要造船国家竞争的关键。
1 船舶常规动力系统的现状
1.1 柴油机动力系统
柴油机作为内燃机,具有启动迅速、部分负荷运转性能好、安全可靠、功率范围大、效率高、技术成熟等优点。船舶主机和船舶电站多采用柴油机。自20世纪60年代起,柴油机全面取代往复式蒸汽机和蒸汽轮机,成为最主要的船舶动力。
根据二冲程柴油机和四冲程柴油机做主机的不同,柴油机动力系统又分为柴油机直接驱动和柴油机齿轮传动。由于二冲程柴油机转速低,可以直接驱动螺旋桨,实现机桨匹配,主要应用在大中型远洋运输船舶上。四冲程柴油机由于转速高,需经过齿轮箱降速,再驱动轴系和螺旋桨,它主要由中速柴油机(单机驱动或多机驱动)、齿轮箱、轴系和螺旋桨(可调桨)组成,主要应用在中小型货船、客船、滚装船、豪华游船、海洋工程辅助船和军船上。目前以柴油机为动力的船舶占世界商船队的95%以上,其中,柴油机直接驱动占55%,柴油机齿轮传动占39%。此外,柴油机还是船舶燃气轮机推进系统和电力推进系统的主要设备。
从全球柴油机产品市场占有率来看,以MAN公司和WARTSILA公司为代表的欧洲老牌柴油机制造商占据了大部分市场份额。近年来,MAN公司通过向日本、韩国、中国的柴油机生产厂转让生产许可证,得到了迅速发展。除此之外,MAN和瓦锡兰具备整体提供主机、齿轮箱、轴系和螺旋桨的能力,具备很强的系统集成设计实力和市场竞争优势。我国船舶柴油机通过技术合作、专利或许可证引进及自主开发研制,在国内已经形成了较强的生产能力。尽管近几年我国船舶柴油机生产已有较快发展,但我国造机企业与世界前三名造机企业的差距还非常大,企业综合竞争能力仍较弱[1]。
1.2 燃气轮机动力系统
2000年,皇家加勒比公司(RCCL)旗下的Celebrity Cruises公司在法国大西洋船厂接受了第一艘采用燃气轮机与蒸气机联合装置(GOGES)组合电力推进系统的大型游轮。该轮总吨为90 000 GRT,配置2台GELM2 500燃气轮机,驱动2台Mermaid吊舱式电力推进器,推进功率2×19 500 k W,服务航速24节。燃气轮机在质量和尺寸方面占有绝对的优势,加上它优良的加速性能、可靠性和很低的NOX排放量,因而被舰艇和高速客船等所推广采用。与柴油机相比,燃气轮机的不足之处是其低下的燃油经济性,尤其在部分工况。不仅燃气轮机油耗高,还要燃用干净清洁、价格昂贵的蒸馏油,这很难被大多数航运公司所接受,因而也是未被广泛采用的重要原因之一。
但是,燃气轮机质量轻功率大、动力响应性好,如再配上柴油机组成联合动力装置(CODAG)可以克服低工况油耗高的缺点,是高速船最合适的动力装置,实践还表明燃气轮机机组可靠性达99.5%,具备96.5%可使用性,热效率已达39%加上其特有的低排污,特别适应渡船的使用环境[2]。
2 船舶动力系统的发展趋势
2.1 柴油机动力系统发展趋势
a)常规柴油机的发展趋势
作为供给船舶推进动力的主要动力来源,在将来的发展趋势为越来越大的单缸输出功率、低排放、低污染和高可靠性。同时,柴油机的工作形式越来越趋于智能化,并具有高综合经济效益。
b)常规柴油动力系统集成供货被船厂、船东和设计院广泛接受。
国外主要船舶配套厂家,如MAN B&W公司、Wartsila公司等公司,根据船东的要求和船舶的基本参数,采用模块化设计方法,提供主推进系统完整解决方案,由厂家集成制造出船舶主推进系统,使设计、制造、安装调试和维修服务等集成化,大大提高了主推进系统的总体技术性能、可靠性和船舶的生命力。国内部分研究所和设备厂家也陆续开始进行动力系统集成设计和供货,但是,由于国内部分研究所和设备厂家不设计生产船舶动力系统的主要关键设备或未实现主机、齿轮箱、轴系和螺旋桨等全套动力系统的自主设计和供货,因此动力系统的集成设计能力与国外主要动力系统配套厂家还有一定差距。
c)双燃料发动机出现
近年来,国际海事组织(IMO)对船用发动机废气排放的管制越来越严格,为此,世界船用发动机厂商纷纷加紧进行技术研发,寻找满足该标准要求的技术解决方案,并将液化天然气(LNG)作为船机的新型燃料进行重点攻关,使得气体燃料发动机成为当前的研发热点。事实上,自2003年瓦锡兰集团推出50DF双燃料发动机以来,已经有越来越多的世界知名船用发动机厂商加入到双燃料发动机的研制行列中,如曼公司、卡特彼勒公司等,部分厂商已取得了突破性进展,已经或即将向市场推出双燃料发动机产品。
2.2 电力推进系统
a)常规电力推进系统
常用船舶电力推进装置一般由下述几部分组成:原动机、发电机、电动机、变频器、推进变压器和推进器以及控制调节设备等组成。电力推进系统根据推进器的不同,可分为常规的轴桨推进,如可调桨和定距桨(图1)。同时对操纵性要求高的船舶,特别是要求动力定位的海工船,推进器通常采用全回转推进器。电力推进相对柴油机推进具有经济性好、操纵性优良、节省空间、噪声低和节能环保等优势。特别是对于一些多工况特种船舶如海洋工程船等,在低航速和低负荷工作时,可以合理选择柴油发电机组的台数和负荷,有效提高船舶的经济性。相同推进功率的船舶电力推进要比柴油机推进油耗减少10%左右。
b)吊舱式电力推进系统
吊舱式电力推进系统是当今备受推崇的一种推进方式。它是一种全方位转动的装置,电动机位于吊舱内,直接驱动螺旋桨。该系统的操纵性能和推进效率非常好,而且由于不需要轴系、舵及助推器,节省了大量的空间,减轻了自身质量,降低了噪声和振动,机动性能更佳,安装也更方便。
