主机气动控制.docx
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主机气动控制
盛年不重来，一日难再晨。
及时宜自勉，岁月不待人。
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第二节SULZERRTADENIS-1柴油机气动操纵系统
本节着重介绍与数字调速器及电动执行机构配套使用的NewSulzerRTA84CDENIS-1气动操纵系统（NewSulzerRTA84CDENIS-1withABBActuatorASAC200），同时，提供与液压调速器（PGA200）配套使用的SulzerRTA48T气动操纵系统图纸，以便读者学习NewSulzerRTA84CDENIS-1气动操纵系统时作为比较和参考材料。
DENIS（DieselEngineInterfaceSpecification）柴油机气动操纵系统是SULZERRTA系列柴油机采用的一种操纵系统，它与微机遥控系统相配合实现对柴油机的遥控操纵，在新建船舶中应用较多，可以在驾驶台、集控室、机旁等位置分别操纵柴油机，也可以在调速器损坏的情况下，可以利用应急操纵方式进行操纵。
DENIS-1气动操纵系统同常规的SULZER气动操纵系统相比，省去了许多逻辑部件，气路简单，但保护功能完善，特别是在起动回路中应用了大量压气到位指示器，为故障检修带来了极大的方便。
图4-2-1是NewSulzerRTA84CDENIS-1气动操纵系统图纸，图4-2-2是SulzerRTA48T气动操纵系统图纸。
这两个系统的主要差别在于转速调节部分。
一．控制介质及有关设备
DENIS-1气动操纵系统的控制介质有控制气源和控制油两部分：
（一）.控制气源及有关阀件
DENIS系统的气源主要分为四种空气系统:
1．0.8Mpa控制空气及有关阀件
控制空气是由主空气瓶3Mpa起动空气经减压阀减压至0.8Mpa，经过过滤、除尘、脱水干燥后得到。
该控制空气通过气源单元的A1输入口，经过112HA单向阀通过A3口向气动逻辑和调速回路提供控制空气。
287HA为一小气瓶，可以储压、收集气源中水分和泄放残水，在287A上装有安全阀279HA。
306HB为是压力开关，对控制空气进行压力监视，如果压力过低时输出报警信号。
2．3Mpa起动空气、动力控制空气及有关阀件
起动空气和动力控制空气都是3Mpa的压力空气。
起动空气直接从主空气瓶上方输出，去主起动阀2.04提供柴油机起动时需要的起动空气；动力控制空气由主空气瓶下方输出，从A2口进入气源系统，经117HA气水分离器除水，通过气源系统A5口输出，经49HA、49HB、49HC、49HD、49HE为空气分配器伺服器2.22、慢转起动阀2.17、燃油泵凸轮换向阀5.02等提供控制用的动力空气。
当0.8Mpa的控制空气由于故障无输出时，3MPA的动力控制空气经19HB减压阀减压后通过112HB和A3口向气动逻辑和调速回路提供备用控制空气。
3．0.75Mpa排气阀驱动空气、安全保护控制空气及有关阀件
气阀驱动空气是为主机液压式排气阀的空气弹簧提供动力空气，平时由117HA输出的动力控制空气经减压阀19HA减压为0.75Mpa，通过342HB单向阀，手动2位三通阀36HA由A6口输出到排气阀空气弹簧4.05。
如果19HA由于故障无输出或压力低时，压力开关306HC输出报警信号，同时30Mpa经减压阀23HA减压后通过单向阀342HA向排气阀提供驱动空气。
安全保护控制空气平时由排气阀驱动空气供给，是为高压油泵停油伺服器6.04提供控制空气，同时为机旁应急操纵和停车控制气路提供控制用气，它通过气源系统的A4口输出。
（二）.控制油及换向装置
1.0.12～0.16MPa十字头轴承润滑油及燃油泵凸轮换向装置
