轮机自动化课程的分解式教学方法

2014-06-27,,

船海工程 2014年1期

(天津理工大学海运学院,天津 30038)

轮机自动化指用各种自动化仪表及控制元件和逻辑元件包括计算机在内所组成的各种控制系统和监视系统[1]，包含了各种工程参数如：温度，压力，流量，粘度，液位的控制；包含了各种轮机设备的控制，动力设备如柴油机、发电机、油马达，辅助设备如锅炉、分油机、油水分离器等；包含了各种物理系统，如液压系统、机械系统、电力电子系统、气动系统。按照船舶具体设备和系统，轮机自动化内容主要包括：柴油机气缸冷却水温度自动控制系统，主机燃油粘度自动控制系统，柴油机货、油船辅锅炉、自动排渣分油机、自清洗滤器等的自动控制系统[2]，以及主机遥控系统，船舶自动化电站等系统。轮机自动化是对船舶各种设备和系统进行的集成和自动控制，提高了船舶设备控制的可靠性，减轻了船员的劳动强度，是船舶技术的核心之一。

种类繁多的控制系统和各种物理参数给学生的学习带来了诸多不变，既需要懂船上的各种设备原理，又需要其他学科的知识(如自动控制技术，机械制造，电力电子技术，微型计算机技术)。轮机自动化课程的教学改革涉及到多个方面，涉及到课程体系、教学方法、和双语教学等方面[3-4]。目前还缺乏对轮机自动化教学方法进行有效的研究，为此，提出轮机自动化的分解式教学方法。

作者在教学工作中发现，轮机自动化系统往往比较复杂，学生在学习一个系统的时候需要引用大量其他学科的知识，内容繁多。因此，将教案做成图解式，一方面将具体的轮机系统搭成框架，这样需要什么知识，便在上面加上注释，这样学生就知道该如何分析，这大大提高了学生的学习效率和积极性。本文以船舶上常用气动主机遥控系统为例，对分解式教学方法进行详细介绍[5-6]。

1 气动主机遥控系统简介

气动主机遥控系统指驾驶台发送的遥控主机信号是气动的，并经过全自动的气动逻辑回路输出来操纵主机。采用具有代表性的Man-V40/54A型柴油机为例来说明气动主机遥控系统的分析方法。主机遥控系统图非常复杂，涉及大量的气动管路和阀件，必须熟悉主机的各种逻辑回路(包括起动逻辑回路、换向和制动逻辑回路、转速与负荷的控制和限制回路)和柴油机的工作原理。在分析过程要保持思路清醒，并做必要的标记。

遥控系统组成有：气源装置和操纵部位转换、停油与换向、制动、起动、调速、机旁操纵和模拟试验。每个部分都需要大量的篇幅来加以介绍，再加上图形的复杂(两张大图和一些小图)，往往让学生无所适从。分解式教学方法采用数学上常有的逻辑推导方法，使得分析过程简洁许多，而且可以将其中一些部分内容有机地与其他部分内容进行关联。

2 分解式分析方法应用分析

2.1 停油

图1为换向过程的分解过程，其中的有下画线的地方，是与其他部分关联的地方。

图1换向过程分解

实现停油，管27必须是1，信号才能经过停油气缸024把油门推向零位。这要求A407/1输出0信号使阀门A301/4右位通。通过分解式分析方法来说明这个过程。

→管27为1→停油油缸024，

油门推向零位→M331/1上位通

这样的推导过程，就像进行数学公式推导一样，简洁明了，而且便于把握停油的气路过程。

2.2 换向

多路阀M221是换向的鉴别逻辑阀，三位四通阀M215是换向条件检测阀。

换向过程中，凸轮轴移动通过机械反馈机构，将M221阀芯从右向左(正车换向)，反馈到Ⅲ位，正车1信号与接口6通→管62为1，标志换向完成，同时接口2、3通大气，管9为0，M215锁定不能换向。换向结束，M221的反馈凸轮使阀M331/2左位通输出1，为制动做准备。

2.3 制动

该机型设有能耗制动和强制制动两种功能。二者的区别是前者要求有应急操纵指令和主机转速高于发火转速。前者，只需空气分配器投入工作，后者要求空气分配器和主起动阀均投入工作。当制动过程结束，转速降为0，接下来进行正常起动。按下应急按钮，A373/1通电输出0，进行换向。图2为制动前的换向，图3为能耗制动分析过程。