目前在全球电力推进系统市场上,ABB集团、科孚德公司和西门子集团是最主要的供货商。此前,这种系统主要应用在科考船、豪华游船以及军船领域。然而,近年来,ABB集团Azipod吊舱式电推系统开始在钻井船、近海工程船、破冰船及液化天然气(LNG)船上大量应用。在开拓市场的同时,ABB还对该系统的设计方案进行了更新。在操控方面,新一代系统完全采用电动机操舵,其控制系统也经过了升级,采用操纵杆和舵轮来控制整个吊舱。
c)电力推进系统的发展趋势
随着技术的进步,交流变频调速技术得到迅速发展,从而使得电力推进系统具有布置方便、工作噪声低、节能、易于实现自动控制等优点,在船舶电力推进系统中得到越来越广泛的应用。
船舶电力系统和船舶电力推进系统一体化供电的船舶综合电力系统是未来发展的新趋势,该系统将船舶的电力系统和推进系统有机的组合在一起,把动力机械能源转换为电力,提供给推进设备和船上的其他设备使用,使得船舶日用供电和推进供电一体化,实现电力的综合利用和统一管理[3]。
2.3 混合动力系统
混合动力系统主要包括柴-电推进系统、柴-燃推进系统、柴-电/燃气轮机推进系统等,主要用于军用船舶。然而,近几年来商用船舶也逐渐开始采用混合动力系统。最简单的混合动力系统是具有PTH功能(take me home)的柴油机动力系统,该系统在常规柴油机动力系统的基础上,采用轴带发电机和可调桨配置。主推进柴油机故障停车的情况下,轴带发电机作为电动机驱动螺旋桨低速航行,该系统目前越来越多地运用在单机单桨系统的船舶,如集装箱、多用途货船和化学品船等商用船舶上,从而大大提高了系统的可靠性。目前最先进的混合动力系统一般运用在多工况工程船上,如Ustein集团建造的多用途海洋工程船“奥利匹克赫拉”号交付船东,该船既可由柴油机直接推进,也可由柴-电推进系统提供动力,成为海事界的关注焦点。
2.4 特种推进装置的发展和应用
随着特种船舶,如海洋工程船、调查船、勘探船、多用途拖轮和高速客滚船的大量出现,为满足此类船舶操纵性能的要求,特种推进器的装船率逐步提高。
a)可调桨推进系统
可调桨推进系统具有节能环保,操纵性好等优点,目前国外中速柴油机推进系统普遍配置可调桨和轴发。一些大型船舶采用低速柴油机也开始配置可调桨和轴带发动机,充分发挥主机的功率,实现更好的机桨匹配,达到节能降耗的目的。由于低速机普遍推进功率大,因此可调桨朝着大功率大型号的方向发展。MAN公司最大型号的可调桨为VBS2150,可配套50 000 k W的主机。此外,为满足特种船舶的作业要求,特别是一些船舶作业时需动力定位和多工况运行,可调桨也得到广泛的应用。
通过与欧洲厂家的合作,国内可调桨厂家如南京高精船用公司在消化吸收欧洲可调桨技术的基础上,推出具有自主知识产权的可调桨产品,无论技术和品质已达到欧洲产品的水准。随着国内可调桨技术的成熟,国内高端客户也逐渐接受国产可调桨,开始了逐步替代进口的进程。
b)海洋工程高的发展对大功率的全回转推进器和侧推需求量增加
随着海洋工程由近海向远海的转移,深水工作船和平台需求的日益增长。在深水中工作的船舶必须配置动力定位系统和大功率的全回转推进器和侧推,从而满足船舶在作业时的操纵性和定位要求。例如,中集SSCVⅡ项目是集海上重型起重作业、甲板货物储存及生活居住功能为一体的非对称半潜海洋平台(图2)。此平台按照ABS DP-2动力定位标准进行设计,配备8台3 860 k W主机,6台3 800 k W的全回转推进器,以及两台全回转甲板起重机(单机起重能力为1 800 t,并可联合起升3 600 t),可实现西非和墨西哥湾海域的作业要求。
除此之外,乌斯坦最新开发的XDS3600型自航式钻井船总长208 m,船宽35 m,航速14节,排水量46 500DWT,船尾3台4 500 k W全回转推进器,船首2台3 300k W伸缩式全回转推进器,船首2台2 500 k W(图3)。
c)高速船出现推动大功率喷水推进系统的发展
随着大型客船、客滚船的航速趋高,促进了喷水推进系统向大功率方向发展。近年来,大型高速渡轮(客滚船)纷纷出现,澳大利亚、日本、意大利和北欧都有代表型产品,如意大利MDV300木星型高速渡船,145 m长,可载客1 800名、汽车460辆,航速达到40 n。由两台22 000k W燃气轮机驱动两套喷水推进装置。随着船舶航速的提高,未来在高速船领域内对喷水推进装置的需求必将扩大,而增大功率、提高效率、减轻质量将成为喷水推进装置的发展趋势。随着整个系统的进一步优化喷水推进将会更广泛地应用于各类船舶[4]。
3 结语
综上所述,近年来船舶动力系统在柴油机、电力推进、混合推进和推进装置方面出现了新的技术和新的发展趋势,特别是特种船舶和海洋作业船舶的发展,大大促进了船舶动力系统向大型化、智能化和节能环保方向发展。国内企业也意识到新型动力系统的巨大潜力,也相应进行了前期研究,并初步推出类似的技术相对成熟的产品。
参考文献
[1]冯明志,吴惠忠.船舶大功率柴油机的发展与技术创新[J].柴油机,2007,29(2).
[2]江康源.船舶动力装置发展的新趋势[J].船舶工程,1999.
[3]秦立新,查长松,徐建中.船舶综合电力推进系统的发展及应用[J].舰船科学技术,2009.