0.12～0.16MPa十字头轴承润滑油通往燃油泵凸轮换向装置换向阀5.02、转向安全保护装置6.01、各缸换向伺服机构5.01以及各缸换向机构连锁阀53HI等。
在换向过程中，换向气压信号推动换向阀5.02的活塞机构，控制液压油定向驱动燃油泵凸轮换向伺服机构5.01进行换向操作，只有各缸换向到位，各缸换向机构连锁阀53HI、53HK、、、、才全部受控，或门阀113HA才无压气输出（相当于换向完成信号产生），或门阀115HB泄放，安保断油装置6.04泄放弹簧复位，解除停油连锁。
如果有一个缸换向不到位，连锁阀53HI、53HK、、、、中必将有一个阀不受控，则或门阀115HB输出压气信号到安保断油装置6.04，实现停油连锁。
同时，0.12～0.16MPa十字头轴承润滑油还可驱动液压马达，使气缸注油器供油；也向排气阀驱动泵供油。
2.0.34～0.42Mpa主轴承和活塞冷却用滑油
当十字头滑油系统故障时，0.34～0.42Mpa主轴承和活塞冷却用滑油可经止回阀代替十字头滑油进行换向和向排气阀驱动泵供油。
二.集控室“遥控”主机
本系统在驾驶台和集控室操纵主机时，气动控制回路基本相同，现以机控室遥控为例，介绍在遥控位置操纵主机时各气路的控制特点。
（一）.置“集控”操纵位置
1.机旁操纵台置“遥控”操纵
（1）将机旁“换向/起动手柄5.03”置“RC”位置，35HB工作在下位，为“驾/集”遥控电磁阀25A准备好气源，只待“集控室”或“驾驶台”按下“遥控按钮”便可实现遥控转换（RCTAKEOVER）。
（2）将机旁“停车手柄5.07”置“RUN”位置，机旁手动停车阀49HF工作在下位，使遥控停车电磁阀126HC机旁停车气控信号泄放，126HC处在遥控停车的备用状态（以便在需要遥控停机时使电磁阀126HC获电断油或起动时达到发火转速使电磁阀126HC失电供油）。
（3）将机旁“应急操纵燃油手柄3.12”置“REMOTECONTROL”位置，机旁-遥控连锁阀31HC和29D处在受控的遥控位置，为遥控状态控制阀35HB提供气源待用；调速器执行机构1.03与油门连杆机构的连接控制阀53HC，则控制气源通过9B进入调速器执行机构连接气缸3.10，使调速执行机构1.03与油门连杆3.09直接相连。
当“应急操纵燃油手柄3.12”置“EMERGENCYCONTROL”位置，调速执行机构1.03将与油门连杆3.09脱开，油门连杆3.09直接由“应急操纵燃油手柄3.12”拉动。
2.集控室操纵台置“集控”操纵
（1）按下“集控室”操纵台上的“遥控按钮”，“驾/集”遥控电磁阀25A获电上位通，29B受控左位通，以便在松开“遥控按钮”时，29B受控的受控状态经25A下位自锁，压力开关141HA持续给出遥控状态指示信号（RCON）。
（2）将集控室“换向手柄”按照车令置“停车”位置，遥控停车电磁阀126HC有电，通过停油或门阀115HA和115HB、超速及故障停机电磁阀38A使停油伺服器6.04动作，停油状态。
（3）将集控室“调速手柄”置“停车”位置，暂无起动指令和车令转速信号发出。
3.操作前的气路状态
主机操纵系统已经切换到遥控位置，处于正车停车状态，停车电磁阀126HC有电工作在右位，0.8Mpa的控制空气经126HC右位、或门阀115HA使停油伺服器6.04工作在停油状态（图4-2-2中二位三通阀53HA受控，53HA工作在右位，PGA200液压调速器升压器的动力气路被切断）。
主起动空气（3Mpa）经截止阀到主起动阀2.04备用，控制空气及安保空气也到位备用。
当脱开盘车机后备用，动力控制空气（3MPA）一部分经盘车连锁阀38HA到阀组E中的燃油泵凸轮正倒车换向阀49HD和49HE、空分器正倒车换向起动阀49HA和49HB、主起动阀控制阀49HC处待用；动力控制空气的另一部分作为0.8Mpa控制空气的备用气源。
（二）.集控室“正常起动”
当起动手柄由“停车”位置移动到“正车起动”时，燃油泵凸轮正车换向电磁阀130HD、主起动阀起动控制电磁阀130HC（注意：
