第六章機艙監(jiān)控及報警系統(tǒng)輪機自動化是指利用各種自動化儀表、控制元件和邏輯元件包括計算機在內所組成的各種控制和監(jiān)視系統(tǒng)。它能對機艙的運行參數(shù)進行自動控制、監(jiān)視、顯示、記錄、報警以及對主要機器設備進行自動操作，有效降低了輪機管理人員的勞動強度。自動控制是指在沒有人直接參與的情況下，利用外加的設備或裝置，使機器、設備或生產(chǎn)過程的某個工作狀態(tài)或參數(shù)自動按照預定的規(guī)律運行。這些外加的設備或裝置稱為自動控制裝置，它們和控制對象一起形成自動控制系統(tǒng)。例如通過自動控制技術，能使鍋爐水位和壓力保持在一定的數(shù)值范圍內，船舶的舵角按發(fā)出的舵令變化，柴油機的起動按設定的程序進行等。由于自動控制技術所涉及的內容相對廣泛，這里主要介紹反饋控制系統(tǒng)的基本概念，組成環(huán)節(jié)和系統(tǒng)的動態(tài)過程。隨著應用場合的不同，反饋控制系統(tǒng)的具體用途和實現(xiàn)形式也不盡相同，但組成這些控制系統(tǒng)的基本單元及其工作過程是大致相同的。第一節(jié)自動控制基礎柴油機在運行過程中需要保持說明書要求的最佳冷卻水溫度。在手動控制時，管理人員要用眼睛觀察溫度表，并把觀察到的冷卻水實際溫度報告給大腦，大腦對冷卻水溫度進行分析（溫度的實際值是否偏離了最佳值）、判斷（實際水溫是高還是低于最佳值）和計算（實際水溫離開最佳值的數(shù)量），然后輸出控制指令給雙手，用雙手來改變三通調節(jié)閥的開度，從而可改變對氣缸冷卻水的冷卻強度，使冷卻水的實際溫度逐漸恢復并穩(wěn)定在冷卻水溫度的最佳值上。在自動控制過程中，由于不需要人為干預控制過程，必須采用各種自動化儀表來代替人的感觀。比如可用溫度傳感器和變送器來代替人的眼睛，實時測量冷卻水的實際溫度并把該值送給調節(jié)器。調節(jié)器相當人的大腦對冷卻水溫度進行分析、判斷和計算，然后輸出控制信號給執(zhí)行機構，執(zhí)行機構相當于人的雙手來改變三通調節(jié)閥的開度。不論是手動控制還是自動控制，反饋的作用都是存在的。我們把包含反饋作用的控制過程稱為反饋控制過程。通過以上實例不難看出：對任何運行參數(shù)進行控制所組成的控制系統(tǒng)，必定要由最基本的四個單元組成，分別是控制對象、測量單元、調節(jié)單元和執(zhí)行機構。一、反饋控制系統(tǒng)的組成控制對象是指所要控制的機器、設備或裝置。把所要控制的運行參數(shù)叫做被控制量。例如在鍋爐水位自動控制系統(tǒng)中，鍋爐是控制對象，水位是被控量；在鍋爐蒸汽壓力控制系統(tǒng)中，鍋爐是控制對象，蒸汽壓力是被控量；在柴油機氣缸冷卻水溫度自動控制系統(tǒng)中，淡水冷卻器是控制對象，冷卻水溫度是被控量；在燃油粘度自動控制系統(tǒng)中，燃油加熱器是控制對象，燃油粘度是被控量；在空氣壓力的自動控制系統(tǒng)中，空氣瓶是控制對象，空氣壓力是被控量；在柴油機轉速控制系統(tǒng)中，柴油機是控制對象，轉速是被控量，等等。1.控制對象測量單元的作用是檢測被控量的實際值，并把它轉換成標準的統(tǒng)一信號，該信號叫被控量的測量值。在氣動控制系統(tǒng)中，對應被控量的滿量程，其統(tǒng)一的標準氣壓信號是0.02～0.1Mpa；在電動控制系統(tǒng)中，對應被控量的滿量程，其統(tǒng)一的標準電流信號是0～10mA或4～20mA，現(xiàn)用4～20mA居多。