CN112863290A - 一种船舶主机实物模拟操作系统 - Google Patents
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Abstract
一种船舶主机实物模拟操作系统：相并联连接的正倒车电磁阀换向单元、信号转换器、主机控制单元和温度加热检测单元，分别与上述各单元并联连接且用于控制其的换向控制单元，所述换向控制单元有：由正车开关和正车继电器串联构成的正车控制开关，由倒车开关和倒车继电器串联构成的倒车控制开关，由停车开关和停车继电器串联构成的停车控制开关，由集控室开关和集控室控制继电器串联构成的集控室控制开关，由机旁开关和机旁控制继电器串联构成的机旁控制开关，由机旁正车开关和机旁正车继电器串联构成的机旁正车控制开关，由机旁倒车开关和机旁倒车继电器串联构成的机旁倒车控制开关。本发明安全可靠，学生可以反复操作，提高学生的动手能力，几乎没有耗材。
Description
技术领域
本发明涉及一种船舶主机教学演练系统。特别是涉及一种用于航海类院校在校园里内进行实际教学演练的船舶主机实物模拟操作系统。
背景技术
船舶主机是船舶主要动力设备，设备庞大，实际工作中依靠燃油在气缸内的燃烧通过机械传动转换成动力。因此需要许多为主机服务的辅助设备和系统，例如主机燃油系统，滑油系统，冷却系统，加热系统，空气系统等等，这些设备是专为船舶设计的，船是航行在海上的。如果把这些设备安装到陆地进行运行就会遇到很大的困难，首先是庞大的主机(4层楼高)的安装，运行时的地基震动，运行中的大气污染，环评部门评估，消防部门的安全检查等等，以及水资源的利用和污染等等。所以在各大航海类院校中的主机大部分都是不能运行。这样给教学实训带来很大的困难，教师只能口述运行过程和操作程序，学生无法在实训室做到亲自动手操作主机及辅助设备的运行，体会不到真实的操作过程，理论与实际操作脱节。为此我们开发了主机实物模拟操作系统。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种教师可以在实训室一边教学一边操作的船舶主机实物模拟操作系统。
本发明所采用的技术方案是：一种船舶主机实物模拟操作系统，包括有：相并联连接的正倒车电磁阀换向单元、信号转换器、主机控制单元和温度加热检测单元，分别与所述正倒车电磁阀换向单元、主机启动单元和温度加热检测单元相并联连接且用于控制正倒车电磁阀换向单元、主机启动单元和温度加热检测单元的换向控制单元，所述的换向控制单元包括有：由正车开关和正车继电器串联构成的正车控制开关，由倒车开关和倒车继电器串联构成的倒车控制开关，由停车开关和停车继电器串联构成的停车控制开关，由集控室开关和集控室控制继电器串联构成的集控室控制开关，由机旁开关和机旁控制继电器串联构成的机旁控制开关，由机旁正车开关和机旁正车继电器串联构成的机旁正车控制开关，以及由机旁倒车开关和机旁倒车继电器串联构成的机旁倒车控制开关。
本发明的一种船舶主机实物模拟操作系统，具有如下优点：
1、船舶主机不用燃油的情况下，利用电能和压缩空气实现模拟主机的启动、换向和正常运转及运行中各参数的显示、调整和报警，符合实际主机运行的各种功能。为主机服务的系统不用油和水，全部使用电或气来模拟实现这些系统的正常运行，以及各种参数的调整、显示和报警。没有大气污染和水污染，节能环保。
2、教师可以在实训室一边教学一边操作，过程生动有趣味，理论联系实际。
3、安全可靠，学生可以反复操作，提高学生的动手能力，几乎没有耗材。
4、系统简约易懂，维护成本底。
附图说明
图1是本发明的一种船舶主机实物模拟操作系统的整体电路示意图。
图中
1：正车电磁阀 2：倒车电磁阀