在慢转起动时130HC无电不受控。
）、空分器正车起动换向电磁阀130HA同时有电受控：
1．燃油泵凸轮换向控制
燃油泵凸轮正车换向电磁阀130HD有电，使“机械/气动双控起动控制阀49HD”受控工作在上位，3MPa动力控制空气经49HD到燃油泵凸轮换向阀5.02右侧，使5.02活塞左推，等候在换向阀5.02供油口（中间油口）处的0.1～0.12Mpa的十字头滑油经5.02的左侧油口进入到各缸高压油泵的换向伺服器5.01（自右管进）,使各缸高压油泵凸轮按正车准备（换向）到位，自5.01下方中间管输出换向完成信号，使各缸换向连锁阀53HI、53HK、、、都受控，各缸换向综合或门阀113HA泄放失压，115HC的三口、115HA的P2口泄压，为起动供油作好了准备，只待起动达发火转速时，遥控系统控制停车电磁阀126HC失电，115HA和115HB的三口皆泄放，停油伺服器6.04才能泄压弹簧复位，供油发火运行。
同时，有部分滑油进入转向安全保护装置6.01，因此时没有转向保护输出，6.01输出控制油压到转向保护控制阀53HB控制端，无转向保护停油信号到115HC的P2口。
2．主起动阀开启控制
主起动阀起动控制电磁阀130HC有电，3Mpa动力控制空气经130HC使“机械/气动双控起动控制49HC”受控工作在上位，等候的3Mpa动力控制空气经49HC到达主起动阀的控制阀2.05，使2.05受控工作在上位，主起动阀主阀阀芯下部泄放大气，阀芯下移，上部阀口打开，等候的3MPa主起动空气经主起动阀的主阀2.04一路经滤器2.08到达气缸起动阀2.07处等候；另一路空气到达空气分配器换向连锁阀212HA处等候。
对于图4-2-2配液压调速器的控系统，还有一路气到53HA，经53HA的左位到达调速器的升压器2.14,使调速器在主机未转动时，就提供了一定压力的压力油，为调速器的正常工作做好准备。
3．空气分配器换向控制
空分器正车起动换向电磁阀130HA有电，3Mpa动力控制空气由于130HA受控使49HA受控而工作在上位，等候在49HA的动力控制空气通过49HA到达空气分配器换向伺服器2.22，使2.22动力活塞上腔室气压增高，活塞下移，一方面在活塞下移空气分配器正车准备到位后，如无起动限制的电控信号则起动限制电磁阀129HA不受控工作在右位，因此动力控制空气经2.22活塞腔室的出气口、129HA右位到达212HA使其受控而工作在左位，允许等候在212HA处的主起动空气进入空气分配器2.01；另一方面使空分器换向伺服器的凸轮2.02连动下移，空气分配器的各缸小柱塞同分配器的凸轮2.02相接触而投入工作，同时，为空气分配器的各缸输出口提供气源。
如果此时某缸空气分配器处于工作位置，则空气通过空气分配器2.01到达134HA使其受控工作在上位，等候在此处的空气通过134HA打开气缸起动阀2.07,3Mpa的主空气进入气缸推动活塞使主机运转起动。
4．油/气切换控制
当主机转速达到起动发火转速时，一方面，遥控系统控制起动限制电磁阀129HA有电受控，切断212HA处于不受控状态，通向空气分配器的气源被阻塞，压缩空气起动停止。
另一方面，遥控系统控制遥控停车电磁阀126HC失电，遥控/换向停油阀115HA的P1口经126H和49HF泄放，解除停油连锁，主机供油发火运行。
注意，对于配套PGA200液压调速器的遥控系统，当起动转速高于发火转速后，126HC失电而工作在左位，PGA200内部的二位二通阀1.03和升压器控制阀53HA控制端的控制空气同时释放，因此时起动电磁阀130HC在起动停止后继续受控一定时间，使动力控制空气经53HA到达调速器的升压器建立一定的压力，使调速器在起动时快速供油，另一方面使经29HC到达调速器等候的调速气压信号起作用，使调速情况按给定的速度供油。
5．速度调节
