船舶阀门遥控系统的选用与分析

2013-06-27 张祚良海军驻沈阳地区舰船配套军事代表室

1、概述

　　随着船舶自动化技术的迅速发展，船舶阀门遥控系统已广泛地应用于压载水系统、舱底水系统以及油船输油系统等需要对管道阀门进行远距离操纵和控制的场合。通过船舶遥控系统对现场管路上阀门状态、阀门开度显示以及报警等的控制，可使压载水等系统各项功能的正常运行得到保证。

2、阀门遥控系统

　　船舶阀门遥控系统按阀门驱动装置分类主要有电力驱动、气动驱动、液压驱动以及电液驱动等(表1)。

表1 阀门驱动装置性能

　　从表1中可以看到，液压驱动阀门遥控系统具有容易维护，适用范围广和成本较低的特点。电液驱动阀门遥控系统具有将液压和电气集于一体，省去了电磁阀箱和液压泵站的特点，但一般不能安装在浸没场合。故用户在选用时，应根据实际工况和需要选择阀的驱动方式和遥控系统。

3、液压驱动系统

　　液压驱动阀门遥控系统(图1)包括液压动力单元、控制单元、电磁阀箱、执行单元和应急操作单元等。

图1 液压驱动阀门系统

3.1、液压动力单元

　　系统由液压泵站(包括蓄压器和压缩空气瓶)提供动力源，泵站共设置2台泵，互为备用，系统工作压力为13MPa。泵的运行模式为间歇式工作，启动压差一般为1.5MPa。

3.2、控制单元

　　控制单元包括远程控制板和现场控制板。远程控制板装在控制室或机舱集控室的控制台上，并配有模拟管系图显示阀门和阀位的状态，在工况系统运行中能直观地了解系统运行情况并方便控制。对于选择远程操作分散控制的阀门，可以由现场控制板控制。

3.3、电磁阀箱

　　电磁阀箱接受由控制台发出的控制信号或由计算机系统发出的指令信号。阀箱包括高压滤器、电磁阀、节流阀和供便携式手动泵连接的快速接头等元件。

3.4、执行单元

　　执行单元包括液压驱动器和阀门。液压驱动器是安装在阀体上且由电磁阀控制的执行器件。通常驱动器分为单作用和双作用两种，根据阀的功能选择。单作用驱动器具有自动关闭功能。双作用驱动器分为开/关型和阀位型。船舶上使用的大部分阀门为蝶阀，也有截止阀、球阀和闸阀等。

3.5、应急操作单元

　　应急操作单元是通过便携式手动泵或固定式手动泵操作驱动器。应急操作单元分为甲板安装和驱动器上直接安装两种方式。甲板安装方式用于浸没式或操作人员难以到达的驱动器，以便于手动泵连接进行应急操作。直接安装方式用于非浸没式且操作人员可以直接到达的驱动器，用手动泵连接直接对驱动器进行应急操作。

4、选用

4.1、系统与控制类型

　　液压驱动阀门遥控系统如果用于独立遥控的场合，建议用传统控制方式的液压驱动系统，即带有模拟管系图的远程控制板，便于控制室集中遥控。如果是用于与其他控制系统集成的场合，则选择计算机控制而且能装卸载自动程序编程。

　　阀门的控制类型根据工况要求选用。开关控制用于只要求全开或全闭位置的阀门，开度控制用于要求阀位可连续控制的阀门。

4.2、指示方式

　　所有非浸没式阀门推荐用直接式指示，尤其是舷边和舱底阀，这意味着信号应该直接从阀/驱动器给出。所有浸没式阀推荐用间接指示。间接指示可减少电缆敷设量，从降低成本考虑，也可以用于某些非浸没式阀门。

4.3、主要部件和技术参数

　　(1)液压动力单元的液压油储油柜容量取决于驱动器的数量。当驱动器数量少时，液压油储油柜的容量应是一台泵流量的20倍以上。

　　(2)2台液压泵都应具有单泵运行满足整个系统的能力。泵应具有在1min内至少操作10%驱动器的能力，且电机由单独启动器控制。

　　(3)蓄能器在泵不运行的情况下，应有能力操作10%的驱动器，且能满足同时操作所有舷边阀。此外，在没有阀门操作的情况下，能在5min内补偿由各定向阀门产生的泄漏量。

　　(4)动力单元的选用还应该包括控制单元、报警单元、液压开关、温度开关、压力控制开关、安全阀和压力表等器件。

　　(5)对于高压系统，液压动力单元的工作压力应为10～14MPa。

4.4、液压驱动器

　　(1)驱动器类型

　　对于蝶阀，选用两端带有机械锁的驱动器。对于球阀，选用可调节行程的驱动器。在最小液压压力下，驱动器能够施加阀门开启力矩的1.2倍。所有要求有安全功能的阀门采用开关量单作用驱动器，即使在系统失电或失压时，驱动器有自动关闭功能将阀门关闭，应避免用带有开度控制功能的单作用驱动器。而双作用驱动器则用于其他功能的阀门。

　　(2)阀位指示

　　所有驱动器应具有现场阀位指示器。远距阀位直接指示由安装在驱动器上的信号变送器发送。限位开关发送开关量信号，电位器则发送模拟量阀位信号。远距阀位间接指示由液压管路上液压开关发送阀门启闭信号，容积式指示器或流量计发送阀位信号。