3：空气分配器 4：机旁转速电位器
5：主启动阀 6：机旁油门手轮
7：变频器 8：电机
9：主机 10：转速探测器
11：信号转换器 12：集控室转速表
13：驾控室转速表 14：集控室转速电位器
15：集控室控制手柄 16：排烟温度表组
17：扫气温度表组 18：缸套水温度表组
19：活塞油温度表组 20：第一温控电位器
21：信号转换器 22：第二温控电位器
23：第三温控电位器 24：缸套水电位器
25：气缸启动阀 26：第四温控电位器
16-1/17-1：第一温度表 16-2/17-2：温度电位器
18-1/19-1：第二温度表 18-2/19-2：加热管
18-3/19-3：加热电位器 SB1：正车开关
SB2：倒车开关 SB3：停车开关
SB4：主启动阀开关 SB5：集控室开关
SB6：机旁开关 SB7：冷却阀开关
SB8：机旁正车开关 SB9：机旁倒车开关
SB10：机旁启动开关 SB11：机旁停止开关
KM1：正车继电器 KM2：倒车继电器
KM3：停车继电器 KM5：变频器启动继电器
KM6：集控室控制继电器 KM7：机旁控制继电器
KM8：机旁正车继电器 KM9：机旁倒车继电器
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明的一种船舶主机实物模拟操作系统做出详细说明。
如图1所示，本发明的一种船舶主机实物模拟操作系统，包括有：相并联连接的正倒车电磁阀换向单元、信号转换器21、主机控制单元和温度加热检测单元，分别与所述正倒车电磁阀换向单元、主机启动单元和温度加热检测单元相并联连接且用于控制正倒车电磁阀换向单元、主机启动单元和温度加热检测单元的换向控制单元，所述的换向控制单元包括有：由正车开关SB1和正车继电器KM1串联构成的正车控制开关，由倒车开关SB2和倒车继电器KM2串联构成的倒车控制开关，由停车开关SB3和停车继电器KM3串联构成的停车控制开关，由集控室开关SB5和集控室控制继电器KM6串联构成的集控室控制开关，由机旁开关SB6和机旁控制继电器KM7串联构成的机旁控制开关，由机旁正车开关SB8和机旁正车继电器KM8串联构成的机旁正车控制开关，以及由机旁倒车开关SB9和机旁倒车继电器KM9串联构成的机旁倒车控制开关。
所述的正倒车电磁阀换向单元，包括有分别连接空气分配器3的正车电磁阀1和倒车电磁阀2，所述正车电磁阀1的电源输入端通过正车电源输入开关连接电源正极，所述倒车电磁阀2的电源输入端通过倒车电源输入开关连接电源正极，所述正车电磁阀1的电源输出端通过正车电源输出开关连接电源负极，所述倒车电磁阀2的电源输出端通过倒车电源输出开关连接电源负极。
所述的正车电源输入开关是由集控室控制继电器的第五常开触点KM6-5与机旁正车继电器的第二常开触点KM8-2并联构成；所述正车电源输出开关是由机旁正车继电器的第一常开触点KM8-1与正车继电器的第一常开触点KM1-1并联构成。所述的倒车电源输入开关是由集控室控制继电器的第六常开触点KM6-6与机旁倒车继电器的第二常开触点KM9-2并联构成；所述倒车电源输出开关是由倒车继电器的第一常开触点KM2-1与机旁倒车继电器的第一常开触点KM9-1并联构成。
所述主机控制单元是由依次串联连接的机旁控制继电器的第二常开触点KM7-2、集控室控制继电器的第二常闭触点KM6-2、机旁转速电位器4、机旁启动开关SB10、机旁停止开关SB11、由主启动阀开关SB4和机旁控制继电器的第一常开触点KM7-1并联构成的控制开关、用于控制气缸气动阀25的空气输入的主启动阀5以及变频器启动继电器KM5，其中，所述机旁控制继电器的第二常开触点KM7-2的电源输入端连接电源正极，所述变频器启动继电器KM5的电源输出端连接电源负极，所述机旁停止开关SB11的输出端还连接主机启动单元。所述机旁转速电位器4的输入端连接机旁油门手轮6，通过机旁油门手轮6控制输入端的位移。