起动成功后，将调速手柄推到要求的转速车令刻度，主机遥控系统的调速系统将依据调速手柄所设定的转速信号，按照最佳转速控制规律输出控制信号控制电动执行机构1.03，执行机构1.03输出转角位移信号，控制主机自动加速运行。
因此时“应急操纵燃油手柄3.12”置“EMERGENCYCONTROL”位置，31HC不受控，53HC受控下位通，调速器执行机构连接气缸3.10失去连接。
对于配备液压调速器的主机遥控系统（图4-2-2），调速手柄车令信号经处理后，通过气动速度设定阀组M中的精密转速设定调压阀15HA，输出转速控制信号到PGA200转速设定波纹管进行转速调节。
（三）.集控室“慢转起动”
当主机停车超过30min或控制系统失电时，根据主机控制单元的信号监视，主机再次起动时应先慢转一周，以使主机运动部件形成润滑油膜，也便于及早发现可能的故障。
主机进入慢转起动程序时，同正车起动时基本相同，区别在于电磁阀130HC不受控，因此主起动阀的主阀不打开，此时进入气缸的空气通过慢转阀2.17（此时受控工作在下位），经过节流阀2.19节流减压后打开单向阀2.20,到达气缸起动阀2.07。
同时，另一路节流减压控制阀2.18也处于受控状态，可使3Mpa的主空气经主起动阀的节流后泄放部分压力。
这样使进入气缸的主空气压力较低，流量减小，使主机慢慢的转动，实现慢转功能。
慢转起动时应将各缸的示功阀打开。
慢转起动之后正常起动过程可以继续。
慢转起动时各缸的示功阀应关闭。
在慢转过程中气缸预润滑电磁阀8.11受控，这样10～12Bar的十字头滑油通过126HA进入液压油驱动的马达8.05，带动气缸润滑油泵8.06工作提供一定压力的气缸油，供慢转时进行气缸预润滑。
在主机正常运转期间，8.11失电不受控，126HA不受控，这时气缸注油器的驱动油是柴油机的系统油，0.34～0.42Mpa的系统油经齿轮泵8.01,再通过流量控制阀8.02来驱动气缸注油器。
（四）.集控室从“正车”到“倒车”的换向控制
当主机在“正车某速”运行时，将换向手柄由“正车”推向“倒车”时，电磁阀126HC、130HE、130HB获电受控：
停车126HC有电，按前述停车控制过程实现主机停车。
高压油泵倒车换向电磁阀130HE有电，使49HE受控，30Mpa的空气到达5.02使其工作在倒车位置,使十字头滑油按倒车的流向到达高压油泵，高压油泵实现换向而工作在倒车位置。
空分器倒车换向电磁阀130HB有电，使30MPa起动空气到达空气分配器的换向伺服器，使空气分配器实现换向而工作在倒车位置。
当空气分配器和高压油泵换向完成后，其倒车起动、供油调速、停车过程同正车起动、供油、停车过程相似。
（五）.集控室“停车”
柴油机的停车分为应急停车和正常停车两种情况
正常停车是指通过车钟给出停车指令。
当遥控车钟手柄置于停车位置时，126HC有电受控工作在右位，0.8Mpa的控制空气经126HC、115HA到达调速器的断油伺服器1.03使调速器输出为零，主机停车。
应急停车是指在驾驶台或集控室按下应急停车按钮使主机停车。
当按下应急停车按钮时，电磁阀126HB受控有电，0.8Mpa的控制空气经过126HB、115HB到达电磁阀38HA，经过38HA的左位使高压油泵的安全切断装置6.04工作，高压油泵停止供油，迫使主机停车。
注：
因超速等原因要实现故障停机保护时，遥控系统将控制安全保护断油电磁阀38A有电动作，来自安保控制空气气源直接经安全切断装置6.04内腔、电磁阀38A右位，进入6.04上部活塞下方，实现安保停油停机。
三．机旁应急操纵
当主机遥控系统发生故障时，可在机旁实现机旁应急操纵。
机旁应急操纵时，控制图中的所有电磁阀均处于失电状态，操纵功能是通过“机旁换向/起动手柄5.03”、“机旁停车手柄5.07”和“机旁给油手柄3.12”来实现的。