浅谈船舶的真空排水系统 篇7
关键词：真空座便器,真空管路,真空泵组
1 系统原理
真空排水系统是由真空座便器、真空管路、真空泵机组等设施组成的一个完全密闭的独立排水系统。工作原理就是利用系统内外的气压差来实现污水的排空和传输, 利用真空泵站在真空排水管路中形成一定的真空, 在系统内部真空和外界大气压的作用下, 便器内的污水由真空泵抽吸并排入污水收集舱或污水处理装置内。
2 系统组成
2.1 真空座便器。真空座便器组成由真空座便器和冲洗感应器两部分组成。真空座便器主要由便器盖、座便盆、控制组件等部件组成, 电磁阀、排泄阀、控制模块等控制组件均设置在座便器内部。冲洗感应器与真空便器配套使用, 用于触发便器的冲洗循环动作。此开关有自动感应和手动冲洗两种工作方式。
真空座便器的冲洗按钮或者自动感应开关获得信号后, 控制模块被触动, 若此时系统真空度达到要求, 真空座便器即按设定好的程序自动冲洗, 座便器出口的排水阀开启, 此水阀打开后, 便盆内的污物在管道内真空和外界大气压的共同作用下, 进入真空排污管路。最后进入生活污水处理装置。冲水阀在排泄阀关闭后会自动延时, 以保证每次冲洗结束后能在便盆内存储一定的清水。如果系统的真空度未达到要求, 则控制模块只会使冲水阀打开而排污阀无法打开, 只有等真空度达到要求时, 排污阀才会打开, 使污水进入真空排污管路, 才能使座便器排空。如图1 所示。
2.2 真空管路。真空管路指真空座便器排污口与真空机组进污口间的连接管路。真空管路包括卫生间内部真空管路和外部真空主管路两部分。
每个卫生间的排污支管与排污总管连接处应设置隔离阀, 以便每个卫生间出现故障时能独立关断, 不影响其他卫生间的工作。管路布置在上层地板和下层顶板之间的夹层内。真空管路可选用金属管路、塑料管路或复合管路等多种材质的管路, 一般采用HDPE管路, 管路的连接方式采用电熔连接或法兰连接。
管路铺设时必须使用支架和管夹, 以保证管路安全, 其间隔为每1.5m管路或者根据管路制造商的建议而定。所有中间部分的支撑必须根据管路制造商的建议使用, 所有支架必须有橡胶垫。每一处管路换向的位置, 均应有疏通孔, 以便于清理管路的每一个部位。
2.3 真空泵机组。真空泵机组主要由真空泵、污水泵、真空收集罐、控制系统、检测装置及相应连接管路组成。如图2 所示。
真空泵机组工作时真空泵抽取真空收集罐和真空管网中的空气, 在真空收集罐和真空管网中产生并维持一定的真空度。真空度的范围一般设定为-40~ -60KPa, 真空泵的运行由压力检测装置控制, 使系统的真空度始终保持在设定的范围内。卫生间终端设备内的污水在压差的作用下进入真空收集罐。污水泵将收集到的污水输送至生活污水处理装置。真空收集罐内设有液位检测装置来控制污水泵的运行, 当真空收集罐内污水到达高液位时, 污水泵自动启动, 当液位下降到低液位时, 污水泵自动停止, 从而将收集的污水排出。
真空泵机组采用PLC集中控制, 能实现系统的全自动运行, 并具有完善的故障检测和处理功能。电控柜控制面板上设有信息装置, 能对真空泵机组的各种状态信息和故障进行实时监控。控制面板上还设有各种手动开关, 用于应急状态或检修调试时, 对各泵和阀进行手动操作。
3 系统优点
3.1 便器冲洗水量少。单次冲洗水量约为1.5L, 用水节约, 从而降低了船舶的载水重量;
3.2 管路安装铺设灵活。管路布置可横向布置甚至提升布置, 管路水平敷设无需大坡度设计, 不受船体倾斜或颠簸影响。减少了吊装工具的使用, 大大节约了安装成本;
3.3 如厕环境舒适性增加。无异味外泄、更加干净, 无臭味;
3.4 船舶产生的污水量减少。减少了专用粪便收集船舶的使用次数, 降低了污水处理成本。
结束语
这种真空排水系统目前在铁路部门和许多公共场所得到广泛使用。但在船舶行业, 只在客船、汽渡等一些服务性质的船舶上得以采用, 未能推广。其根本原因就是造价成本的限制, 希望随着社会经济的发展, 该系统能在船舶行业获得全面使用。
参考文献
船舶甲板液压故障排除措施探究 篇8
1 工程概况
某船舶在靠港装卸货过程中收到信息, 甲板液压舱盖系统运转出现异常现象, 舱盖液压软管频繁爆裂, 导致舱口盖无法正常开关, 使得船舱面不能按照常规工作, 造成了无比严重的系统故障问题。
2 船舶甲板液压故障现象
2.1 查找故障
面对甲板液压系统出现的异常状况, 先对甲板液压系统图进行深入地分析、掌握与了解, 并参看维修记录, 最终得出液压管故障问题已经存在很久, 船内数根液压软管存在故障问题, 曾被频繁更换, 基于这样的调查结果, 有必要对整个船舶系统展开调查、追踪。先检查桅屋舱盖液压泵站的油箱, 其油位显示正常。开启油箱, 查看内部油体有无特殊变化, 用手触动油面, 明显感受到了固态的油泥。在油箱外部顺着油泵吸口来找寻液压油吸入滤器, 但未发现滤器。接着看向油箱内部, 发现了吸油管、滤器。从而判断出油泵运转过程中, 无法有效吸油, 同时也会把浩瀚的空气持续泵向液压系统内部, 导致其内部满腹气体, 空气占据了系统内部空间, 形成了高压空腔, 当系统持续运转时, 由于内部充斥着太多的空气, 导致液流无法持续, 从而出现液压冲击问题, 持续的冲击与震荡, 引发了软管的爆裂。
2.2 原因分析
2.2.1 液压冲击
导致液压冲击的原因有很多, 具体包括以下几大方面:阀门被瞬时间地启动, 或者被瞬间地关闭, 导致液体高速率流动, 使得液流在一瞬间出现截断、变向等问题, 液流无法正常流动, 系统所需的液流供应得不到满足。液流内部掺杂着气体, 外面的负荷在一瞬间变化, 出现脉动变化等, 这些因素都将导致液压故障。同时, 其他的一些因素也会对液压冲击强度造成不良影响, 例如:冲击波的传递速度、液流截断的时间等。在这两个因素中, 各自发挥着自己的影响性作用, 具体体现在:
第一, 冲击波的传递速度。用a表示, 同习题所选择的材料、介质, 以及自身构造等密切相关, 只有在系统参数为常数时, 该传递速度为定值。多数的机器油中, 该传递速度a在970-1100m/s。
第二, 液流截断的时间。该时间, 用t表示, 简单说就是液流通道开启或者关闭所需的时间, 一般在几秒钟。该时间t的大小在某种程度上体现出了液流截断速度的大小。t的值越大, 截断速度反而慢, 系统流道中的液体压力波动则会变小, 相反, 如果液流截断时间t小, 截断速度则会对应上升, 系统内部的液压波动也会对应上升, 压力冲击随之增大。
2.2.2 气蚀问题
液压冲击问题的另外表现形式为:气蚀现象。也就是高速流动状态下的液流内部的某个点, 如果压力急剧升高, 达到这一温度状态下液体的汽化压力时, 会使得液体出现沸腾、冒泡等现象, 而且液体中的特殊气体, 例如:不凝性气体也会对应被分离, 导致最初接连流动的液流也会在气泡的作用下出现气流、液流现象, 在液流的带动下, 气泡也将被带至高压区, 液体在片刻间冲入气泡, 会导致气泡破灭, 气泡核心地带的作用力会急剧上升, 达到1Gpa, 整个系统的油压也会迅速上升。系统会因高压的作用出现大规模震动, 并对应出现噪音, 产生一种巨大的冲击力, 其主要来自于系统局部的高压、高温等的持续作用, 从而对整个系统、管道等带来巨大的侵蚀、破坏, 导致零件的表层出现蜂窝孔, 出现气穴现象。
出现气穴的最直接原因在于:液压系统内部有气压较低的部分, 最典型的部位当属油泵吸入管道, 其中内含一定的真空度, 管路、阀门内部存在狭窄环节, 当液流迅速上升时, 部分地区的压力则会骤然下降, 从而为气穴的出现创造了条件, 气穴导致了油泵流量不足, 使得整个系统的压力也不断变化, 从而导致了严重的震动现象, 这种震动会影响气体的流通, 造成管道内部液体、气体交互式地流动, 导致系统无法有效运转。
气蚀问题的其他诱因在于:建构系统的零部件、构件等都具有一定的弹性, 系统内部一旦出现周期性能量时, 这些弹性部件必将变形, 从而导致液流同构件之间无法有效配合, 出现不定期的压缩、分离等现象。其中液流遭到压缩时, 会出现高压, 高压过高升至液流所处环境下的汽化压力后, 气泡则将破掉, 破灭速度越快, 对应的气蚀性越大。
3 该船舶甲板故障原因查找
结合故障后, 对维修记录的查找、分析与检查能看到, 导致这一系统液压冲击的原因在于:该船舶甲板液压系统此前由于吸入管、油滤器零部件松弛的问题, 导致系统内部已经吸入了大量空气, 液压系统中由于气体持续渗入, 导致其运转过程中冲击力上升, 频度也增大, 从而引发系统、管道等高强度地震动, 从而引发了管道振动、爆裂的等问题, 出现了非常恶劣的气蚀问题, 剧烈振动的持续进行, 使得吸入管的部件更加松弛, 直到其最终完全脱离原位, 油泵无法供应油液, 系统也不能运转。振动同时又把管道中的油泥、腐蚀物等逐渐蠕动到油箱内, 长期下去, 油泥将沉淀在其底部, 使液位镜通道无法提供油体流动的空间, 失去其原有的功能和作用。
4 排除故障的方法
由于已经找到了该船舶系统的故障所在, 就可以围绕故障成因进行处理, 先全面清理系统, 把系统中的残油换掉, 更新成新的液压油。残油祛除后, 应对油箱进行彻底的清理, 再分步肢解油泵, 将滤器彻底进行清理, 重新对各个部件等进行安装。油箱内部添加洁净的液压油, 再次启动油泵。再对船盖系统重新进行验证操作, 将系统中的残余气体、脏污等彻底清除, 油箱由于不断地换油、更新油体, 使得整个系统油的质量更高, 为了确保系统油的质量, 应该再对油箱进行换油, 经过反复的换油、运转、更新, 使得系统整体上能够灵活操作, 更加稳定地运行。接下来的一段时间内, 整个船舶系统能够正常运转、工作, 没有再次出现类似的故障问题, 船舶能够走向正规的运行轨道。
5 故障后的反思
该故障过后, 经过反思总结出:因为船员工作不够认真、日常的液压系统维护工作知识十分欠缺。液压系统的管理与维护, 要在掌握其构造、运转原理的基础上, 既要确保其无泄漏, 液压油没有任何污染、杂质, 同时, 又要防止液压系统中渗入空气。然而, 在实际的工作过程中, 管理人员有失职的表现, 不能依照规定、按照一定程度对系统进行维修、维护与保养, 相关的设备、装置等也没能得到及时更新, 从而给船舶系统带来了故障隐患。
要想确保船舶系统能健康持续运转, 就必须做好液压系统的维护, 定期对系统中的油体进行更新, 重点检查吸入管、滤器等部件, 确保其处于正常状态, 当发现问题时必须及时调查、分析, 利用船舶系统安全技术知识来处理问题。
同时, 相关的维修工作者必须按照维修规定与纲领去展开维修、调查, 要定期排查各个系统、设备、装置等的安全情况, 做好各项设备的维修、保养、维护与管理, 只有这样才能确保整个系统的安全。
摘要：液压技术已经被深入而广泛地运用到船舶工程中, 该液压系统的运行与维护也成为船舶管理人员的主要工作内容之一。船舶甲板液压故障问题已经成为船舶系统面临的主要问题, 必须做好相关的设备检查与故障排除工作, 只有这样才能确保船舶液压系统的安全。文章结合案例分析了船舶甲板液压故障排除的方法。
关键词：船舶,甲板液压,故障排除,措施
参考文献
[1]许乐平.船舶管理[M].大连海事大学出版社, 2000.
[2]《轮机工程手册》编委会.轮机工程手册[M].人民交通出版社, 1992.