測量單元一般包含兩部分，即傳感器和變送器，傳感器用于對物理量進行檢測，變送器則將傳感器的輸出轉換為調節(jié)器能夠接受的信號。例如，在溫度自動控制系統(tǒng)中，測量單元常采用溫度傳感器和溫度變送器；在壓力自動控制系統(tǒng)中，測量單元常采用壓力傳感器和壓力變送器；在鍋爐水位控制系統(tǒng)中，測量單元來用水位發(fā)訊器（參考水位罐）和差壓變送器等等。2.測量單元調節(jié)單元是指具有各種調節(jié)作用規(guī)律的調節(jié)器。調節(jié)器接收測量單元送來的被控量測量值，并與被控量的設定值相比較得到偏差信號，再根據(jù)偏差信號的大小和方向（正偏差還是負偏差），按照某種調節(jié)作用規(guī)律輸出一個控制信號，送給執(zhí)行機構，對被控量施加控制作用，直到偏差等于零或接近于零為止。在反饋控制系統(tǒng)中，把運行參數(shù)所希望控制的最佳值叫給定值，用r表示；被控量的測量值用z表示。把被控量的測量值離開給定值的數(shù)量叫偏差值，用e表示。顯然e=r-ze>0，說明測量值低于給定值，叫正偏差；e＜0，說明測量值大于給定值，叫負偏差；e=0，說明測量值等于給定值，為無偏差在實際應用中，調節(jié)單元有位式調節(jié)器、比例調節(jié)器、比例積分調節(jié)器、比例微分調節(jié)器、比例積分微分調節(jié)器五種，根據(jù)控制對象的特性不同及對被控量控制精度的要求，其控制系統(tǒng)可選用不同調節(jié)作用規(guī)律的調節(jié)器。3.調節(jié)單元執(zhí)行機構接受調節(jié)單元輸出的控制信號，并將該信號轉換為作用到控制對象的實際控制作用。調節(jié)單元輸出的控制信號一般都要經(jīng)過執(zhí)行機構才能作用到控制對象上，從而改變流入控制對象的物質或能量流量，使之能適應控制對象的負荷變化，被控量才會逐漸回到給定值或給定值附近，系統(tǒng)將會達到一個新的平衡。在氣動控制系統(tǒng)中，執(zhí)行機構一般是氣動薄膜調節(jié)閥或氣動活塞式調節(jié)閥；在電動控制系統(tǒng)中，一般采用伺服電機。在組成反饋控制系統(tǒng)中，以上四個單元是缺一不可的。但對一個完整的控制系統(tǒng)，一般還設有顯示單元，用來指示被控量的給定值和測量值。同時，對氣動控制系統(tǒng)來說，應設有氣源裝置和定值器，對電動控制系統(tǒng)尚需設穩(wěn)壓電源等輔助裝置。4.執(zhí)行機構二、反饋控制系統(tǒng)傳遞方框圖為了分析反饋控制系統(tǒng)工作過程方便起見，可把組成反饋控制系統(tǒng)的四個基本單元分別用一個小方框來表示，并用帶箭頭的信號線來表示各單位之間的信號傳遞關系。如此便構成了如圖6-2所示的反饋控制系統(tǒng)傳遞方框圖。在傳遞方框圖中，代表實際單元的每個小方框稱為一個環(huán)節(jié)。作為環(huán)節(jié)必須滿足兩個條件：其一，必定有輸入量和輸出量，并用帶箭頭的信號線來表示，其中箭頭指向該環(huán)節(jié)的信號線為輸入量，箭頭離開該環(huán)節(jié)的信號線為輸出量，在信號線上可標明輸入和輸出量的名稱，也可以無需標注。