机旁应急操纵时的换向和起动操作是由“机旁换向/起动手柄5.03”完成的，与5.03相连的传动杠杆上的控制凸轮直接压控双控二位三通阀49HA、49HB、49HC、49HD、49HE；机旁停机操作是由“机旁停车手柄5.07”完成的；机旁速度调节是由“机旁给油手柄3.12”完成的。
现以“机旁应急正车起动和停机”操作为例，说明机旁操作的操作程序如下：
1．将“机旁停车手柄5.07”置“运转RUN”位置，实现机旁操作部位转换。
2．将“机旁换向/起动手柄5.03”置“正车运转RUN”位置，49HA、49HD受控，一方面3Mpa动力控制空气经过49HD上位使高压油泵凸轮液压换向阀5.02工作，十字头滑油进入高压油泵换向伺服器5.01控制高压油泵凸轮换向。
另一方面3Mpa动力控制空气经过49HA进入空气分配器伺服器2.22实现空分器换向。
3．大约5～7秒钟，高压油泵换向结束后，将“机旁换向/起动手柄5.03”板至“正车起动START”位置，49HA、49HC受控，空气分配器工作，主起动阀开启，主机进行压缩空气起动（此时的起动为油气并进的起动）。
4．主机在压缩空气作用下起动运转达到发火转速时，迅速将“机旁换向/起动手柄5.03”从“正车起动START”位板至“正车运转RUN”位置，49HC不受控，但49HA、49HD继续受控，终止空气起动，高压油泵和空气分配器正车工作，主机正车运转。
5．主机起动成功进入正常运转后，通过操作“机旁应急给油手柄手轮3.12”使主机在要求的转速下运行。
6．如果想要机旁停机，只要将“机旁停车手柄5.07”扳至“停机STOP”位置，49HF受控上位通，控制空气经49HF、126HC、115HA、115HB、38A到停油伺服器6.04，停油停机。
如果完车，最好将“机旁换向/起动手柄5.03”转至“遥控RC”位置，以便下次机旁或遥控起动主机。
7．倒车操作程序同上述情况类似，只是将“机旁换向/起动手柄5.03”相应地推至“倒车运转RUN”和“倒车起动START”位置即可。
四.连锁与安保控制
1．换向联锁保护
⑴．空气分配器的换向联锁
当3Mpa动力控制空气进入空气分配器伺服器2.22进行换向时，如果换向末完成，伺服器2.22没有动力控制空气输出，212HA不受控工作在右位，起动空气进入空气分配器2.01的通道被阻塞。
此时虽然主起动阀已打开，但缸头起动阀2.07因空气分配器2.01无输出而不能开启，主机压气起动不能进行，实现了空气分配器换向连锁保护。
⑵．高压油泵的换向连锁
当3Mpa动力控制空气通过高压油泵换向阀5.02、换伺服器5.01进行换向时，如果高压油泵某—缸凸轮换向未完成时，则液控二位三通阀53HI、53HK、、、中就会有相应于该缸的那个阀的控制端因无液控信号工作而在下位，0.8MPa控制空气就会经该阀的下位、113HA、115HC、l15HA、l15HB使主机高压油泵3.02的断油伺服器6.04动作，主机不能供油运转，实现了高压油泵换向连锁保护。
对于高压油泵的换向连锁，在应急情况下，可以遥控取消连锁电磁阀130HF有电动作，使49HH工作在左位，则经l15HC输出的0.8Mpa连锁信号被截止在49HH右位，而l15HA的P2口泄放，安全切断装置复位，供油，取消了高压油泵的换向连锁保护。
2．错向连锁保护
错向运转保护是由主机转向安全保护装置（6.01）来完成的。
当主机错向运转时（即主机起动或运转过程中出现“车令转向与实际转向不一致”时），装置（6.01）无液控信号输出，液控二位三通阀53HB不受控工作在下位，0.8Mpa控制空气经53HB下位、l15HC、l15HA、l15HB输出0.8Mpa控制空气使停油伺服器（6.04）动作断油，主机不能供油运行，实现了错向连锁保护。
转向安全装置（6.01）输出的液控信号是经换向阀（5.02）流出的1.2～1.6Mpa压力滑油。
在主机正常运转及至停车状态时，装置（6.01）一直保持有液控信号输出。
