1、第五章第五章 監(jiān)視與報(bào)警系統(tǒng)監(jiān)視與報(bào)警系統(tǒng)第一節(jié) 概述第二節(jié) 機(jī)艙中常用的傳感器第三節(jié) 曲柄箱油霧濃度監(jiān)視報(bào)警器第四節(jié) 報(bào)警控制單元及報(bào)警的延伸第五節(jié) 微型計(jì)算機(jī)控制的巡回監(jiān)視系統(tǒng) 第一節(jié) 概述 機(jī)艙集中監(jiān)視與報(bào)警系統(tǒng)是輪機(jī)自動(dòng)化的一個(gè)重要內(nèi)容，它的作用是準(zhǔn)確可靠地監(jiān)測(cè)機(jī)艙內(nèi)各種動(dòng)力設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)及其參數(shù)，一旦運(yùn)行設(shè)備發(fā)生故障，自動(dòng)發(fā)出聲、光報(bào)警信號(hào)。它可以改善輪機(jī)管理人員的工作條件，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備的運(yùn)行故障，而且也是實(shí)現(xiàn)無人機(jī)艙的基本條件。 監(jiān)視與報(bào)警系統(tǒng)的： 功能 故障報(bào)警、參數(shù)顯示、打印記錄、報(bào)警延 時(shí)、報(bào)警閉鎖、警報(bào)延伸、失職報(bào)警、值 班召喚、功能試驗(yàn)和自檢等。 種類 根據(jù)

2、其監(jiān)視方式不同，可分為連續(xù)監(jiān)視式 報(bào)警系統(tǒng)和巡回監(jiān)視式報(bào)警系統(tǒng) 組成 （1）分布在機(jī)艙各監(jiān)視點(diǎn)的傳感器； （2）安裝在集中控制室內(nèi)的控制柜和監(jiān)儀 表或監(jiān)視屏； （3）安裝在駕駛臺(tái)、公共場(chǎng)所、輪機(jī)長(zhǎng)和 輪機(jī)員居室的延伸報(bào)警箱。第二節(jié) 機(jī)艙中常用的傳感器傳感器的功能： 將機(jī)艙中各種設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和參數(shù)轉(zhuǎn)換 成便于報(bào)警裝置處理的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。一、溫度傳感器一、溫度傳感器 二、壓力傳感器二、壓力傳感器三、轉(zhuǎn)速傳感器三、轉(zhuǎn)速傳感器四、流量傳感器四、流量傳感器 五、火警探測(cè)器五、火警探測(cè)器 一、溫度傳感器 常用的溫度傳感器有熱電阻式、熱電偶式及熱敏電阻式三種。 1熱電阻式溫度傳感器 2熱電偶式溫度傳感器 1、

3、熱電阻式溫度傳感器 原理：熱電阻材料的電阻率隨溫度的增加而增加 構(gòu)造： 銅絲或鉑絲雙線并繞在絕緣骨架上，然后 插入護(hù)套內(nèi)而制成 測(cè)溫范圍 ：銅熱電阻 50150 鉑熱電阻 200650 接線方法：三線制接法（ 圖 5-2-1） 2熱電偶式溫度傳感器 原理：兩種不同的金屬導(dǎo)體把其端點(diǎn)焊接在一起。 若熱、冷兩端溫度不同，則在熱電偶回路中 產(chǎn)生熱電勢(shì)e。 構(gòu)造：兩種不同的金屬導(dǎo)體把其端點(diǎn)焊接在一起， 并插入護(hù)套制成的。焊接端稱為熱端，與導(dǎo) 線連接端稱為冷端。熱端插入需要測(cè)溫的測(cè) 量點(diǎn)，冷端置于室溫中 。測(cè)量范圍：適用于檢測(cè)高溫，1300 1800 接線方法：圖 5-2-2 二、壓力傳感器 1電阻式壓

