船舶轮机自动化技术分析及教学研究

2015-07-17李聚保广州航海学院广州510725

山东工业技术 2015年7期

关键词：高技术教学研究

李聚保（广州航海学院,广州 510725）

船舶轮机自动化技术分析及教学研究

李聚保
（广州航海学院,广州 510725）

摘要：随着科技的发展和节能减排需要，船舶轮机自动化产品的技术含量不断提高，要不断研究和分析行业内技术的发展方向，紧紧抓住行业需求，开展教学研究，努力培养合格人才。

关键词：轮机自动化；高技术；教学研究

1 轮机自动化技术分析

轮机自动化技术是一种结合控制理论、仪器仪表、计算机和其他信息技术，对轮机各个生产过程实现检测、控制、优化、调度、管理和决策的综合性高技术，包括自动化软件、硬件和系统三大部分。

在船上，常规配置的船舶轮机自动化主要有：主推进装置自动化系统；柴油发电机及电站自动化系统；疏水/压载阀控系统；燃/滑油输送阀控系统；冷藏、空调、通风、锅炉自动化系统；焚烧炉、舱底水、生活污水、油净化器等环保设备自动化系统；自动减摇鳍/减摇水舱系统；探火、浸水报警、消防灭火等损害管制系统；甲板机械自动化系统；全船监测报警系统；海水制淡系统；艏侧向推进装置遥控系统。油船还有易燃易爆气体探测系统、惰性保护气体发生器系统、液货阀控系统、原油洗舱系统等。集装箱船还有冷藏集装箱控制监测系统等。

电子控制技术推动柴油机向电控发动机方向发展，已逐步取代了普通机械式柴油机。世界上主要的船舶柴油机研发企业都在努力发展高压共轨电控柴油机和双燃料电控柴油机。在柴油机电控系统上，高速传感器技术能实时获取运行数据信息，现场总线能安全即时通信，高速处理器技术能高效处理信息，高速电磁阀能实现精确的燃油喷射控制等。电控技术能在更大范围内实现对运行工况的最优化控制，使柴油机性能得到大幅度提高。在双燃料柴油机上，还有另外一套LNG燃料储存和喷射控制系统，此机型电控系统功能更加复杂。基于以上电控柴油机，相应的设备厂商也重新设计和推出了最新的主推进装置自动化系统和柴油发电机系统。

基于现场总线技术的全船监控系统功能更集中和高效。它是全分布式的串行双向的通信系统，减少了专用I/O 装置和控制站，系统控制功能在网络内彻底分散，在各个智能控制节点实现，故障节点自动脱离总线，降低成本和提高可靠性，克服了传统多层多级控制系统的弊端。在全船监控系统中，完全可以集成柴油发电机系统监控、电站监控、压载水系统、侧向推进装置遥控系统、机舱监测报警系统、船舶燃油监控系统等等。

世界经济增长减缓和常规船舶市场趋于饱和，造船市场有效需求不足导致需求结构出现明显变化，高技术船舶和海洋工程装备的需求比较多。随着船舶电气化水平的不断提高，海洋平台、海洋工程船舶和许多新建大型船舶的总装机容量已最高至上百兆瓦，大多都采用中压配电系统，效果良好。随着电力电子技术和大功率交流电机变频调速技术不断进步，基于晶闸管整流/逆变方案和IGBT器件方案实现的船舶电力推进技术取得突破性发展，半潜船、豪华邮轮、破冰船、渡轮等很多新造船舶采用了电力推进系统。当然，高技术船舶和海洋工程装备还有其他独特的高技术作业系统，轮机自动化控制系统经历了气动仪表控制系统、电动单元组合式模拟仪表控制系统、集中式数字控制系统和集散式控制系统DCS的发展历程。现如今轮机自动化系统产品一般可分成下列几类：分布式控制系统（DCS）；嵌入式计算机及OEM产品，包括PID调节器及控制器；可编程序控制器（PLC）；工业PC机；现场总线控制系统（FCS）等。

2 轮机自动化教学研究

目前，随着我国船舶设备制造、船舶建造和修理行业的发展，船舶电气、机舱自动化系统等细分行业中的船舶配套设备加工商为更好满足客户的需求，不断加大技术研发投入，提高自己的综合能力，开始向系统集成商转变。对于船舶上轮机管理人员，根据11规则，轮机自动化是海船管理级轮机员、操作级轮机员、船舶电子电气员适任证书考试的评估考试科目。船舶企业对这类技术专业人才的需要，给轮机自动化专业的人才培养提供了良好的发展机遇。

现有的轮机自动化教材，对于前面基础内容讲解略简单，不能跟后面具体的复杂设备和系统紧紧的联系起来，且后面设备和系统的讲解倾向于气动系统等传统的自动化技术，对于基于现场总线的主机遥控和全船监控等系统侧重于功能概述，实例技术细节分析较少。学好轮机自动化，很需要其它学科的功底，不然很难理解设计人员的设计思想和具体技术实施方案。现今，构成轮机自动化系统的软、硬件可分为如下几类，自动化设备，传动设备，仪器仪表与测量设备，自动化软件，计算机硬件，通信网络。这就要求教师和学生在轮机自动化的教学和学习活动中，不断的结合其它专业知识去分析和理解轮机自动化设备的原理和系统知识。

教学手段过于依赖PPT图片和黑板粉笔等机械解说式，“娇生惯养”的很多大学生第一次在图片里看到实物，无法去想象实际设备运行状态，只能被动接受抽象空洞的运动控制原理和电路逻辑关系。而因为学校客观发展的原因，学校的实验条件和实践项目的设计不完善，实验室设备老旧，不重视实验室学时，走马观花式企业参观实践流于形式。在课堂对学生讲解理论的同时，也更应该重视动手实践活动。一方面，要设计一些电子电路实验，单片机和PLC电气实验，现场总线实验等实验课程。另一方面，通过轮机模拟器教学加深学生理解和提高动手能力，组织到学校实物机舱观摩，也要设计一些企业参观课程，使得学生能有更多机会在工厂亲眼看到轮机自动化设备的制造、安装和运行，增加兴趣。