桥区水域船舶安全通航系统研究 篇9
目前我国交通运输业发展迅速, 各种类型的桥梁不断建设, 从跨越内河发展到跨越河口甚至跨越大海, 同时航运业也不断发展, 船舶的吨位、速度不断增加, 在运输繁忙的航道上, 船舶与桥梁碰撞的事故频繁发生。为有效避免和减少桥梁建设以及营运过程对于通航安全的影响, 保障船舶航行和水上、水下施工作业安全, 建立桥区水域船舶安全通航系统十分必要。
本文在桥区水域安全环境评价, 船舶安全通过桥梁影响因素分析的基础上, 对桥区水域船舶安全航行进行研究。通过采用GPS、无线网络、嵌入式、预测控制等技术, 建立通过识别船舶航行轨迹和引导船舶安全航行的船舶安全通航系统。系统可以接收GPS基准站发来的位置修正参数, 经定位处理后得到船舶准确的位置、航速、航向、轨迹等参数, 并将船舶位置、航速、航向等信息发送到岸基船舶通航管理子系统, 最终采用人工智能、模糊控制等准确判断船舶与桥梁间的距离、预测船舶航行轨迹, 根据桥梁通航能力, 引导船舶以正确的航线, 安全的航速通过桥梁, 主动避免船舶与桥梁碰撞事故发生。
1 国内外研究现状
桥梁和船舶碰撞是船体和桥墩或防撞结构在短时间内的一种复杂的非线性动态响应过程。在碰撞中, 船桥结构变形、失效和船体刚体运动同时发生。由于以上这些因素, 使得船桥碰撞问题的研究变得比较复杂。防止船舶撞击桥梁的系统研究始于1978 年, 美国发生了众多船舶撞毁桥梁的恶性事故之后, 马里兰大学率先开展了桥梁及桥墩的防撞保护系统的研究[1]。
国外桥梁大多使用浮围、缆索拦截、护桩、人工岛、桩群等防撞装置, 目的是防止桥梁因船舶撞击力超过桥墩的设计承受能力, 保护桥梁结构安全[2]。桥梁上通过采用不同形式的防撞设施, 可以阻止船舶撞击力传到桥墩, 或者通过缓冲消能防撞设施, 延长船舶的撞击时间, 减小船舶撞击力, 从而最终保护桥梁安全。防撞设施的设计需要根据桥墩的自身抗撞能力、桥墩的位置、桥墩的外形、水流的速度、水位变化情况、通航船舶的类型、碰撞速度等因素进行。但这些都是被动的防撞设施, 不是主动式防撞。
国内桥区水域的桥梁不同程度上建立了相关的防撞设施, 如对桥墩按航道部门要求做桥梁防撞设计, 安装防撞栏杆、完善桥涵标和水上助航警示标志和设施等[3]。由于多采用的是被动防撞设施, 不能提前预警和防止事故的发生, 远远不能满足航运发展建设的需求。为了确保桥区水域航运的安全及预防各种可能存在隐患, 应当采取技术更为先进和设置成本较低的主动防撞设施, 实现航运安全管理。
2 桥区水域通航影响因素分析
随着航运业的发展和运力发展的需要, 新造船舶吨位越造越大, 目前的内河桥梁净空高度已不能满足大吨位船舶的航行需求, 因此桥梁净空高度过低成为近年来船舶撞桥的一个重要原因;许多桥梁选择在弯道上或弯道附近, 使桥梁轴线的法线方向与水流主流方向夹角太大, 且没按规定加大净空宽度, 船舶航行中, 船员稍有疏忽, 就会撞上桥墩;有些桥梁无相应的助航标志, 船舶 (特别是第一次进港的船舶) 无法识别通航孔, 航行随意性大, 事故时有发生。
2.1桥区通航安全特点研究
相对于开阔通航水域, 桥区通航水域具有一定的特殊性, 进而决定了桥区水域船舶通航的特点。
1) 顺水与逆水通航风险差别。
桥区水域由于河水流动或潮流作用, 其桥下通航水域的水流具有一定流速, 船舶顺水与逆水通过桥梁, 其操纵难度差别较大。顺水航行船速较快, 舵效较差;而逆水航行则航速较慢, 航时较长。因此顺水时事故发生可能性较高。
2) 复杂的水动力影响。
对于大多数桥区水域, 船舶多属于浅水航行, 受到浅水效应影响, 船舶会出现船速下降, 下沉量增加等现象, 同时船舶通过桥梁过程, 还可能与桥墩产生“岸推”与“岸吸”等岸壁效应, 这使得船舶通过桥梁过程的水动力影响更加复杂。
3) 通航净空尺度对于船舶的双重制约。
开阔水域通航, 船舶主要受到吃水深度制约, 而桥梁通航, 船舶则受到吃水深度和水线上建筑高度的双重制约。船舶必须合理控制吃水深度, 并合理控制浮态, 以同时满足水下航道深度以及桥梁净空高度对通航安全的双重要求。
4) 对通航船舶视野的不利影响。
由于部分桥区航道的弯曲, 船舶可能受到地形或建筑遮挡而造成驾驶人员视野不够开阔, 同时桥梁本身对于船舶驾驶人员视野也具有一定的影响, 因此造成桥梁上下游水域船舶间在互见距离及时间上均受影响, 导致船舶可利用避让时间缩短, 同时造成驾驶人员心理负担加重, 增加事故风险。
2.2桥区水域通航安全影响因素
2.2.1 桥区水域通航净高
桥梁通航净空高度是指船型安全通过桥孔时所需的最小高度, 为代表船型空载水线以上至船上最高点的高度和富裕高度之和。
桥梁的净空高度的计算及评价过程应考虑设计最高、最低通航水位, 设计船型、潮汐预报值及可能误差、船舶纵摇及垂荡、咸淡水差、观测和设计吃水误差等因素。
航道水深按下式计算:
式中:D为航道设计水深, m;T为船舶吃水深度, m;Z0为船舶航行时船体下沉值, m;Z1为龙骨下最小富裕深度, m;Z2为波浪富裕深度, m;Z3为船舶装载纵倾富裕深度, m;Z4为备淤富裕水深, m。
船舶吃水同时应考虑船舶浮态 (首倾与尾倾) 、咸淡水差、水流及波浪引起的船舶纵摇和垂荡等因素, 此外船舶航行过程中, 还会产生下沉, 即船舶动吃水增量。
2.2.2 桥区水域通航净宽
船舶顺直航道通过桥梁的净宽, 可以通过分析船舶航迹带宽度和船舶与桥墩安全距离, 从而做出评价。船舶航迹带宽度A可由下式计算:
式中:A为航迹带宽度, m;n为船舶漂移倍数, m;L为船舶长度, m;B为船舶宽度, m;γ为风、流压偏角 (°) 。
弯曲航道通航净宽:
弯曲航道桥梁净宽可以按如下公式进行量化评价。
式中:b为船舶宽度, m;L为船舶长度, m;P为船舶转心至船尾的距离, m, 由转心位置确定;ρ为船舶航迹曲率半径, m;α1为船舶进入弯道时的起始航向角, (°) , 沿航道轴线方向逆时针旋转到船舶首尾线为正, 反之为负;α2为船舶驶出弯道时的航向角, (°) , 沿航道轴线方向逆时针旋转到舶首尾线为正, 反之为负。
