CN104181855A

CN104181855A - 船用柴油机主轴承温度监控装置

Info

Publication number: CN104181855A
Application number: CN201410425160.0A
Authority: CN
Inventors: 赵豆; 李国锋; 陈建峰
Original assignee: Yongji Xinshisu Electric Equipment Co Ltd
Current assignee: CRRC Yongji Electric Co Ltd
Priority date: 2014-08-27
Filing date: 2014-08-27
Publication date: 2014-12-03

Abstract

本发明涉及温度监控装置，具体为船用柴油机主轴承温度监控装置。解决现有的船用柴油机主轴承温度监控装置不能远程监控和只“监”不“控”的问题。该监控装置包括温度巡检仪，温度巡检仪的信号输入端连接主轴承测温传感器；还包括DP-MODBUS协议转换总线桥模块，DP-MODBUS协议转换总线桥模块的MODBUSRS485接口与温度巡检仪的MODBUSRS485接口相连，DP-MODBUS协议转换总线桥模块的DP接口用DP总线依次与机舱本地显示屏、机舱本地PLC控制单元、集控室PLC控制单元、集控室显示屏相连，集控室显示屏的DP接口还作为对外网络接口。本发明所述的监控装置总线型网络结构简单，可扩充性好，使用的设备相对简单，可靠性高。适用于各种船用柴油机主轴承温度的自动监控。

Description

船用柴油机主轴承温度监控装置

技术领域

本发明涉及温度监控装置，具体为船用柴油机主轴承温度监控装置。

背景技术

柴油机轴承中载荷最大的是主轴承和连杆轴承。柴油机主轴承的作用就是支承曲轴，保证曲轴正常运转和动力输出，是柴油机的重要部件。随着柴油机平均有效压力和最高燃烧压力的提高,以及对可靠性要求的提高、使用寿命的延长、备件更换的方便等，因而对主轴承都有更高的要求。柴油机工作时，主轴承温度在正常的范围内是柴油机运行的一个重要指标，同时也是保证其寿命的要求。

传统的船用柴油机主轴承温度监控一般有两种方式：1、通过主轴承测温传感器，此传感器有温度仪表指针，指针在表盘的位置指示当前轴承的温度值。2、通过主轴承测温传感器，连接到温度巡检仪，温度巡检仪将温度传感器的阻值转换为实际温度值显示在其面板上。

一般船用柴油机安装在船舱或机舱内。对于5000m³/h非自航绞吸式挖泥船的大功率柴油机及其船上设备运行时，机舱的工作环境温度高，噪音大。对于主轴承测温仪表指针显示方法中，需要现场工作人员随时观察指针温度，恶劣现场环境对工作人员的身体体能要求极高，同时人工费用也随之产生。对于温度巡检仪显示轴承温度的方法只是简单的将温度通过面板的数码管指示。仍然需要工作人员在现场观察温度的变化。另外，现有的船用柴油机主轴承温度监控装置实际上只有“监”的功能没有“控”的功能。

发明内容

本发明解决现有的船用柴油机主轴承温度监控装置不能远程监控和只“监”不“控”的问题，提供一种船用柴油机主轴承温度监控装置，该装置将安装在机舱内的柴油机主轴承温度传感器信号连接至船用网络，网络将温度信息传输到控制单元内，实现主轴承的自动监视与控制任务，减少人工的介入。

本发明是采用如下技术方案实现的：船用柴油机主轴承温度监控装置，包括使用MODBUS协议且带有MODBUS RS485接口的温度巡检仪，温度巡检仪的信号输入端连接主轴承测温传感器；还包括位于机舱内的DP-MODBUS协议转换总线桥模块，DP-MODBUS协议转换总线桥模块的MODBUS RS485接口与温度巡检仪的MODBUS RS485接口相连，DP-MODBUS协议转换总线桥模块的DP（DP是PROFIBUS-DP的简称）接口与机舱本地显示屏的DP接口相连，机舱本地显示屏的DP接口与机舱本地PLC控制单元的DP接口相连（DP接口具有一进一出），机舱本地PLC控制单元的DP接口与集控室PLC控制单元的DP接口相连，集控室PLC控制单元的DP接口与集控室显示屏的DP接口相连，集控室显示屏的DP接口还作为对外网络接口。