其二，任何環(huán)節(jié)輸出量的變化均取決于輸入量的變化及該環(huán)節(jié)的特性，而輸出量的變化不會直接影輸入量，這就是信號傳遞的單向性。1．環(huán)節(jié)把控制對象看作一個環(huán)節(jié)，它的輸出量是被控量。引起被控量變化的一切因素統(tǒng)稱為擾動或擾動量。顯然，攏動量是控制對象的輸入量。擾動量可分為兩類，即基本擾動和外部擾動。基本擾動是指來自控制系統(tǒng)內部控制通道(調節(jié)通道)的擾動。例如，在水位控制系統(tǒng)中，給水調節(jié)閥開度的改變將引起水位的變化；在冷卻水溫度控制系統(tǒng)中，三通調節(jié)閥開度的改變將引起水溫的變化，等等。這種擾動通過系統(tǒng)內部的調節(jié)通道，改變流入控制對象的物質或能量的流量，從而影響控制對象的輸出。因此，基本擾動通過調節(jié)通道影響被控量。外部擾動是指來自系統(tǒng)外部環(huán)境的擾動。例如，以鍋爐為控制對象的水位控制系統(tǒng)，水位是被控量，鍋爐負荷(外部用汽量)的變化將引起水位的變化；在柴油機氣缸冷卻水溫度控制系統(tǒng)中，水溫是被控量，柴油機負荷的變化、海水溫度的變化、淡水冷卻器中水管結垢的多少等都會引起冷卻水溫度的變化。這種擾動是由于設備負荷或外界環(huán)境的變化而導致控制對象內部的能量平衡遭到破壞而引起的。因此，外部擾動通過擾動通道影響被控量。2．擾動在圖6-2中，有兩個信號線的箭頭指向控制對象，它們分別是基本擾動（用q(t)表示的信號線，即執(zhí)行機構的輸出）和外部擾動（用d(t)表示的信號線，即控制對象負荷的變化）。從“控制對象”環(huán)節(jié)可以看出，輸入信號（包括基本擾動和外部擾動）的改變，會引起輸出量的改變，而輸出量的變化，不會直接影響調節(jié)閥的開度和控制對象負荷的改變，這就是信號傳遞的單向性。前述的輸入和輸出的概念都是針對環(huán)節(jié)而言的，若從系統(tǒng)的角度來看，則可將圖6-2所示的各個基本環(huán)節(jié)看作一個整體，如圖中的虛框所示。不難看出，作為一個整體，系統(tǒng)具有兩個輸入即設定值和外部擾動，以及一個輸出，即被控量。3.系統(tǒng)的輸入與輸出在控制系統(tǒng)傳遞方框圖中，符號“

”是比較環(huán)節(jié)（它不是一個獨立環(huán)節(jié)，而是調節(jié)器中的一個組成部分，為清楚起見，單獨畫出）。它隨時對被控量的給定值r(t)（旁標“+”號）與被控量的測量值e(t)（旁標“-”號）相比較，得到偏差值e(t)=r(t)-z(t)。e(t)就是調節(jié)器的輸入量，調節(jié)器的輸出量經(jīng)執(zhí)行機構改變調節(jié)閥的開度，即改變流入控制對象的物質或能量流量，目的是控制被控量。而被控量的變化經(jīng)測量單元又反送到調節(jié)器的輸入端，這個過程叫反饋。只有反饋才能隨時對被控量的給定值和測量值進行比較，只要存在偏差，調節(jié)器就會指揮調節(jié)閥改變開度，直到測量值回到給定值使偏差e(t)=0為止。這時調節(jié)器輸出不再改變，調節(jié)閥的開度正好適應負荷的要求，控制系統(tǒng)達到一個新的平衡狀態(tài)?？梢妼\行參數(shù)的自動控制必須要有反饋過程，這就是把運行參數(shù)的自動控制系統(tǒng)稱為反饋控制系統(tǒng)的原因。