船用大功率低速柴油机通用试车控制系统研究

2011-05-07黄丹清刘晓微

船舶与海洋工程 2011年2期

黄丹清，刘晓微

（沪东重机有限公司，上海 200129）

0 引言

目前，船用大功率低速柴油机专利主要为德国的MAN Diesel公司和芬兰的WÄRTSILÄ两家公司所拥有。国内的低速柴油机生产厂家也都是基于上述两家专利厂商授权生产。随着国际海事组织新的排放标准的实施和电子技术在柴油机技术方面运用的不断深入，智能电喷机型所占比例不断增大，低速柴油机试车控制系统也越来越复杂，新技术对现存的低速柴油机试车控制系统提出了新的挑战。试车控制系统在低速机生产、调试以及试车提交中具有举足轻重的作用。本文对能兼容多种机型控制的试车控制系统作了研究，取得了一些宝贵的经验。

1 试车控制系统的现状与存在的问题

由于低速柴油机的专利厂商不同，认可主机遥控系统的厂家也各异，这就导致船东、船厂在主机的选择上出现各种形式的匹配，导致柴油机制造厂的试车集控台多种多样，这不仅给主机厂增加了成本，还因经常要搬运这些集控台，容易造成损坏。采用多种试车集控台不仅增加接线工作量，同时也给试车人员加大操作难度，且安全性及试车环境条件都较差，降低了试车设备的使用率。

如何利用现有的试车台来缩短试车周期，提高劳动生产率，实现产能提升是企业面临的挑战。现行的试车集控台限于功能的单一，无法适应企业多种机型的生产方式，对改进试车控制系统，提高试车设备的使用效率提出了考验。

2 通用试车控制系统的构成

一般，一套辅机动力系统提供给多个试车台位使用，所以设计时，也是一套控制系统控制多个试车台位。采用的控制转换方式是：使用继电器的触点进行多个试车台位的控制信号转换（即制作一个控制信号转换箱）。当然这些控制信号亦可采用连接器，用插拔的方式进行转换。

集控台控制系统则采用一种通用的试车控制系统：遥控系统通过操纵手柄实现对主机的控制；安全系统采用模块式控制，实现多类型主机的保护；监测报警系统采用多点式通道信号采集。

2.1 遥控系统

目前通过MAN Diesel和WÄRTSILÄ两家专利公司认可的主机遥控系统生产商主要有 3家：Kongsberg、Nabtesco、Lyngsø(SAM)。

1)对于常规MC-C及ME-B型低速柴油机可通过常规操纵手柄对柴油机进行起动、换向、调速、停车等遥控操作。

电子调速器的控制：Kongsberg调速器接收0～2.5kΩ（零位）～5kΩ的电阻或4～20mA电流信号；Nabtesco调速器接收1.25kΩ～0（零位）～1.25kΩ的电阻或 0～10V 电压信号；Lyngsø调速器接收4～20mA电流信号（也可选择0～5kΩ的电阻）。

通过对常规操作手柄进行改造，增加一个信号输出转换开关，在第一档位时，可输出4～20mA电流信号，用于 Lyngsø调速器的控制；在第二档位时，可输出 0～2.5kΩ（零位）～5kΩ 的电阻信号，用于Kongsberg调速器的控制；在第三档位时，可以输出1.25kΩ～0（零位）～1.25kΩ的电阻信号，用于Nabtesco调速器的控制。

图1为遥控系统操作手柄经改造后的接线图，图中可以看出，通过改造，该操纵手柄输出的信号可满足常用3种调速器的控制要求。

图1 改造后的操纵手柄接线

2）对于电喷ME/ME-C及RT-flex低速柴油机：使用Kongsberg公司的LTU手柄可通过CAN总线与WECS-9520控制面板相连，对RT-flex柴油机进行控制；LTU手柄还可输出双通道4～20mA电流信号，连接到EICUA/B接口，实现对ME-C柴油机的控制。亦可使用ME-C专用手柄，直接输出双通道4～20mA电流信号给EICUA/B。

常规操纵手柄可以实现常规MC/MC-C低速柴油机及ME-B电喷柴油机的控制；LTU手柄可实现对RT-flex及ME-C电喷柴油机的控制，见图2。

由于常规低速柴油机在集控台上要采用3家厂商生产的三种调速器的控制面板，可采用一个通用的过渡安装板来满足这3个控制面板外形尺寸不同的要求，以方便更换调速器面板。

图2 操纵手柄控制

2.2 安全保护系统

整个试车集控台采用一套安全保护系统模块，即无论试验何种柴油机，用于安全保护的硬件部分都是一样的。无论试验何种机型的船用低速柴油机都不需要改动任何接线，这样可大大减少接线工作量。

试车时，把该低速柴油机的超速保护及安全停车、降速等信号按图接入安全保护系统模块，在集控台的电脑上选用已编制好的对应机型的数据，运行一下即可正常使用。

2.3 监测报警系统

每个试车台位都设有一个监测用机旁接线箱（内部安装有测量模块），用于连接柴油机上的监测报警信号。将主机监测报警信号（开关量和电压、电流、热电阻、热电偶等标准模拟量信号）按图接入模块，通过网络线连接，与主机控制系统实现通讯。通过集控台显示器查看主机监测报警数据，或通过MINIC图观看整个主机监测数据。

试车集控台无论试验何种低速柴油机，都使用同一套监测报警系统，即用于监测报警的硬件部分是一样的。由于预先已编制好不同机型、不同缸数的各种柴油机参数数据库，试车前只要选择所对应的柴油机数据库即可。

通用集控台控制系统见图 3。图中显示了集控台通过试车台台位转换箱、辅助鼓风机控制及转换箱，实现对所对应的A、B、C 3个试车台位上的柴油机进行选择性控制。此集控台可满足Kongsberg、Nabtesco、Lyngsø（SAM）3种遥控系统的常规低速机及ME-C、ME-B电喷机以及RT-flex电喷型柴油机的车间试车要求。