此外, 桥梁通航的净宽度还应该考虑如下因素。
1) 风致漂移。
主要以下列公式为基础, 进行定量评价研究:
式中:K为修正系数, 一般取0.038～0.041;Ba为船体水线上侧受风面积, m2;Bw为船体水线下侧面积, m2, 取Bw=L·T;θ为流向角, rad, 即水流流向与桥轴法线的夹角;ρ为船舶航迹曲率半径, m;Vs为风中船速, km;Va为相对风速, m/s;φ为风向与桥轴法线的夹角, (°) ;V为船队静水速度, m/s。
2) 流致飘移。
水流与船舶航向存在夹角的情况下, 船舶会因为水流作用产生漂移, 主要以下列公式为基础, 进行定量评价研究。
式中:u为流速, m/s;θ为流向角, rad;φ为弯曲角, (°) ;ρ为船队航迹曲率半径, m;V为船队静水速度, m/s。
3) 船舶甩尾量。
船舶由弯曲航道进入桥梁通航孔, 船舶因通过过程中转向甩尾而导致航迹宽度增加, 需进行量化计算, 并在桥梁通航净宽度中考虑。
4) 通航孔与航道线布置。
航道线与潮落潮方向夹角, 与常风向方向夹角, 决定航道是否可以充分利用天然水深, 减轻航道淤积。此外, 航道线布置与通航孔轴向夹角, 对通航船舶航迹宽度也有一定影响, 进而影响船舶桥下通航安全。
岸壁效应。船舶驶过桥墩, 桥墩会对船舶产生复杂的“岸壁效应”, 导致船舶操纵能力下降, 增大事故风险。
3 船舶安全通航系统
通过以上分析可知, 船舶通过桥梁是一个非常复杂过程, 受多方面多种因素的影响, 必须有一套自动预警和避撞的系统引导船舶安全通过桥梁, 避免撞击桥梁。本文在桥区水域通航影响因素研究分析的基础上, 通过建立船舶安全通航系统, 获取桥区水域水位, 计算出桥梁的净高和净空等通过能力;同时为船舶提供GPS精确定位信息, 在已知船舶船型、载重、吃水、航速、航向、位置等信息的基础上, 预测船舶的航行轨迹, 指导船舶以安全的航速, 正确的航线通过桥梁, 防止船舶撞击桥梁。整个系统包括获取桥区水域实时水位的水位监测子系统, 引导船舶安全航行的船载导航预警子系统和船舶通航管理子系统, 系统结构图1。
3.1桥区水域水位监测子系统
由于桥区水域的水位会有所不同, 这就造成了桥梁净空、净宽和桥梁的通过能力会有所不同。水位低时能安全通过桥梁的船舶, 在高水位时有可能撞击桥梁, 这就需要对桥区水位进行实时的监测。
桥区水域水位监测子系统主要由水位RTU和监测中心组成。水位RTU, 主要完成对水面水位数据的采集和发送。水位RTU可设置为自动定时向监测中心发送信息, 也可设置为平时处于待命状态, 在收到监测中心的指令后才将信息发送给监测中心。
监测中心由船舶通航管理平台兼备、同时配有GPRS数据收发模块和监测软件, 监测中心可将巡检指令发送各水位RTU, 水位RTU收到指令后即向监测中心发送信息。同时监控软件提供接口可以将实时水位信息发送到船舶管理软件中, 以便计算桥梁的净高和净宽, 为船舶航行轨迹确定提供数据。
3.2船载导航预警子系统
桥区水域桥梁的通航能力受多种因素影响, 而船舶要安全通过, 必须考虑桥梁的净高、净宽等多种因素, 按照正确的航行轨迹。这就需要对船舶的航行轨迹进行预测, 如果偏离安全航道, 就需要及时报警, 提醒驾驶人员调整航行, 这些工作由安装在船舶上的导航预警子系统来完成。船载导航预警子系统主要由GPS定位终端、工业一体机、GPRS数据收发模块和导航预警软件组成。
船载导航预警子系统接收GPS信号和岸上的GPS基准站的校准信号, 定位船舶位置, 确定船舶的航向、航速等。同时发送船舶的名称、船型、吃水、载重、位置、航向、航速等信息到船舶通航管理平台, 接收船舶通航管理平台提供桥梁位置、桥梁通过能力、船舶安全航线, 最终采用人工智能、模糊控制等技术来预测船舶的航行轨迹是否在安全的航线上, 以电子地图方式提示船舶驾驶人员修正航向、航速, 引导船舶顺利通过桥梁。若系统处于警戒状态, 则分级报警, 提醒驾驶员采取紧急处理措施。
3.3岸基管理子系统
岸基管理子系统主要由GPS基准站、船舶通航管理平台、船舶管理客户机、GPRS数据收发模块等组成。GPS基准站通过已知精确三维坐标, 求得位置修正值, 再将这个修正值发送到船舶上的GPS定位终端, 以提高船载GPS定位终端的精度, 获得比较精确的船舶位置信息。
船舶通航管理平台能够接收船载导航预警子系统发送的船舶的名称、船型、吃水、载重、位置、航向、航速等信息, 接收水位监测子系统发送的水位信息, 根据桥梁的固有参数, 计算桥梁的净高和净宽等通过能力, 获得船舶的安全航线和航线, 发送到船载导航预警子系统, 使船舶的船载导航预警子系统计算出船舶与桥梁的距离, 并预测船舶航行安全状态, 指引驾驶人员操作, 安全通过桥梁。
岸基管理子系统采取B/S结构, 船舶通航管理平台同时作为服务器, 可以存贮船舶和桥梁的相关数据和通航数据, 便于日后查询和管理。船舶管理客户机设置在通航管理部门, 方便相关部门对于桥区水域的通航管理和船舶指挥调度。
4 结束语
桥区水域安全通航系统作为一种主动避撞的系统, 能够为船舶提供航行信息服务、对桥区水域船舶实施管理和通航引导。通过系统的研究, 能够更好地保证桥区水域桥梁和航行船舶的安全, 避免船舶通过桥梁时因疏忽或者由于季节、天气等原因而导致的船舶碰撞桥梁事故的发生。随着设备成本的降低, 系统的广泛应用能够为桥区水域航运安全和生产提供必要的帮助, 给通航船舶提供信息支持, 为桥区水域航运的科学化管理创造良好的基础, 具有较好的经济和社会效益。
参考文献
[1]夏飞.桥梁防撞系统的发展[J].中国水运, 2008, 6 (1) :68-69.
[2]张耀宏, 顾金钧.名港中央大桥桥墩防撞结构的设计[J].国外桥梁, 1999 (1) :61-65.
