船舶閥門遙控系統(tǒng)的選用與分析

2013-06-27 張祚良海軍駐沈陽地區(qū)艦船配套軍事代表室

1、概述

　　隨著船舶自動化技術的迅速發(fā)展，船舶閥門遙控系統(tǒng)已廣泛地應用于壓載水系統(tǒng)、艙底水系統(tǒng)以及油船輸油系統(tǒng)等需要對管道閥門進行遠距離操縱和控制的場合。通過船舶遙控系統(tǒng)對現(xiàn)場管路上閥門狀態(tài)、閥門開度顯示以及報警等的控制，可使壓載水等系統(tǒng)各項功能的正常運行得到保證。

2、閥門遙控系統(tǒng)

　　船舶閥門遙控系統(tǒng)按閥門驅動裝置分類主要有電力驅動、氣動驅動、液壓驅動以及電液驅動等(表1)。

表1 閥門驅動裝置性能

　　從表1中可以看到，液壓驅動閥門遙控系統(tǒng)具有容易維護，適用范圍廣和成本較低的特點。電液驅動閥門遙控系統(tǒng)具有將液壓和電氣集于一體，省去了電磁閥箱和液壓泵站的特點，但一般不能安裝在浸沒場合。故用戶在選用時，應根據(jù)實際工況和需要選擇閥的驅動方式和遙控系統(tǒng)。

3、液壓驅動系統(tǒng)

　　液壓驅動閥門遙控系統(tǒng)(圖1)包括液壓動力單元、控制單元、電磁閥箱、執(zhí)行單元和應急操作單元等。

圖1 液壓驅動閥門系統(tǒng)

3.1、液壓動力單元

　　系統(tǒng)由液壓泵站(包括蓄壓器和壓縮空氣瓶)提供動力源，泵站共設置2臺泵，互為備用，系統(tǒng)工作壓力為13MPa。泵的運行模式為間歇式工作，啟動壓差一般為1.5MPa。

3.2、控制單元

　　控制單元包括遠程控制板和現(xiàn)場控制板。遠程控制板裝在控制室或機艙集控室的控制臺上，并配有模擬管系圖顯示閥門和閥位的狀態(tài)，在工況系統(tǒng)運行中能直觀地了解系統(tǒng)運行情況并方便控制。對于選擇遠程操作分散控制的閥門，可以由現(xiàn)場控制板控制。

3.3、電磁閥箱

　　電磁閥箱接受由控制臺發(fā)出的控制信號或由計算機系統(tǒng)發(fā)出的指令信號。閥箱包括高壓濾器、電磁閥、節(jié)流閥和供便攜式手動泵連接的快速接頭等元件。

3.4、執(zhí)行單元

　　執(zhí)行單元包括液壓驅動器和閥門。液壓驅動器是安裝在閥體上且由電磁閥控制的執(zhí)行器件。通常驅動器分為單作用和雙作用兩種，根據(jù)閥的功能選擇。單作用驅動器具有自動關閉功能。雙作用驅動器分為開/關型和閥位型。船舶上使用的大部分閥門為蝶閥，也有截止閥、球閥和閘閥等。

3.5、應急操作單元

　　應急操作單元是通過便攜式手動泵或固定式手動泵操作驅動器。應急操作單元分為甲板安裝和驅動器上直接安裝兩種方式。甲板安裝方式用于浸沒式或操作人員難以到達的驅動器，以便于手動泵連接進行應急操作。直接安裝方式用于非浸沒式且操作人員可以直接到達的驅動器，用手動泵連接直接對驅動器進行應急操作。

4、選用

4.1、系統(tǒng)與控制類型

　　液壓驅動閥門遙控系統(tǒng)如果用于獨立遙控的場合，建議用傳統(tǒng)控制方式的液壓驅動系統(tǒng)，即帶有模擬管系圖的遠程控制板，便于控制室集中遙控。如果是用于與其他控制系統(tǒng)集成的場合，則選擇計算機控制而且能裝卸載自動程序編程。

　　閥門的控制類型根據(jù)工況要求選用。開關控制用于只要求全開或全閉位置的閥門，開度控制用于要求閥位可連續(xù)控制的閥門。

4.2、指示方式

　　所有非浸沒式閥門推薦用直接式指示，尤其是舷邊和艙底閥，這意味著信號應該直接從閥/驅動器給出。所有浸沒式閥推薦用間接指示。間接指示可減少電纜敷設量，從降低成本考慮，也可以用于某些非浸沒式閥門。

4.3、主要部件和技術參數(shù)

　　(1)液壓動力單元的液壓油儲油柜容量取決于驅動器的數(shù)量。當驅動器數(shù)量少時，液壓油儲油柜的容量應是一臺泵流量的20倍以上。

　　(2)2臺液壓泵都應具有單泵運行滿足整個系統(tǒng)的能力。泵應具有在1min內(nèi)至少操作10%驅動器的能力，且電機由單獨啟動器控制。

　　(3)蓄能器在泵不運行的情況下，應有能力操作10%的驅動器，且能滿足同時操作所有舷邊閥。此外，在沒有閥門操作的情況下，能在5min內(nèi)補償由各定向閥門產(chǎn)生的泄漏量。

　　(4)動力單元的選用還應該包括控制單元、報警單元、液壓開關、溫度開關、壓力控制開關、安全閥和壓力表等器件。

　　(5)對于高壓系統(tǒng)，液壓動力單元的工作壓力應為10～14MPa。

4.4、液壓驅動器

　　(1)驅動器類型

　　對于蝶閥，選用兩端帶有機械鎖的驅動器。對于球閥，選用可調(diào)節(jié)行程的驅動器。在最小液壓壓力下，驅動器能夠施加閥門開啟力矩的1.2倍。所有要求有安全功能的閥門采用開關量單作用驅動器，即使在系統(tǒng)失電或失壓時，驅動器有自動關閉功能將閥門關閉，應避免用帶有開度控制功能的單作用驅動器。而雙作用驅動器則用于其他功能的閥門。

　　(2)閥位指示

　　所有驅動器應具有現(xiàn)場閥位指示器。遠距閥位直接指示由安裝在驅動器上的信號變送器發(fā)送。限位開關發(fā)送開關量信號，電位器則發(fā)送模擬量閥位信號。遠距閥位間接指示由液壓管路上液壓開關發(fā)送閥門啟閉信號，容積式指示器或流量計發(fā)送閥位信號。