DBCBK-22 船舶自動化儀表實驗臺
本船舶自動化儀表綜合實驗臺將依據中國船級社《鋼質海船入級與建造規范》的要求,結合現代船舶自動化的發展,針對船舶電氣與自動化實訓評估的需要進行專門設計與開發而成。
1.組成
船舶自動化儀表實驗臺包括儀表試驗臺和冷卻水溫度自動控制系統。
構建的儀表實驗臺:臺內放置電動差壓變送器實驗模塊、溫度傳感器實驗模塊、溫度調節器實驗模塊、顯示儀表實驗模塊;臺上提供電源(220VAC,24VDC)、氣源(0.14MPa)、電壓表(0~30VDC)、電流表(0~30mA);配相應的指示燈和插座。臺面設置供電開關需帶漏電保護。
冷卻水溫度自動控制系統:含低溫系統和高溫系統,并可連接或單獨使用。
1)主要技術參數
1) 儀表實驗臺
鋼質、臺面不小于1500×700mm,后側置高于臺面300mm左右的斜面,便于布置各種輔助儀表等設備,包括0~0.1MPa壓力表,4~20mA電流表,0.7MPa的氣源壓力表,24VDC100W模塊。臺內置模塊的抽屜,方便替換和放置。4個腳安裝帶制動的萬向滑輪,便于實驗臺移動。
供電需要配一個帶漏電保護的斷路器,配三眼220V插座2個,電源指示燈1個,氣源需要另配一個帶氣瓶的小空壓機,供氣壓力在0.6MPa以上,輸出壓力可調。
每個實驗臺配所需工具一套和萬用表。
2)電動差壓變送器實驗模塊
(1)配電容式電動差壓變送器(檢測量程0.3MPa)1個,帶不銹鋼三閥組,另配帶壓力表的減壓閥2個,其壓力可調范圍為0.3MPa,自帶的壓力顯示表精度在1級以上,結構如圖所示。
(2)管路及快速接頭提供成套,現場動手安裝。配套數為實際使用的2倍。
(3)輸出信號線提供,現場接到電流表引出臺面電流表的接線柱上。
3)溫度傳感器實驗模塊
(1)配溫度傳感器實驗模塊,自帶加熱器(加熱器功率小于500W)、溫度顯示、溫度控制、熱敏電阻、船用結構形式的PT100和熱電偶,模塊結構如圖所示。
(2)提供實驗接線,現場接到傳感器實驗模塊對應位置上,配套的接線數為實際使用的2倍以上。
4)溫度調節器模塊
(1)配溫度調節器模塊,自帶加熱器、溫度顯示、溫度控制、船用PT100和熱電偶。調節器外形面板為96×96,輸出兩種信號,一種為開關量輸出,有兩個,一個為加熱觸點信號給加熱器,加熱器功率小于500W,一個是風扇冷卻,帶24V小軸流風扇;另一種是4~20mA模擬量信號,用于給加熱溫控閥,溫控閥的開度有相關的顯示輸出,大致結構如圖所示。
(2)提供實驗接線,現場接到傳感器實驗模塊對應位置上,供應的配套接線數為實際使用的2倍以上。
5)顯示儀表實驗模塊
(1)溫度和壓力顯示儀表各1個,配溫度可受(0~100℃)控的熱源,配減壓閥以提供氣壓源(0~0.6MPa),另配自帶壓力傳感器的智能顯示儀表1個。
(2)配水位顯示儀表2個,分別由帶調節旋鈕的可調0.02~0.1MPa的氣壓信號和4~20mA信號提供信號源顯示。
(3)提供實驗接線,現場接到傳感器實驗模塊對應位置上,配套的接線數為實際使用的2倍以上。
6)冷卻水溫度自動控制系統
由低溫冷卻水和高溫冷卻水兩個系統組成,兩個系統單獨做成一個可移動的模塊單元中,兩個系統可以連接在一起構成一套完整的船舶冷卻水溫度控制系統,也可以拆開連接,單獨接入冷卻水實現溫度控制,系統結構如圖所示。其中冷卻器建議使用主流的板式冷卻器。
(1)底座:下部帶4個支腳,每個支腳帶能承重的鋼質帶制動的萬向輪。
(2)按照實際冷卻水和高溫冷卻水來布置整個系統,所有設備小型化處理,與實船一致,包括變頻海水泵、淡水泵、溫度傳感器、壓力傳感器、冷卻交換器、三通調節閥(調溫閥)、高位水箱、用加熱器替代主機作為整個系統的負載。閥件若干,水管采用透明軟管實現,以方便觀察,又便于安裝制作。另配鋼質立板畫有系統圖。
(3)水泵運轉信號、水泵前后水壓信號、海水泵出口壓力信號、海水溫度傳感器(冷卻器進出口)、淡水溫度傳感器(負載的進出口)、三通閥的開度信號、加熱量的大小信號、重要閥門位置開關信號均需要接入信號采集裝置(或PLC),為第三方采集操作情況分析使用。
(4)采用PLC實現2臺海水泵和2臺淡水泵互為備用的控制、報警等電氣控制;使用船用主流的智能調節器采集加熱器(冷卻對象,帶負荷指示)的進口溫度,控制三通調溫閥的旁通/冷卻量,實現溫度自動調節;其他傳感器信號做為參考信號倍送到PLC采集和處理。PLC和溫控調節器均應配有RS485或其他標準通信接口為第三方采集信號二次開發使用,通信接口滿足智能評估的整體要求。
(5)手動閥門控制可調,有的做為故障設置處理,如冷卻水路不通,漏水;另外可對傳感器的故障進行模擬,觀察系統的反應和操作等
(6)操作面板與實船接近,所有的操作和信號除本系統使用外,并需要向信號采集裝置(或PLC)提供。(操作面板采用12寸觸摸屏,主界面模擬Alfa Laval操作面板.
