船舶閥門遙控系統的選用與分析

2013-06-27 張祚良海軍駐沈陽地區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展，船舶閥門遙控系統已廣泛地應用于壓載水系統、艙底水系統以及油船輸油系統等需要對管道閥門進行遠距離操縱和控制的場合。通過船舶遙控系統對現場管路上閥門狀態、閥門開度顯示以及報警等的控制，可使壓載水等系統各項功能的正常運行得到保證。

2、閥門遙控系統

　　船舶閥門遙控系統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，應根據實際工況和需要選擇閥的驅動方式和遙控系統。

3、液壓驅動系統

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

圖1 液壓驅動閥門系統

3.1、液壓動力單元

　　系統由液壓泵站(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，在工況系統運行中能直觀地了解系統運行情況并方便控制。對于選擇遠程操作分散控制的閥門，可以由現場控制板控制。

3.3、電磁閥箱

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

3.4、執行單元

　　執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行器件。通常驅動器分為單作用和雙作用兩種，根據閥的功能選擇。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、系統與控制類型

　　液壓驅動閥門遙控系統如果用于獨立遙控的場合，建議用傳統控制方式的液壓驅動系統，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

　　(1)液壓動力單元的液壓油儲油柜容量取決于驅動器的數量。當驅動器數量少時，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的能力。泵應具有在1min內至少操作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內補償由各定向閥門產生的泄漏量。

　　(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，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，選用可調節行程的驅動器。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送。限位開關發送開關量信號，電位器則發送模擬量閥位信號。遠距閥位間接指示由液壓管路上液壓開關發送閥門啟閉信號，容積式指示器或流量計發送閥位信號。