本发明所述的监控装置分为机舱本地部分和集控室部分。机舱本地部分将安装在机舱内的柴油机主轴承温度信号采集进入机舱本地网络，经网络传输至集控室部分，集控室网络提供对外的整船网络接口，为具有权限的高层网络提供信息。机舱本地部分和集控室部分网络及整船网络采用PROFIBUS-DP协议。但许多工业设备、智能仪表等都在使用MODBUS协议作为通讯标准，它是目前工业领域全球最流行的网络协议之一。船用柴油机主轴承温度传感器连接到温度巡检仪，此温度巡检仪就使用MODBUS协议，采用RS485接口。因此需要协议转换的网关设备支持温度巡检仪MODBUS协议转换成船用网络PROFIBUS-DP协议，最终将船用柴油机主轴承温度信号传输到网络系统，从而实现网络监控的目的。机舱本地PLC控制单元与机舱本地显示屏实现主轴承温度机舱本地监控；集控室PLC控制单元与集控室显示屏实现远程监控。主轴承温度传感器连接到机舱本地温度巡检仪，温度巡检仪将采集的温度信号转化为数字温度，并在其面板上通过数码管显示。温度巡检仪的网络MODBUS RS485接口连接到DP-MODBUS协议转换总线桥模块的MODBUS RS485接口，将MODBUS协议转换成船用PROFIBUS-DP协议，通过PROFIBUS-DP接口（简称DP接口）连接到机舱本地显示屏、机舱本地PLC控制单元、集控室PLC控制单元、集控室显示屏，从而实现实时监控柴油机主轴承温度。

机舱本地PLC控制单元接收到主轴承温度信号后，经算法流程完成相应逻辑保护与控制，算法流程图如图3所示。同时机舱本地PLC控制单元将温度数据显示在机舱本地显示屏上，并传输到集控室PLC控制单元。根据现场要求设定柴油主轴承温度报警设定值为90摄氏度（根据需要也可设定为其它值），温度故障设定值为95摄氏度（根据需要也可设定为其它值）。图3中机舱本地PLC控制单元的保护与控制算法具体过程为：1、主轴承温度报警计数器、故障计数器清零；2、柴油机主轴承温度信息数据检测；3、对每一路主轴承温度信息数据进行比较，当某一路主轴承温度信息数据在90－95摄氏度之间时报警计数器加1，否则不加1；然后再比较，当某一路主轴承温度信息数据大于95摄氏度时故障计数器加1，否则不加1；5、执行报警及柴油机保护与控制，当报警计数器不为0时（报警计数器与故障计数器为0-9之间的数，代表主轴承测温传感器报警和故障的个数），机舱本地显示屏及集控室显示屏上柴油机报警指示灯闪烁（即机舱本地PLC控制单元的程序运行结果可传输给集控室PLC控制单元），提示工作人员至少有一路主轴承温度报警。当故障计数器不为0时，机舱本地显示屏及集控室显示屏上柴油机报警指示灯常亮，同时机舱本地PLC控制单元输出相应的控制信号停止柴油机及其辅机，以免柴油机损坏。当然，在相应软件支持下也可通过机舱本地（触摸）显示屏、集控室（触摸）显示屏、更上层网络发出柴油机的停机信号。当柴油机停机时，如果柴油机的主轴承温度故障技术器数值不为0，不允许启动柴油机。集控室PLC控制单元的算法具体过程为：1、显示屏数据显示与接收刷新；2、与机舱本地PLC控制单元数据交换；3、实现对外网络的数据交换工作；具体算法流程图如图4所示。从上述的算法具体过程及图3、图4可以看出，本监控装置涉及的程序软件是本领域技术人员容易实现的或者常规程序的选择，本监控装置不涉及其程序软件的改进（即只涉及硬件结构的改进）。

本发明所述的监控装置总线型网络结构简单，可扩充性好。当需要增加节点时，只需要在总线上增加一个分支接口便可与分支节点相连，使用的电缆少，且安装容易，使用的设备相对简单，可靠性高。

该船用柴油机主轴承温度监控装置试应用于泰州市华夏机械制造有限公司生产的“华夏重工一号” 5000m³/h非自航绞吸式挖泥船。本船主机采用两台原装德国道依茨可燃重油柴油机。“华夏重工1号”是目前国内最大的绞吸式挖泥船，是第一艘拥有全部自主知识产权的海洋疏浚工程船舶。该装置实现柴油机主轴承温度的自动监控，保证柴油机安全可靠运行，满足用户的实际需求，获得了用户的肯定。取得了良好的经济和社会效益。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的具体接线图；