4、力傳感器結(jié)構(gòu)、工作原理及接線見圖5-2-3 2金屬應(yīng)變片式壓力傳感器 原理：當(dāng)測(cè)量壓力增大時(shí)，應(yīng)變片要彎曲變形，柵狀金屬絲被拉長(zhǎng)，使其電阻值增大 。 結(jié)構(gòu)及接線見圖 5-2-4三、轉(zhuǎn)速傳感器 轉(zhuǎn)速傳感器主要用來檢測(cè)主機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向、發(fā)電機(jī)的原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速等。常用的轉(zhuǎn)速傳感器有測(cè)速發(fā)電機(jī)和磁脈沖式轉(zhuǎn)速傳感器。 1測(cè)速發(fā)電機(jī) 2磁脈沖式轉(zhuǎn)速傳感器 1測(cè)速發(fā)電機(jī) 原理 ：利用導(dǎo)體切割磁力線所產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)與轉(zhuǎn) 速成比例的原理，把轉(zhuǎn)速變換成相應(yīng)的感應(yīng) 電勢(shì)。測(cè)速發(fā)電機(jī)有直流和交流兩種形式。直流測(cè)速發(fā)電機(jī)：U = kn，k為比例系數(shù)。U的大 小反映了主機(jī)轉(zhuǎn)速的高低，U的極性反映了主 機(jī)的轉(zhuǎn)向。缺點(diǎn)：存在電刷

5、等部件易引起故障 交流測(cè)速發(fā)電機(jī)：需對(duì)交變電壓進(jìn)行相敏整流和濾 波，變成直流電壓信號(hào)。作為控制系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)速 反饋和轉(zhuǎn)速邏輯鑒別信號(hào)，因不能使用負(fù)電壓的 轉(zhuǎn)速信號(hào)，故必須經(jīng)過整流把倒車負(fù)極性電壓信 號(hào)轉(zhuǎn)換成正極性電壓信號(hào)，如圖5-2-5所示。 2磁脈沖式轉(zhuǎn)速傳感器 原理：飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，齒頂和齒谷交替經(jīng)過，引起線 圈內(nèi)的磁通交替變化，使線圈感應(yīng)出一系列 脈沖信號(hào)。脈沖頻率f取決于齒數(shù)Z和轉(zhuǎn)速n， 即f = Zn /60（Hz）。結(jié)構(gòu)：見圖 5-2-6 信號(hào)處理：轉(zhuǎn)速信號(hào) 通過整形放大電路及頻率電 壓轉(zhuǎn)換電路，使Un 轉(zhuǎn)向信號(hào) 見圖 5-2-7 四、流量傳感器四、流量傳感器 流量傳感器有容積式、電磁式

6、和差壓式等1容積式流量傳感器 主要用來檢測(cè)油流體的流量 圖 5-2-8 2電磁式流量傳感器 只適用于測(cè)量導(dǎo)電液體的流量 圖 5-2-9五、火警探測(cè)器五、火警探測(cè)器 根據(jù)火災(zāi)前兆的物理現(xiàn)象，有熱效應(yīng)式和感煙式兩類 1熱效應(yīng)式火警探測(cè)器 也稱感溫式火警探測(cè)器，主要用于住室、走廊、控制 室等艙室較小的場(chǎng)所。有定溫式和溫升式兩種 。2感煙式火警探測(cè)器 主要用于大艙容（如貨艙）的火災(zāi)探測(cè)，有感煙管 式和離子感煙式兩種。1、熱效應(yīng)式火警探測(cè)器 （1）定溫式火警探測(cè)器 溫度達(dá)到設(shè)定值時(shí)，觸點(diǎn)動(dòng)作，送出火警信號(hào) 圖5-2-10（a）、（b） （2）溫升式火警探測(cè)器 溫度升高的變化率超過5.5min時(shí)，探測(cè)器