当主机换向时，由于换向阀流出的液压油方向改变，使装置（601）中的旋转阀转换，切断了液控信号输出，只有待主机在正确方向运转后，由传动机构带动旋转阀，装置（6.01）才会再输出液控信号。
对于错向运转保护连锁，在应急情况下，可以遥控取消连锁电磁阀130HF有电动作，使49HH工作在左位，则经l15HC输出的0.8Mpa连锁信号被截止在49HH右位，而l15HA的P2口泄放，安全切断装置复位，供油，取消了高压油泵的换向连锁保护。
3．遥控操纵与机旁应急操纵的给油联锁
遥控操作时，机旁燃油手柄3.12置“遥控”位置，控制空气充入3.10上部气缸，使与调速器执行机构相连的连杆活塞顶住上气缸底部，连杆顶端与燃油杆系活塞顶住。
加车时，调速器执行机构连杆活塞向下压动，缸体和燃油杆也随之运动，开大油门；减车时，连杆活塞被调速器执行机构拉回，在气缸内向上运动，由于气缸内充入了0.8Mpa控制空气，形成空气弹簧作用，所以气缸体也随调速器连杆向上动，拉动燃油杆关小油门，进行遥控调速。
为了能在应急操纵时，可灵活、省力地操纵燃油手柄，应将3.10气缸内的控制空气放泄，使调速器与燃油杆系相脱离。
如果在遥控操纵运转时，由于非正常原因，机旁燃油手柄3.12离开“遥控”位置，使31HC不受控，1.03与3.09失去连接，则调速执行机构1.03对主机的转速控制将不正常。
对于图4-2-2所示的系统，由于此时31HC不受控，连接气缸3.10的控制空气经53HC下位放大气，连接气缸3.10失去连接，但此时通至调速器速度设定气压的通道不变，所以调速器一样有输出，使主机保持原来转速运转。
但如果此时驾驶台给出减速指令时，由于3.10空气气缸的控制空气被泄放，在15HA设定的转速气压信号下降时，由于连接气缸3.10失去连接，减速却不能实现。
可见，遥控操纵运转时，若机旁燃油手柄3.12由于非正常原因离开“遥控”位置，可能会出现加车能够实现，但减速不能实现。
对于图4-2-2所示的系统，应该注意应急操纵时另一问题是，机旁速度设定单元的速度设定阀15HA有气压信号输出时，该气压经29C左位至调速器，使调速器也有输出，因为油门零位时，连杆活塞与气缸底部是顶住的，所以调速器有输出则3.10缸体将向下移动，这样燃油手柄的调速范围就受到限制，出现在燃油手柄油门值大于调速器输出值时，燃油手柄操纵轻便，但手柄油值欲调到低于调速器输出值时，搬动手柄会出现很困难现象。
4．停车手柄与遥控操纵停车联锁和切换
在主机遥控操纵时，如机旁停车手柄5.07从“运转”位板至“停车”位，49HF受控，控制空气经49HF上位、126HC左位、115HA或门阀使调速器断油伺服器受控，主机停油停车，遥控操纵失效。
对于图4-2-2系统，控制空气经49HF、9C使29D受控，操作部位切换逻辑单元的控制空气经29D下位放大气，29C不受控工作在左位，遥控调速气压信号被切断，141HA压力开关释放，遥控操纵马上被切换为机旁气动操纵。
五.气路故障的查找及判别
DENIS-1气动操纵系统采用了大量的压气到位指示器，如G1-G11，该指示器在压气到位时红色指示杆伸出，如无压力空气时，则指示杆处于缩进位置，这样为气路故障的查找提供了极大的方便。
现对几种典型故障的查找方法进行简单介绍：
1．“机旁”不能切换到“遥控”故障检查
2．机旁操纵时不能停车故障检查
3．供油连锁保护检查
4．应急停车故障检查
5．遥控不能停车检查
N
N
N
Y
Y
Y
Y
Y
Y
N
Y
N
N
N
发火转速后
216HA是否缩进
供油连锁
保护作用
126HC是否失电
AC-4单元故障
供油连锁保护检查
126HC故障
起动时231HB是否指示
11HA故障
AC-4故障
更换11HA
29C是否工作在右位
拆检29C
调速器故障
检查调速器
升压器故障
53HA故障
拆检升压器
6．遥控起动时，主机达到发火转速后
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