浅析Alphatronic 2000 推进控制系统在“育鲲”轮上的应用【轮机工程毕业论文】.doc

1、1本科毕业论文（20 届）浅析 Alphatronic 2000 推进控制系统在“育鲲”轮上的应用所在学院专业班级 轮机工程学生姓名指导教师完成日期2内容摘要摘要：本文系统的介绍了 Alphatronic 2000 推进控制系统在“育鲲”轮上的应用，包括其系统组成及相互关系，三大控制模式的选择，及为了防止主机超负荷而设置的负荷控制单元。并根据实习期间对“育鲲”轮上 Alphatronic 2000 PCS 系统的深入学习，总结出了对 Alphatronic 2000 PCS 系统日常使用管理注意事项。关键词：Alphatronic 2000 推进控制系统 ABSTRACT: The thesi

2、s introduce the use of Alphatronic 2000 Propulsion Control System in YuKUN Vessel, including the construction and interrelation of the system, the choice of the three control model, and the load control unit in order to avoid the Main Engine overload. With the study of the Alphatronic 2000 Propulsio

3、n Control System during the graduate practice in YUKUN Vessel, the thesis summarize the daily management and advertent proceeding of the Alphatronic 2000 Propulsion Control System.Keywords: Alphatronic 2000 Propulsion Control System3目录1.Alphatronic 2000 PCS 系统主要功能及特点 52. Alphatronic 2000 PCS 系统组成及其相

4、互关系 62.1 主控制屏的组成 62.2 Alphatronic 2000 与 SSU8810 和 DGS8800e 的联系 83. Alphatronic 2000 PCS 系统推进控制屏组成 93.1 如何在推进控制屏上进行参数的设定 104. Alphatronic 2000 推进控制系统三大控制模式 105. Alphatronic 2000 PCS 负荷控制单元 116. Alphatronic 2000 PCS 日常使用管理 136.1 备车时注意事项及操纵步骤 136.2 完车时注意事项及操纵步骤 146.3 紧急倒航工况注意事项及操纵步骤 146.4 显示屏报警指示及采取的措

5、施 146.5 驾驶台备用操纵方式的切换 157.总结 15附图：图 1Alphatronic 2000 PCS 推进控制系统的结构图图 2 主控制屏组成图 3.各个操纵手柄之间的相互联系图 4 Alphatronic 2000 与 SSU8810 和 DGS8800e 的联系图 5 推进控制屏图 6 组合控制模式转速和螺距设定曲线图 7 加负荷速度限制曲线图 8 增压空气压力限制曲线4前言近几十年来船舶发展迅速，这不仅仅表现在船舶物理体积的增大，而且表现在主机操纵系统已经通过不同的控制方式从机旁控制模式发展到遥控模式。这些控制系统已经从最原始的机械推/拉连杆系统、便携式电缆系统、气动控制系统

6、发展到今天的电子控制系统。MAN B&w 公司早期开发的 Alpha 推进控制系统应用到实船上是 1902 年，当时的控制系统比较简单，各种操作主要是靠手动操作来完成。从 1902 年至今，已经有 6500 条船舶应用了 Alpha 推进控制系统。1982 年 Alpha 系统改名为 Alphatronci 系统，Alphatronic 2000 PCS是 MAN B&w 公司经过多年改进后最近几年推出的推进控制系统。该系统采用了先进的电子设备，具有操作模式多样化、可靠性好等特点，应用该系统可以明显提高动力装置的经济能。“育鲲”轮作为我国自主设计的最先进的远洋教学实习船，采用的 MAN B&W

7、S635MC 型柴油机。该机是 MANB&W 公司近几年推出的一种低速二冲程十字头式、超长行程、低速船用柴油机。船上采用 CPP 变距桨实现主机在正常运转中恒速，同时采用先进的Alphatronic 2000 推进控制系统配合 SSU8810 主机安全系统和 DGS8800e 数字调速器实现对主机的遥控与监测保护。1.Alphatronic 2000 PCS 系统主要功能及特点Alphatronic 2000 主机操作系统具有如下功能和特点 :1.确保推进系统的安全控制和船舶操纵的可靠性能。2.确保柴油机和螺旋桨处于最佳的负荷匹配状态，提高经济性能。3.确保推进系统的快速响应和提高调距桨在机动

8、操纵下的效率。4.有利于配备轴带发电机，保证柴油机转速控制在要求的范围内，实现机一桨的最佳匹配。5.防止柴油机超负荷，延长推进系统的使用寿命。6.通过程序负荷控制，可以防止柴油机热负荷过高。7.提高对环境变化的适应性，实现最小排放控制，减少大气污染。8.采用模块化设计思想，进一步加强控制系统的冗余、可靠性。9.采用数字计算机系统，主要功能由软件实现，大大降低了硬件的投资费用。10.可以实现在驾驶台、驾驶台两侧翼、集控室、机舱、机旁操纵推进装置。511.整个系统具有很好的可靠性，并且经久耐用，减少了日常维护和保养的需要。12.系统被所有主要的船级社认可2. Alphatronic 2000 PC