所述的主机启动单元包括有依次串联的变频器控制开关、变频器7、电机8和主机(柴油机)9，所述主机9还通过转速探测器10连接用于获取主机9转速信息的信号转换器11，所述信号转换器11的输出端分别连接集控室转速表12和驾控室转速表13，所述的变频器控制开关的输入端分别连接机旁停止开关SB11的输出端和集控室转速电位器14的输出端，所述集控室转速电位器14为1K欧、3W、0-10V可调电位器。所述变频器控制开关是由分别控制变频器7带动主机9正反向运转的两组开关，其中一组开关是由机旁正车继电器的第三常开触点KM8-3、正车继电器的第二常开触点KM1-2以及停车继电器的第一常开触点KM3-1相并联构成，另一组是由倒车继电器第二常开触点KM2-2、变频器启动继电器的第一常开触点KM5以及机旁倒车继电器的第三常开触点KM9-3相并联构成，所述集控室转速电位器14的可调端依次通过机旁控制继电器的第一常闭触点KM7-1、集控室控制继电器的第一常开触点KM6-1连接电源输入端，所述集控室转速电位器14的可调端连接集控室控制手柄15，通过集控室控制手柄15控制该可调端的位移。
所述的温度加热检测单元包括有排烟温度表组16、扫气温度表组17、缸套水温度表组18和活塞油温度表组19，所述的排烟温度表组16和扫气温度表组17的电源输入端是依次通过第一温控电位器20和机旁控制继电器的第三常开触点KM7-3连接所述信号转换器21的电流输出端，所述信号转换器21输入0-10V电压，输出4-20MA电流。所述第一温控电位器20为100欧、50W可调电位器。所述第一温控电位器20的输入可调端连接机旁油门手轮6，通过机旁油门手轮6控制该可调端的位移。所述的排烟温度表组16和扫气温度表组17的电源输出端连接所述信号转换器21的电流输入端，所述排烟温度表组16和扫气温度表组17的电源输入端还连接第二温控电位器22，所述第二温控电位器22的输入端通过集控室控制继电器的第三常开触点KM6-3连接信号转换器21的电流输出端，所述第二温控电位器22的可调端还连接集控室控制手柄15，通过集控室控制手柄15控制该可调端的位移。所述缸套水温度表组18和活塞油温度表组19的电源输入端通过集控室控制继电器的第四常开触点KM6-4连接第三温控电位器23，第三温控电位器23的可调端连接集控室控制手柄15通过集控室控制手柄15控制该可调端的位移，所述缸套水温度表组18和活塞油温度表组19的电源输入端还通过机旁控制继电器的第四常开触点KM7-4连接第四温控电位器26，第四温控电位器26的可调端连接机旁油门手轮6，通过机旁油门手轮6控制该可调端的位移，所述缸套水温度表组18的电源输出端依次通过缸套水电位器24和冷却阀开关SB7连接第三温控电位器23，所述活塞油温度表组19的电源输出端通过暖缸阀开关SB12连接第三温控电位器23。其中，
所述的排烟温度表组16和扫气温度表组17结构相同，均是由六个第一温度表16-1/17-1并联连接构成，每个第一温度表上都并联连接一个温度电位器16-2/17-2。其中，排烟温度表组16中的6个第一温度表为0-500度，扫气温度表组17中的6个第一温度表为0-100度，每个第一温度表上并联的温度电位器设置于集控室一个控制箱内，用于设定第一温度表读数的差异性，以及教学和考试时的故障设定。