船舶液压系统 篇10
关键词：船舶机务；管理信息系统；决策；数据库；预测
中图分类号： U692.37 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）10-175-2
0 引言
船舶机务管理不仅是港航企业工作管理过程当中的关键部分，更是船舶管理信息系统的核心。它对港航企业的船舶机械的维修管理、组织实施、检查预警和决策等各项工作的展开具有不可或缺的作用。
近年来，国际公约对船舶管理提出高标准，严要求，除了国际组织，地球公民的防污意识也大大提升。《国际船舶安全管理规则》对船舶管理公司的机务管理工作，也提出了更高的要求。而此项规则在中国的落实贯彻，以及各项法规的完善，使得船舶机务管理逐渐形成了以船舶机务保养体系和计划保养体系为核心的管理模式。
为此，开发以实际应用为目的船舶机务管理信息系统是船舶机务管理信息化、先进化、科学化的必经之路，对提高船舶机务管理工作效率，亦是大势所趋。
1 模式概述
B/S结构是随着互联网技术的发展，对C/S结构的一种变体和改良。利用万维网浏览器技术，结合ActiveX技术与Script多语言，透过通用浏览器就轻松实现了以往必须要复杂软件才能達成的强大功能，是一种全新的软件系统构造技术。船舶机务管理信息系统以B/S方式运转工作，因此外部客户端和全公司均可以共享系统的数据库，大大提升了公司管理效率。我们在前台看到的数据的导入导出，在后台的数据库的多种操作，均为系统各管理模块所实现的功能的实际应用。这些操作之所以可以实现数据库的联接，主要依赖于通过开放式数据库互联的标准接口达成。
在面向大量用户作用的模块，我们采取B/S模式，将浏览器软件直接安装在用户PC上，而基础的数据则集中于性能较高的数据库上，在中间建立一个Web服务器以作为客户机和数据服务器交换数据的连结通道。采取C/S模式的前提则是模式是应用于安全性高、数据处理量大、交互性较强的系统模块之上，B/S和C/S两种模式各司其职，取长补短，各自发挥各自的长处，互相配合构成一个完美运行的系统，保证应用软件的安全性、灵活性、高效性不受破坏。
2 系统模块分类
系统设计者将模块化思维糅合在船舶机务管理信息系统之中，系统总共包括6个分类，它们分别是：船舶维修与建造管理、帮助信息与综合管理、船舶运行管理、热工备件与工属具管理、科技文档管理、网络与系统管理。各个模块又包括了若干子模块。
以综合管理模块为例，它的下面又包含：会议记录、机务动态管理、公文管理等子功能模块。而船舶维修管理模块则包括：修船申报管理、修船年度计划、修船资料管理等子功能模块。本系统采用B/S系统结构（在服务器上运行SQL网络数据库管理系统），C#开发的应用软件被运用到各个工作站，在服务器上，通过标准的SQL查询语句以及C#，此二者得以建立。
3 决策方案
船舶机务管理信息系统通常采用基层至中层至高层的方式决策：
①基层：机务管理底层的业务精英有权也有义务参加基层决策，提高日常管理中的工作效率是基层决策的根本目的所在。也可以称作业务型决策，它的形式多样，可以是邮件，或者是电子问卷。
②中层：中层决策参与者为机务经理、机务科长，目的是将企业管理效能拔高，所以也可以将其归类为战术型决策。
③高层：公司高层享有高层决策权。由高层管理者做出预测及决定，总结归纳各项信息做出最终决策。此项决策为战略型决策。按照管理层次，我们可以将决策类型这样划分，如图1。
4 保障系统安全
在系统中，权限部门双层体系基于用户的需求完美地解决了基础数据库的安全问题。
首先，用户在登录的时候会被系统中的管控人员划分至不同的部门和执行权限的分配；在进入系统时，根据登录的卡密和个人资料会自动锁定该用户的所属部门，非本部门成员仅限于访问页面。
然后，用户权限可对本人工作范围内的记录进行编辑、删减、访问。
5 数据库的迭代与更替
近些年来，基于用户体验和用户反馈，为了满足用户的各类要求和提升系统质素，对系统数据库信息进行改变。在开发当中，罕见地运用了将SQL SERVER数据库转化成ORACLE数据库的技术，在项目组成员的不懈努力和探讨下，在不影响系统中已有的信息和数据的前提下，数据库完成了顺利转变，这是非常少有的特例。
由此可见，正是因为该系统的两个特性：适应性和可
维护性，才使得数据库在不损坏已有数据的情况下顺利转
变。
6 结语
根据以往经验，对国外先进管理技术的引进要尤为重视。近几年来，由于管理模式与国情的差异化影响，导致在应用国外机务管理方面的信息系统过程中一时难以适应，没有发挥出信息系统的功能，也没有起到相应的作用，而经过一系列项目程序的计划设计、程序编写以及测试测验工作后。当前开发的船舶机务管理信息系统已经应用多年，而此项系统也大大满足了和配合了船舶机务管理中的各项主要工作，降低了工作难度和强度，加强了船舶安全的控制力度，同样也实现了船舶成本控制。
在此基础上使用决策有效分析、使用和归类数据资源，增强了企业实力，优化了船舶运作效率。
在船舶管理方面，经过几代人的不懈钻研，结出了数量可观的硕果，而在面对国际船舶管理信息系统市场的竞争中，现有船舶机务管理信息系统也必将得到大面积的推广应用，并在应用中不断得到技术升级完善。
参 考 文 献
[1] 杜汉启.船舶机务管理系统的设计与实现[D].大连海事大学，2014.
[2] 王亮.船舶机务管理系统数据模型研究[D].武汉理工大学，2014.
[3] 卢恒荣.现代机务管理系统设计与实现[D].大连海事大学，2007.