2)自動化儀表實驗主要功能
1)差壓變送器的氣源、電源、壓力表、電流表、差壓檢測管路和相關閥件配套完整,可以進行氣路和電路的連接操作,可以進行三通閥組的操作,可以進行零點、量程的調節和遷移的操作,可以設置漏氣、堵氣、電纜開路或短路等故障設置。
2)溫度傳感器均為帶外殼封裝,適宜船舶管系中安裝,通過加熱源定溫加熱,溫度傳感器輸出變化信號給溫度信號調理單元,并轉換為4~20mA信號輸出,信號調理單元和加熱溫度自動控制單元可以做在一起,有相關的教學儀器供選擇。傳感器回路斷線、短路以及絕緣故障可以模擬設置。
3)調節器模塊需要前述的差壓變送器、溫度傳感器做為信號檢測,可以按照控制要求進行輸入信號、輸出信號、報警信號及電源的連接,一路輸出加熱觸點給220V的加熱回路,一路輸出4~20mA給溫控閥。數字智能調節器自帶給定設定、參數設定和相關參數顯示,通過對比信號檢測與設定、調節規律,觀察分析調節器的輸出結果,并據此可以判定調節效果和計算出調節參數。另外,可以設置傳感器、加熱器的故障,來分析故障原因和處理方法。
4)顯示儀表模塊要能模擬傳感器故障的顯示,便于觀察實際參數和顯示值,以利于分析和判斷故障,能夠進行必要的顯示功能選擇設置。
5)冷卻水溫度自動調節系統是獨立成套的自動化系統,除模擬低溫淡水、高溫淡水溫度自動調節控制外,還需要便于觀察到整個系統的各環節的壓力、溫度、三通閥的閥門開度、手動閥門的開關狀態等。溫度調節能夠實現自動和手動兩種控制方式調節。另外需要通過設置管路堵塞、管路錯通、管路漏、傳感器線路開路、短路、執行閥件卡等故障,并通過觀察與分析找到故障原因并排除。
3)自動化儀表實驗臺配置綜述表
序號 | 設備名稱 | 主要技術指標 | 數量 | 備注 | |
1 | 差壓變送器 | 實驗臺 | 參考2.1) | 1 | |
差壓變送器試驗裝置 | 參考2.2) 電容式差壓變送器,差壓0~0.3MPa,輸出4~20mA; 配不銹鋼三閥組; 減壓閥2個(0~0.3MPa),帶壓力表。 | 1 | 做成一個模塊,做為實驗臺的一個抽屜可以便于收放。 | ||
溫度傳感器實驗模塊 | 參考2.3), | 1 | 做成一個模塊,做為實驗臺的一個抽屜可以便于收放。 | ||
2 | 調節器實驗模塊 | 參考2.4),包括加熱器、控制器、PT100和熱電偶,加熱源可實現自動加熱控制。 另配采用2.2)中所述差壓變送器送來的4~20mA標準信號做為測量信號; 另配4~20mA輸入的溫控閥,帶閥門位置顯示 | 1 | 做成一個模塊,做為實驗臺的一個抽屜可以便于收放。 | |
3 | 顯示儀表實驗模塊 | 參考2.5),提供熱源加熱0~100℃,壓力源0~0.1MPa,液位通過差壓變送器檢測,輸出4~20mA顯示。 | 1 | 做成一個模塊,做為實驗臺的一個抽屜可以便于收放。 | |
4 | 冷卻水溫度自動調節系統 | 參考2.6), 內部電氣器件包括:電動機起動回路的器件;溫度、壓力傳感器信號;溫度、壓力開關、閥門開和關的限位開關。 水溫自動控制實現,可觀察自動溫度調節過程。外置冷卻水環境可模擬。控制板上按鈕等可實操;可以通過遠程通信與上位監控機聯系,并可遠程調節參數。 | 1 | 高溫、低溫系統各做成一個可移動的單獨模塊單元,帶CAN通信接口,帶故障遠程設置和排除功能。 |