7、動(dòng)作，發(fā)出火警信號(hào) 。 圖5-2-10（c） 2感煙式火警探測(cè)器 （1）感煙管式火警探測(cè)器 利用煙霧的遮光性質(zhì)來測(cè)定集煙管內(nèi)的煙霧密度。 主要元件是光電池。 圖 5-2-11 （2）離子感煙式火警探測(cè)器 利用同位素镅241放射射線所產(chǎn)生的離子流隨 煙霧密度增加而減小的特性來探測(cè)煙霧的 。 主要元件是同位素镅和電極。 圖 5-2-12 第三節(jié) 曲柄箱油霧濃度監(jiān)視報(bào)警器 在高溫時(shí)滑油會(huì)產(chǎn)生油氣，這些油氣在曲柄箱中與70左右的較冷空氣混合形成油霧，當(dāng)油霧濃度超過正常標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，可能會(huì)引起曲柄箱的爆炸事故。 曲柄箱油霧濃度監(jiān)視報(bào)警器的作用：檢測(cè)曲柄箱油霧濃度，濃度超標(biāo)時(shí)，及時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警，同時(shí)使主機(jī)自動(dòng)降

8、速或停車。 本節(jié)以目前在船上應(yīng)用較多的Graviner Mark5型油霧濃度監(jiān)視報(bào)警器為例，說明其工作原理。 第三節(jié) 曲柄箱油霧濃度監(jiān)視報(bào)警器Graviner Mark5型油霧濃度監(jiān)視報(bào)警器以單片機(jī)作為監(jiān)視報(bào)警的核心部件。 優(yōu)點(diǎn)：與用常規(guī)電路組成的油霧濃度監(jiān)視器相比較， 它取消了許多機(jī)械旋轉(zhuǎn)部件，提高了報(bào)警器的 可靠性。采樣準(zhǔn)確、執(zhí)行速度快，并有較強(qiáng)的 自檢功能 。組成：由采樣切換電磁閥、油霧濃度測(cè)量單元、顯示 報(bào)警單元及控制電路等部分組成 。面板：見圖 5-3-1 一、氣樣的采集與測(cè)量 工作原理：見圖5-3-2 二、測(cè)量電路 作用：通過測(cè)量單元對(duì)各缸曲柄箱氣樣的油霧濃 度進(jìn)行測(cè)量，并轉(zhuǎn)換成相

9、應(yīng)的數(shù)字量輸入 單片機(jī)。 工作原理：見圖5-3-3 三、采樣電磁閥控制電路 作用：其輸出使10個(gè)采樣電磁閥輪流通電動(dòng)作， 以使每個(gè)缸曲柄箱氣樣流經(jīng)測(cè)量室，并對(duì) 其油霧濃度進(jìn)行測(cè)量，同時(shí)要定時(shí)使清洗 空氣電磁閥通電，以便清洗測(cè)量單元 。 工作原理：見圖5-3-4 四、報(bào)警和顯示電路 工作原理：見圖5-3-5五、系統(tǒng)測(cè)試電路 作用：檢查該監(jiān)視報(bào)警器的各種功能，如報(bào)警 指示燈、聲光報(bào)警等工作是否正常 檢測(cè)抽風(fēng)機(jī)工作是否正常 工作原理：見圖5-3-6六、報(bào)警設(shè)定值的調(diào)整 平均濃度報(bào)警（AVERAGE ALARM） 偏差濃度報(bào)警（DEVIATION ALARM） 通過調(diào)整相應(yīng)的電位器來調(diào)整。 發(fā)生報(bào)警之

10、前，系統(tǒng)會(huì)先用清洗空氣清洗一次 測(cè)量單元，以確定該平均濃度值不是因光源或光 電池污染所引起的。 （圖圖 5-3-7 圖圖 5-3-8 ）第四節(jié) 報(bào)警控制單元及報(bào)警的延伸 報(bào)警控制單元是監(jiān)視報(bào)警系統(tǒng)的核心部分，由它來控制參數(shù)和故障報(bào)警。 一、報(bào)警控制單元的組成原理及功能 二、用繼電器組成的報(bào)警控制單元 三、用邏輯回路和運(yùn)算放大器組成的報(bào)警控制單元 四、報(bào)警的延伸 一、報(bào)警控制單元的組成原理及功能1開關(guān)量報(bào)警控制單元 組成：輸入回路、延時(shí)環(huán)節(jié)、邏輯判斷環(huán)節(jié) 邏輯原理圖 ：圖 5-4-1 2模擬量報(bào)警控制單元 組成：測(cè)量回路、比較環(huán)節(jié)、延時(shí)環(huán)節(jié)和邏輯 判斷環(huán)節(jié) 邏輯原理圖：圖 5-4-2 二、用繼電