9、S 系统组成及其相互关系由图 1 可以看出，一个典型的 Alphatronic 2000 推进控制系统主要由驾驶台控制屏、驾驶台侧翼控制屏、集中控制室控制屏、组合控制单元组成。驾驶台和集中控制室控制屏主要完成控制发送、操作模式的选择、控制参数的设定、运行参数的显示和报警等功能，组合控制单元是整个控制系统的核心部分，根据操作模式和设定参数信号给出最佳的控制信号，将其分别输出到螺距伺服控制器和 DGS8800e 主机调速系统，实现螺距和柴油机转速的控制。图1Alphatronic 2000 PCS推进控制系统的结构图2.1 主控制屏的组成主控制屏作为 Alphatronic 2000 主机操纵系统

10、的核心部分，主要由以下三部分组成（见图 2）：显示仪表面板，包括一个螺旋桨螺距表和一个主机转速表，分别用于指示螺距和转速。操纵手柄面板，包括一个操纵手柄、应急停车按钮和最下面的驾驶台-集控室通讯按钮推进控制屏，包括报警处理按钮、控制位置选择按钮、控制模式选择按钮、自动停车保护按钮、负荷降低按钮、取消负荷限制按钮等其他功能按钮，基本功能是用来选择控制位置和控制模式，并进行参数设定。驾驶台左翼控制屏控制屏控制屏组合控制单元驾驶台控制屏驾驶台右翼控制屏集中控制室控制屏螺距伺服控制器DGS8800e调速器6图 2 主控制屏组成各个控制位置的操纵手柄是相互联系的（如图 3 所示） ，驾驶台和集控室控制屏

11、上的操纵手柄通过相应的控制信号（即设定值）连接到组合控制单元的遥控系统，驾驶台主操纵手柄和两翼操纵手柄通过电轴系统（同步系统）连接在一起，其作用是保证当驾驶台主操纵手柄动作时，两翼的操纵手柄自动跟随主操纵手柄的位置而动作。这样可避免当驾驶台操纵位置改变位置时需要人工同步操纵手柄。推进控制屏 操纵手柄面板显示仪表面板7图 3.各个操纵手柄之间的相互联系类似的，驾驶台和集控室的通讯采用了位于操纵手柄面板下方的电报系统，操纵手柄上采用刻度盘和指针，指针在刻度盘上的位置显示了操纵手柄的位置。电报系统能够确保当驾驶台操纵控制面板相应的按钮按下时，电报铃声响直到集控室值班轮机员将集控室控制面板上相应的按钮

12、按下。电报系统独立于主控制屏遥控系统，用于驾驶台与集控室之间的通讯，只有在遥控系统失灵的时候采用以确保值班轮机员理解驾驶台的车钟指令。操纵位置的转换 驾驶台主控制屏和两翼控制屏的转换：按下相应要转换的控制屏上的【TAKE CONTROL】按钮即可实现转换，可以通过 【IN CONTROL】按钮的指示灯常亮来显示。集控室转驾驶台控制：这通常是在备车完成后进行，按下集控室推进控制屏上的【BRIDGE】按钮，请求转驾控，这时候蜂鸣器经过 5 秒的暂停后将发出两短声，驾驶台推进控制屏上【BRIDGE】按钮将闪烁，直到驾驶台值班人员按下【BRIDGE 】按钮以确认。 驾驶台转集控室控制：这通常在航行中或

13、者主机完车前，按下驾驶台推进控制屏上的【ENGINE CONTROL ROOM】按钮，请求转集控室，这时候蜂鸣器经过 5 秒的暂停后将发出两短声，集控室推进控制屏上【ENGINE CONTROL ROOM】按钮将闪烁，这时候必须将集控室操纵手柄推到与驾驶台一致的车令位置，再按下【ENGINE 8CONTROL ROOM】按钮以确认。 驾驶台或集控室转机舱控制：育鲲轮上在 CPP 变距桨液压控制单元旁设置了一套机舱控制系统，值班轮机员可以将操纵位置切换到机舱，直接按下【ON SERVICE】按钮即可完成操纵位置的切换。由于该系统和驾驶台直接的联系采用了电报系统，当驾驶台发出车钟指令时，会激活警报

14、直到值班轮机员将机舱操纵手轮移至驾驶台指定指令。2.2 Alphatronic 2000 与 SSU8810 和 DGS8800e 的联系SSU8810 主机安全系统和 DGS8800e 数字调速器通常被认为是主机的一部分而不是Alphatronic 2000 主机操纵系统的一部分，但是他们之间紧密联系在一起。SSU8810 主机安全系统和 DGS8800e 数字调速器通过相应的接口串联到 Alphatronic 2000 PCS 组合控制单元。由于是串联接口，SSU8810 主机安全系统与 Alphatronic 2000 组合控制单元存在相互锁闭，两个系统必须都正常工作才能实现对主机的遥控