所述的缸套水温度表组18和活塞油温度表组19结构相同，均包括有相并联的六组结构，每组结构都是由一个加热管18-2/19-2与一个加热电位器18-3/19-3并联构成，每个加热管18-2/19-2内对应安装一个第二温度表18-1/19-1。每个加热管上并联的加热电位器为500欧、10W、0-24V的加热电位器。其中，缸套水温度表组18中的每个加热管都为24V、20W、加热最高温度150度的加热管，加热管安装在每个气缸的缸套水出水管内，PT100缸套水温度表即第二温度表18-1/19-1(0-100度)安装在加热管内，加热管内置一个K型温度探测器，输出端连接远程温度表。活塞油温度表组19中的6只加热管(24V、10W、0-100度)安装在主机曲轴箱道门下部，PT100活塞油温度表即第二温度表安装加热管里，加热管内设置K型温度探测器，用于连接远程温度表。每只加热管上并联的加热电位器为500欧、10W、24V的电位器。2组共12只加热管可调电位器同样设置于集控室控制箱内，用于设定温度表读数的差异性，以及教学和考试时的故障设定。
本发明一种船舶主机实物模拟操作系统的工作过程如下：
该系统分为集控室操纵和机旁(应急)操纵两部分。其中，机旁(应急)操纵部分，合上机旁开关SB5，此时机旁控制继电器KM7得电，机旁控制继电器的第二常开触点KM7-2和第三常开触点KM7-3闭合，此时机旁(应急)位操纵准备工作完成。可根据车钟的正倒车指令进行操纵。例如车钟指令是正车指令，按下机旁正车开关SB8，此时机旁正车继电器KM8得电，机旁正车继电器第一常开触点KM8-1和第二常开触点KM8-2闭合，正车电磁阀1得电，此时正车电磁阀动作完成换向动作。机旁正车继电器第三常开触点KM8-3闭合，变频器7正向等待运转。将机旁油门手轮6转至启动处，按下机旁启动开关SB10，变频器启动继电器KM5得电，主启动阀得电打开(主机启动后自动关闭)，启动空气进入气缸气动阀和空气分配，同时，变频电机8慢转，主机(柴油机)9启动。主机(柴油机)9启动后，可根据车钟指令，摇动机旁油门手轮6，机旁转速电位器4使主机(柴油机)9转速上升或下降。此时主机暖缸开关SB12处于闭合位。缸套水温度是暖缸温度，暖缸温度的高低可通过缸套水电位器24调整。当主机(柴油机)转速达到半速以上时更换暖缸伐，关闭主机暖缸开关SB12开关(暖缸位置)，打开冷却阀开关SB7(冷却位置)。此时缸套水温度会通过第四温控电位器26(其电位器可调端位移与油门手轮联动)随着机旁油门手轮6的加大、减小即负荷的变化而变化。此时通过加热管的电流也随之变化，加热管内的第二温度表18-1/19-1的温度也随之变化。当KM7-3常开触点闭合后，作为排烟温度表的第一温度表16-1和作为扫气温度表的第一温度表17-1通过信号转换器21后，受第一温控电位器20控制，第一温控电位器20的可调端的位移与机旁油门手轮6联动，改变油门的大小可就改变了第一温度表16-1/17-1的温度。这个阶段我们还可以通过每个缸加热管处的加热电位器18-3/19-3和温度表处的温度电位器16-2/17-2来改变单缸的温度，这样可以在教学或考试中设置故障，让学生们查找并处理故障。集控室操纵部分如下：首先合上集控室开关SB5(控制位选择开关)，选择集控室操纵，集控室控制继电器KM6得电，此时集控室控制继电器的第二常闭触点KM6-2打开，切断机旁(应急)部分。其集控室控制继电器的常开触点KM6-1，KM6-3，KM6-4，KM6-5，KM6-6闭合，完成集控室操纵的准备工作。即可根据车钟的正倒车指令进行操纵。例如车钟是正车指令时，按下正车开关SB1，正车继电器KM1得电，正车继电器的第一常开触点KM1-1闭合正车电磁阀1得电完成换向，正车继电器的第二常开触点KM1-2闭合，变频器7正向等待运转。此时集控室控制手柄15推至启动位置，主启动阀开关SB4开关闭合，主启动阀5得电供给启动空气，同时变频器7启动变频器启动继电器KM5得电，变频器启动继电器的第一常开触点KM5-1闭合，变频器7输出信号给变频电机8，变频电机8带动主机(柴油机)9正车慢转。主机(柴油机)9启动后可根据车钟指令改变油门位置实现主机(柴油机)转速的快慢。倒车同理。