11、器組成的報(bào)警控制單元二、用繼電器組成的報(bào)警控制單元 以繼電器為基本元件，組成報(bào)警電路。以SMA一02型報(bào)警控制單元為例：1報(bào)警控制 報(bào)警控制電路 圖 5-4-3 2功能試驗(yàn)和閉鎖報(bào)警 三、用邏輯回路和運(yùn)算放大器組成的報(bào)警控制單元用邏輯回路和運(yùn)算放大器組成的報(bào)警控制單元 以邏輯回路和運(yùn)算放大器為基本元件以WE2型報(bào)警監(jiān)視系統(tǒng)為例 1.開關(guān)量報(bào)警控制單元 圖 5-4-4 2.模擬量報(bào)警控制單元 圖5-4-5 四、報(bào)警的延伸四、報(bào)警的延伸 作用:把機(jī)艙的故障報(bào)警信號(hào)通過分組后傳送到駕駛 室、公共場(chǎng)所、輪機(jī)長(zhǎng)和值班輪機(jī)員處的延伸 報(bào)警箱，以實(shí)現(xiàn)分組延伸報(bào)警，并且還必須實(shí) 現(xiàn)失職報(bào)警和值班召喚報(bào)警。 值

12、班選擇裝置 :圖5-4-6 第五節(jié) 微型計(jì)算機(jī)控制的巡回監(jiān)視系統(tǒng) 與常規(guī)的監(jiān)視系統(tǒng)的區(qū)別:不是靠硬件電路而是靠軟件來實(shí)現(xiàn)各種功能 以德國(guó)SIEMENS公司的SIMOS31S型集中控制式監(jiān)視系統(tǒng)為例 一、系統(tǒng)的組成與功能 二、開關(guān)量輸入接口電路 三、模擬量輸入接口電路 四、開關(guān)量輸出接口電路 五、可編程串行通訊接口電路 一、系統(tǒng)的組成與功能組成 :（1）分布在機(jī)艙各監(jiān)視點(diǎn)的傳感器； （2）裝在集中控制室內(nèi)的控制柜和監(jiān)視屏等； （3）分布于駕駛室、輪機(jī)長(zhǎng)及輪機(jī)員住室和公 共場(chǎng)所的延伸報(bào)警箱（報(bào)警指示板） 功能:（1）基本的監(jiān)視和報(bào)警功能 ； （2）豐富靈活的用戶界面二、開關(guān)量輸入接口電路二、開關(guān)量

13、輸入接口電路 開關(guān)量輸入接口電路在子計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中用于輸入被監(jiān)視點(diǎn)的開關(guān)量狀態(tài)信號(hào)，它一方面與現(xiàn)場(chǎng)的開關(guān)量傳感器相連，另一方面與計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)總線相連。 原理：將某個(gè)開關(guān)量信號(hào)通過轉(zhuǎn)換后送至計(jì)算機(jī)的 某個(gè)字節(jié)位中，計(jì)算機(jī)通過判斷該字節(jié)位是 “0”或是“1”就可以識(shí)別其開關(guān)狀態(tài)。電路：圖5-5-2（a）和圖5-5-2 （b） 三、模擬量輸入接口電路三、模擬量輸入接口電路原理：先通過模擬量傳感器和信號(hào)變換電路將被檢測(cè) 的物理量轉(zhuǎn)為電壓信號(hào)，并經(jīng)模/數(shù)（A/D）轉(zhuǎn) 換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后，再由計(jì)算機(jī)讀入系統(tǒng)。電路：圖 5-5-3 （a）和圖 5-5-3 （b） 四、開關(guān)量輸出接口電路四、開關(guān)量輸出接口電路 功能 ：在計(jì)算機(jī)對(duì)輸入接口電路讀入的數(shù)據(jù)進(jìn)行分 析和處理后，使當(dāng)前系統(tǒng)狀態(tài)通過指示燈進(jìn) 行指示，產(chǎn)生報(bào)警時(shí)并輸出報(bào)警信息。組