15、。操纵面板上的操纵手柄用来控制螺距和主机转速，驾驶台和集控室的操纵手柄都通过各自独立的电位计发出控制信号到主控制单元。根据所选工作模式的不同，这些控制信号将根据相应的曲线分别控制螺距和转速。从主控制单元发出一个电子转速设定值到 DGS8800e 数字调速器。螺距是通过液压系统中的两个电磁阀控制的。螺距伺服控制器通过比较螺距设定值和实际值的偏差，控制电磁阀向“前进”或“后退”两个方向动作。实际螺距的测定是通过两个传感器实现的。一个传感器用于指示螺旋桨的实际位置，另一个传感器用于将反馈信号传至螺距伺服控制器。Alphatronic 2000推进控制系统报警监控系统主机DGU8800电子调速器SSU

16、8810主机安全系统图 4 Alphatronic 2000 与 SSU8810 和 DGS8800e 的联系93. Alphatronic 2000 PCS 系统推进控制屏组成图 4 显示了推进控制屏的基本组成。显示屏上的内容将会随着操作过程而变化。在基本模式中，显示屏将会显示可用功率、控制位置需求功率和主机实际功率。最后一行显示系统中可能有的报警。推进控制屏上的按钮和指示器具有如下的功能（对应图 4）：a)控制位置选择和指示 b)工作模式选择和指示c)停车按钮和指示（取消和复位） d)负荷减少按钮和指示（取消和复位）e)指示实际的负荷限制，可以通过按下该按钮取消负荷限制f)主机控制，比如起

17、动或停止主机等，通过 S1 到 S4 按钮操作g)显示屏中导航键并用于参数的修改 h)调光器，调节显示屏的亮度i)实际操作按钮，相应的功能会显示在显示屏中 j)停止报警并确认报警k)维护保养键，允许进入报警菜单并调整参数。 l)报警指示灯，当有报警时闪烁m)主机超负荷指示灯 n)推进控制屏故障灯，当推进控制系统内部有故障时闪烁。3.1 如何在推进控制屏上进行参数的设定由于推进控制屏上可以实现对多种参数（包括主机最大负荷、分离工况转速等）的设定与调整，并实现主机转速和调距桨螺距的控制功能（包括起动、停止主机等） ，现在以调整主机最大功率（即显示屏上的可用功率）为例说明如何推进控制屏上进行参数的设

18、定：a) 按下【MACHINERY CONTROL 】按钮，观察显示屏上 S1S4 分别对应不同的功能b) 按下【S4】选择 MORE 功能键，直到显示屏上出现【S1】ME CONTROL 功能时，按下【S1】,此时显示屏上 S1 对应的是 LOAD CONTROL 功能c) 按下【S1】选择 LOAD CONTROL 功能，此时显示屏上显示负荷控制单元可调的设定图 5 推进控制屏10值d) 按下【ENTER】键，此时显示屏上第三行将显示最大功率的旧值，第二行显示的是实际功率，新设定值可以在第四行通过导航方向键进行设定，其中左右方向键用于选择第四行，上下方向键用于设定新值。设定好新的值后按下【

19、ENTER】键确认。4. Alphatronic 2000 推进控制系统三大控制模式Alphatronic 2000 推进控制系统可以工作在以下三种模式中：组合控制模式在这种操作模式下，控制台上的操纵手柄既控制柴油机的转速同时也控制螺旋桨的螺距，这种控制模式下操纵手柄在不同位置时柴油机转速设定值和螺距(百分比) 的设定值由组合控制曲线给出，如图 5 所示。图中可见，操纵手柄在 0 位( 即停船位置) 时设定转速大约为额定转速的 70%左右，但此时螺旋桨的螺距为 0，船舶处于停止状态。组合控制模式通常在轴带发电机不运行或者船舶没有设置轴带发电机的时候使用，由于考虑到螺旋桨的效率、船舶的机动性和最

20、少的燃油消耗量，组合控制模式可以确保推进装置较高的经济性。定速控制模式在定速控制模式下，柴油机的转速设定值是不改变的，即柴油机在某一转速下稳定运行，此时控制台(驾驶台或者集中控制室 )的操纵手柄仅仅控制螺旋桨的螺距，转速设给定值设定在保证轴带发电机正常运转的转速上，该转速值可以通过对控制台上的参数设定按钮操作进行设定。在该控制模式下，轴带发电机运行，柴油机的负荷保护功能和紧急倒车程序仍然工作。独立控制模式这种控制模式是实现柴油机转速和螺距分别独立控制，操纵手柄主要控制螺距，而柴油机的转速的设定是通过控制屏进行的。这种控制模式与定速控制模式的区别是柴油机的转速给定值可以任意改变。独立控制方式能使推进装置有最大的操纵性能，并在整个工作负荷范围应用变距桨。三种模式之间的切换定速控制模式转换到独立控制模式或组合控制模式：必须先将轴带发电机从主电网中脱开，然后再按相应的控制模式按钮。独立控制模式或组合控制模式转换到定速控制模式：没有任何限制，直接按【CONSTANT SPEED 】