Claims (10)
1.一种船舶主机实物模拟操作系统，其特征在于，包括有：相并联连接的正倒车电磁阀换向单元、信号转换器(21)、主机控制单元和温度加热检测单元，分别与所述正倒车电磁阀换向单元、主机启动单元和温度加热检测单元相并联连接且用于控制正倒车电磁阀换向单元、主机启动单元和温度加热检测单元的换向控制单元，所述的换向控制单元包括有：由正车开关(SB1)和正车继电器(KM1)串联构成的正车控制开关，由倒车开关(SB2)和倒车继电器(KM2)串联构成的倒车控制开关，由停车开关(SB3)和停车继电器(KM3)串联构成的停车控制开关，由集控室开关(SB5)和集控室控制继电器(KM6)串联构成的集控室控制开关，由机旁开关(SB6)和机旁控制继电器(KM7)串联构成的机旁控制开关，由机旁正车开关(SB8)和机旁正车继电器(KM8)串联构成的机旁正车控制开关，以及由机旁倒车开关(SB9)和机旁倒车继电器(KM9)串联构成的机旁倒车控制开关。
2.根据权利要求1所述的一种船舶主机实物模拟操作系统，其特征在于，所述的正倒车电磁阀换向单元，包括有分别连接空气分配器(3)的正车电磁阀(1)和倒车电磁阀(2)，所述正车电磁阀(1)的电源输入端通过正车电源输入开关连接电源正极，所述倒车电磁阀(2)的电源输入端通过倒车电源输入开关连接电源正极，所述正车电磁阀(1)的电源输出端通过正车电源输出开关连接电源负极，所述倒车电磁阀(2)的电源输出端通过倒车电源输出开关连接电源负极。
3.根据权利要求2所述的一种船舶主机实物模拟操作系统，其特征在于，所述的正车电源输入开关是由集控室控制继电器的第五常开触点(KM6-5)与机旁正车继电器的第二常开触点(KM8-2)并联构成；所述正车电源输出开关是由机旁正车继电器的第一常开触点(KM8-1)与正车继电器的第一常开触点(KM1-1)并联构成。
4.根据权利要求2所述的一种船舶主机实物模拟操作系统，其特征在于，所述的倒车电源输入开关是由集控室控制继电器的第六常开触点(KM6-6)与机旁倒车继电器的第二常开触点(KM9-2)并联构成；所述倒车电源输出开关是由倒车继电器的第一常开触点(KM2-1)与机旁倒车继电器的第一常开触点(KM9-1)并联构成。
5.根据权利要求1所述的一种船舶主机实物模拟操作系统，其特征在于，所述的主机控制单元是由依次串联连接的机旁控制继电器的第二常开触点(KM7-2)、集控室控制继电器的第二常闭触点(KM6-2)、机旁转速电位器(4)、机旁启动开关(SB10)、机旁停止开关(SB11)、由主启动阀开关(SB4)和机旁控制继电器的第一常开触点(KM7-1)并联构成的控制开关、用于控制气缸气动阀25的空气输入的主启动阀5以及变频器启动继电器KM5，其中，所述机旁控制继电器的第二常开触点(KM7-2)的电源输入端连接电源正极，所述变频器启动继电器(KM5)的电源输出端连接电源负极，所述机旁停止开关(SB11)的输出端还连接主机启动单元。
6.根据权利要求5所述的一种船舶主机实物模拟操作系统，其特征在于，所述机旁转速电位器(4)的输入端连接机旁油门手轮(6)，通过机旁油门手轮(6)控制输入端的位移。