船舶水下液压清洗设备研究 篇11
1 设备组成和工作原理
1.1 设备组成
船舶水下液压震荡清洗设备是一种半自动化、操作简易的设备,可根据工作人员的需要随时随地进行水下船体表面的清洗。该设备由船上辅助控制机构和水下清洗机构组成。船上辅助控制机构由液压动力源系统、供电系统和视频系统组成,主要为水下清洗机构提供动力和观看清洗过程。水下清洗机构包括清洗头、回转机构、T型磁铁机构、高频系统、可视系统等(图1)。
1.回转机构 2.清洗头 3.探照灯 4.磁轮5.T型磁铁机构 6.机体 7.万向轮机构8.控制部分 9.高频系统 10.可视系统
1.2 工作原理
将水上机构和水下清洗机构连接后,轻轻地将其沿着船的边缘沉入水中,直到4个磁轮和T型磁铁机构稳稳地吸在船上。当清洗机构进入水下后,通过水上控制系统向探照灯和可视系统传输信号,使探照灯和可视系统工作,通过船上的视频系统,观看水下机构的行走路线和工作状态。水下机构到达工作区域后,通过水上控制系统发出信号,驱动回转机构进行工作,带动清洗机构来回摆动。清洗机构来回扫描移动的同时自身还高速转动,不断地将海生物扫落。清洗机构的清洗头上装有1个能识别金属的传感器,使清洗头的最下端始终与船体钢板保持一定的距离。海生物被扫落的同时,水上的控制系统发出信号使水下高频系统开始工作,不断发出较大功率的超声波信号,弥补清洗机构可能遗漏和未清理干净的海生物,并将其震脱落。当清洗机构行走到船体表面焊缝时,T型磁铁机构中的部分“T”型磁铁被顶起,但大多数还牢牢吸附在船体上不至于倾覆。当清洗机构需要转弯时,通过水上液压供能系统控制装在水下前2个磁轮上2个液压马达的转速,就可以轻松实现方向的改变,方便清洗。
这种清洗装置能够使船舶在不靠码头和不进船坞的情况下清除船舶水下结皮,对船舶水线以下部位所附着的海生物实施清除,从而提高船舶航速,降低燃料消耗,进而提高船舶在航率,节省维修经费,具有较高的经济效益[2,3]。
2 设备结构与关键技术
整个清洗设备由水上和水下2个部分组成。水下清洗机构包括回转机构、清洗机构、高频震荡系统、磁路机构、可视机构等主要部件。水下清洗机构的外形尺寸约为1 500 mm×1 000 mm×800 mm。回转机构和清洗机构中马达的转动速度可调,清洗茂盛海生物的能力为80~120 m2/h。
2.1 回转机构
回转机构是由曲柄摇杆机构和低速液压马达组成(图2)。液压马达带动曲柄旋转,曲柄带动连杆运动,连杆带动摇杆摆动,摇杆的左端用于固定清洗机构,摇杆右端的支点安装在机体的连接孔内。机构的设计尺寸以摇杆扫地角度90°为限,因马达的转动速度可调,从而使摇杆的摆动速度可调。
2.2 清洗机构
清洗机构的壳体与回转机构的摇杆联结在一起,壳体内装内啮合式齿轮液压马达,液压马达带动清洗头上的不锈钢清洗叶片旋转。清洗头由摇杆带动来回扫描移动的同时还以一定的速度自转,清洗叶片不断将离船体钢板一定距离的贝壳等海生物扫落。由于船体外表面有一定的弧度,为了使清洗头的清洗叶片最下端在行走过程中始
1.摇杆 2.连杆 3.曲柄 4.液压马达
终离钢板一定距离,清洗头上装了1个能识别金属的传感器,通过编制程序,实现传感器控制清洗头壳体内的步进电机转动,步进电机带动凸轮转动,避免叶片碰到钢板的涂层表面把漆层刮去。清洗叶片选用4片对称式刀口,以抵消高速旋转带来的反冲力,刀口两面的倾角可以抵消水流的反作用力。
回转机构、清洗机构中液压马达的能源都由液压系统(图3)提供,系统图相同。液压系统除了马达部分由高压软管连接在水下外,其余部分都在船舶的甲板上。
1.油泵 2.溢流阀 3.换向阀 4、5、6、7.单向阀 8.安全阀 9.变量马达
2.3 高频震荡系统
清洗机构清洗时,为了不碰伤船体涂层,清扫叶片始终要离涂层一定距离,有些海生物未能直接清除,但也已经松动,可以用高频超声波使其震落。
超声波清洗的原理:由超声波发生器发出的高频振荡信号,通过换能器转换成高频机械振荡传播到清洗溶剂介质中,超声波在清洗液中疏密相间地向前辐射,使液体流动而产生数以万计微小气泡。这些气泡在超声波纵向传播的负压区形成、生长,而在正压区迅速闭合,在这种被称为“空化”效应的过程中,气泡闭合可产生很高的瞬间高压。连续不断产生的瞬间高压就像一连串小“爆炸”不断地冲击物件表面,使船体表面的剩余海生物剥落,从而达到船体表面清洗目的。
2.4 磁路机构
磁路机构由2排“T”型强磁铁、1个磁性小万向轮和4个磁轮构成。驱动4个磁轮的是2个液压马达,装在前面2个磁轮上,回路同图3,由流量阀调节其转速,马达转速的不同可以实现机构的前行和转向[4,5,6,7,8,9,10]。由于液压马达所需扭矩不是太大,采用了金属粉末成型的液压元件,故重量大大减轻。设备要平稳可靠地完成作业任务,保证磁块和船体表面处于良好的吸附状态是至关重要的。为了增强抗倾能力,从简便实用的角度考虑,采用在设备的后部安装1个磁性小万向轮(图4)。利用杠杆作用原理,通过弹簧的作用,船体壁面对杠杆(机体)的后部产生支承力,使机体的前端会始终受到指向船体表面的压力。在设备的总重量、总体积、各部分尺寸已知的情况下,通过对清洗设备在船舶水下表面的受力情况分析,可计算所需磁力的大小。在其它条件都不变的情况下,通过在设备的后部安装1个小万向轮,经过比较计算,可以得到使清洗机构不发生倾覆的磁力大小,从而达到抗倾的目的(图1、图4)。
1.弹簧 2.小万向轮 3.后磁轮 4.履带 5.T型强磁铁 6.前磁轮 7.船体表面 8.船体壁面
2.5 可视机构
可视机构由水上控制系统提供12 V稳压电源为摄像头供电,220 V供探照灯用,架设在机体的最高处,使提供给视频系统的视角范围更广。成像器件:1/4 SHARP CCD;像 数:PAL 512(H)×582(V);扫描系统:2∶1 Interlace;水平周波数:15.625 kHz;红外灯数12个,防水深度90 m。
3 结论
(1)船舶水下清洗设备在甲板上人员的控制操作下,能较方便地清洗船舶水下外表面的海生物,并且在扫落海生物的同时不会刮伤船体表面油漆;扫落的速度可以调节;通过在设备的后部安装万向轮,能减少设备正常工作所需要的吸附力,以提高抗倾能力。
(2)该设备能延长船舶进坞修理时间,提高船舶运行效能,减少燃料成本,对船舶节能将发挥一定作用。与价格昂贵的水下清刷机器人相比,具有结构简单、制造方便、价格便宜等特点。其样机已经试制完成,在实验室能完成要求的各种动作。
(3)有待于进一步完善和解决的几个问题:①爬行作用力与吸附力如何最佳匹配;②摇杆摆动和叶片旋转的速度如何与控制部分(传感器反馈到步进电机)的速度最佳匹配;③设备在污浊的海水里清洗,可视性差。
参考文献
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