图3为机舱本地PLC控制单元程序流程图；

图4为集控室PLC控制单元程序流程图。

具体实施方式

船用柴油机主轴承温度监控装置，包括使用MODBUS协议且带有MODBUS RS485接口的温度巡检仪，温度巡检仪的信号输入端连接主轴承测温传感器；还包括位于机舱内的DP-MODBUS协议转换总线桥模块，DP-MODBUS协议转换总线桥模块的MODBUS RS485接口与温度巡检仪的MODBUS RS485接口相连，DP-MODBUS协议转换总线桥模块的DP（DP是PROFIBUS-DP的简称）接口与机舱本地显示屏的DP接口相连，机舱本地显示屏的DP接口与机舱本地PLC控制单元的DP接口相连（DP接口具有一进一出），机舱本地PLC控制单元的DP接口与集控室PLC控制单元的DP接口相连，集控室PLC控制单元的DP接口与集控室显示屏的DP接口相连，集控室显示屏的DP接口还作为对外网络接口。

具体实施时，集控室PLC控制单元选用西门子S7-300PLC的电源模块与CPU模块，完成数据对内对外交换工作。集控室是现场工作人员工作间，集控室显示屏选用西门子15寸触摸屏MP377，显示主轴承温度信息。

机舱本地PLC控制单元选用西门子S7-300PLC的电源模块与CPU模块，完成数据监控与传输工作。机舱工作环境恶劣，现场工作人员只有例行检查时会进入，所以考虑成本，机舱本地显示屏选用西门子5.7寸触摸屏TP177B，显示主轴承温度信息。

DP-MODBUS协议转换总线桥模块选用北京鼎实创新科技有限公司的PB-B-MM产品。实现PROFIBUS-DP与 MODBUS协议转换。其接线端子1号2号短接作为RS485的TX端口，接线端子3号与4号短接作为RS485的RX端口。工作电源接线端子24V接24V电源正端，接线端子G端接24V电源的0V。

温度巡检仪选用厦门安东电子有限公司的LU-905F16D巡检仪。此巡检仪具有16路的万能输入，如：热电偶，热电阻，标准的电流或电压信号及其他信号。船用柴油机主轴承共有9档。每档的温度大小由温度传感器热电阻测量，热电阻传感器有AB两端。根据巡检仪热电阻接法，每个通道的接线端子1号与2号短接后与热电阻传感器一端连接。接线端子3号与热电阻传感器另一端连接。如图2所示：第一档主轴承温度传感器A端接入巡检仪通道1（CH01）的2号端子，B端接入CH01的3号端子。第2档主轴承温度传感器A端接入巡检仪通道2（CH02）的2号端子，B端接入CH02的3号端子，依次类推。巡检仪将热电阻阻值转换成温度信号后经RS485端口传输进网络。

Claims

1.一种船用柴油机主轴承温度监控装置，包括使用MODBUS协议且带有MODBUS RS485接口的温度巡检仪，温度巡检仪的信号输入端连接主轴承测温传感器；其特征在于：还包括位于机舱内的DP-MODBUS协议转换总线桥模块，DP-MODBUS协议转换总线桥模块的MODBUS RS485接口与温度巡检仪的MODBUS RS485接口相连，DP-MODBUS协议转换总线桥模块的DP接口与机舱本地显示屏的DP接口相连，机舱本地显示屏的DP接口与机舱本地PLC控制单元的DP接口相连，机舱本地PLC控制单元的DP接口与集控室PLC控制单元的DP接口相连，集控室PLC控制单元的DP接口与集控室显示屏的DP接口相连，集控室显示屏的DP接口还作为对外网络接口。

2.根据权利要求1所述的船用柴油机主轴承温度监控装置，其特征在于：机舱本地PLC控制单元选用西门子S7-300PLC的电源模块与CPU模块，机舱本地显示屏选用西门子5.7寸触摸屏TP177B。

3.根据权利要求1或2所述的船用柴油机主轴承温度监控装置，其特征在于：集控室PLC控制单元选用西门子S7-300PLC的电源模块与CPU模块，集控室显示屏选用西门子15寸触摸屏MP377。

4.根据权利要求3所述的船用柴油机主轴承温度监控装置，其特征在于：温度巡检仪选用厦门安东电子有限公司的LU-905F16D巡检仪。