7.根据权利要求5所述的一种船舶主机实物模拟操作系统，其特征在于，所述的主机启动单元包括有依次串联的变频器控制开关、变频器(7)、电机(8)和主机(9)，所述主机(9)还通过转速探测器(10)连接用于获取主机(9)转速信息的信号转换器(11)，所述信号转换器(11)的输出端分别连接集控室转速表(12)和驾控室转速表(13)，所述的变频器控制开关的输入端分别连接机旁停止开关(SB11)的输出端和集控室转速电位器(14)的输出端，所述变频器控制开关是由分别控制变频器(7)带动主机(9)正反向运转的两组开关，其中一组开关是由机旁正车继电器的第三常开触点(KM8-3)、正车继电器的第二常开触点(KM1-2)以及停车继电器的第一常开触点(KM3-1)相并联构成，另一组是由倒车继电器第二常开触点(KM2-2)、变频器启动继电器的第一常开触点(KM5)以及机旁倒车继电器的第三常开触点(KM9-3)相并联构成，所述集控室转速电位器(14)的可调端依次通过机旁控制继电器的第一常闭触点(KM7-1)、集控室控制继电器的第一常开触点(KM6-1)连接电源输入端，所述集控室转速电位器(14)的可调端连接集控室控制手柄(15)，通过集控室控制手柄(15)控制该可调端的位移。
8.根据权利要求1所述的一种船舶主机实物模拟操作系统，其特征在于，所述的温度加热检测单元包括有排烟温度表组(16)、扫气温度表组(17)、缸套水温度表组(18)和活塞油温度表组(19)，所述的排烟温度表组(16)和扫气温度表组(17)的电源输入端是依次通过第一温控电位器(20)和机旁控制继电器的第三常开触点(KM7-3)连接所述信号转换器(21)的电流输出端，所述第一温控电位器(20)的输入可调端连接机旁油门手轮(6)，通过机旁油门手轮(6)控制该可调端的位移，所述的排烟温度表组(16)和扫气温度表组(17)的电源输出端连接所述信号转换器(21)的电流输入端，所述排烟温度表组(16)和扫气温度表组(17)的电源输入端还连接第二温控电位器(22)，所述第二温控电位器(22)的输入端通过集控室控制继电器的第三常开触点(KM6-3)连接信号转换器(21)的电流输出端，所述第二温控电位器(22)的可调端还连接集控室控制手柄(15)，通过集控室控制手柄(15)控制该可调端的位移，所述缸套水温度表组(18)和活塞油温度表组(19)的电源输入端通过集控室控制继电器的第四常开触点(KM6-4)连接第三温控电位器(23)，第三温控电位器(23)的可调端连接集控室控制手柄(15)，通过集控室控制手柄(15)控制该可调端的位移，所述缸套水温度表组(18)和活塞油温度表组(19)的电源输入端还通过机旁控制继电器的第四常开触点(KM7-4)连接第四温控电位器(26)，第四温控电位器(26)的可调端连接机旁油门手轮(6)，通过机旁油门手轮(6)控制该可调端的位移，所述缸套水温度表组(18)的电源输出端依次通过缸套水电位器(24)和冷却阀开关(SB7)连接第三温控电位器(23)，所述活塞油温度表组(19)的电源输出端通过暖缸阀开关(SB12)连接第三温控电位器(23)。
9.根据权利要求8所述的一种船舶主机实物模拟操作系统，其特征在于，所述的排烟温度表组(16)和扫气温度表组(17)结构相同，均是由六个第一温度表(16-1/17-1)并联连接构成，每个第一温度表上都并联连接一个温度电位器(16-2/17-2)。
10.根据权利要求8所述的一种船舶主机实物模拟操作系统，其特征在于，所述的缸套水温度表组(18)和活塞油温度表组(19)结构相同，均包括有相并联的六组结构，每组结构都是由一个加热管(18-2/19-2)与一个加热电位器(18-3/19-3)并联构成，每个加热管(18-2/19-2)内对应安装一个第二温度表(18-1/19-1)。
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