在反饋中，有正反饋和負反饋之分。正反饋是指經(jīng)反饋能加強閉環(huán)系統(tǒng)輸入效應，即使偏差增大；負反饋是指經(jīng)反饋能減弱閉環(huán)系統(tǒng)輸入效應，即使偏差減小。顯然，按偏差控制運行參數(shù)的控制系統(tǒng)，必定是負反饋控制系統(tǒng)。但是，在自動化儀表中，特別是在調節(jié)器中，為實現(xiàn)某種作用規(guī)律和功能，常采用復雜的正、負反饋回路。4.反饋在控制系統(tǒng)傳遞方框圖中，從系統(tǒng)的輸入端沿信號線方向到達系統(tǒng)輸出端的通道稱為前向通道；相反方向的通道則稱為反饋通道。5.前向通道與反饋通道在反饋控制系統(tǒng)傳遞方框圖中，前一環(huán)節(jié)的輸出就是后一環(huán)節(jié)的輸入。這樣的控制系統(tǒng)就形成一個封閉控制回路，稱為閉環(huán)系統(tǒng)，反饋控制系統(tǒng)必定是閉環(huán)系統(tǒng)。如果在某處把回路斷開，如果在圖6-2中的A處斷開，該系統(tǒng)就由閉環(huán)系統(tǒng)變?yōu)殚_環(huán)系統(tǒng)。開環(huán)系統(tǒng)不再是反饋控制系統(tǒng)，也就不能對被控量進行自動控制。運行參數(shù)自動控系統(tǒng)，必定是閉環(huán)系統(tǒng)，而邏輯控制系統(tǒng)，如主機遙控系統(tǒng)的起動、換向、制動等回路，均為開環(huán)系統(tǒng)。6.閉環(huán)系統(tǒng)和開環(huán)系統(tǒng)反饋控制系統(tǒng)的工作過程描述如下：系統(tǒng)在初始平衡（受到擾動前，系統(tǒng)穩(wěn)定運行）狀態(tài)時，突然受到一個擾動（控制對象受到的擾動，也可以看作是系統(tǒng)受到的擾動），被控量將離開初始穩(wěn)定值發(fā)生變化，測量單元對被控量的實際值進行檢測后，轉變成統(tǒng)一的標準信號送至調節(jié)器的輸入端，調節(jié)器實時對被控量的給定值與測量值進行比較，得到系統(tǒng)偏差值，并作為調節(jié)器的輸入量，調節(jié)器依據(jù)該系統(tǒng)的調節(jié)作用規(guī)律輸出一個控制信號，從而改變調節(jié)閥的開度，就是改變流入控制對象的物質或能量流量，從而可以克服擾動，逐漸消除偏差，最終使被控量又回到給定值或給定值附近，系統(tǒng)達到一個新的平衡狀態(tài)。當改變給定值時，系統(tǒng)的工作與上述過程類似。三、反饋系統(tǒng)的工作過程1.按所用能源分類反饋控制系統(tǒng)按所用能源分為氣動控制系統(tǒng)和電動控制系統(tǒng)。在氣動控制系統(tǒng)中，用壓縮空氣作為能源，氣源壓力是0.14MP，各種氣動儀表輸入和輸出信號為標準的氣壓信號。在電動控制系統(tǒng)中，用電能作為能源，各種電動儀表的輸入和輸出信號是標準的電流信號。四、反饋控制系統(tǒng)的分類按儀表結構形式可分為單元組合儀表和基地式儀表。若組成控制系統(tǒng)的各個單位都分別制成一臺獨立的儀表，各儀表之間用標準的統(tǒng)一信號聯(lián)系起來叫單元組合儀表。若把測量單元、調節(jié)單元和組裝成一臺儀表，在這臺儀表中雖然仍有測量和調節(jié)等功能，但在結構上，它們已是不可分割的整體，因而它們之間也不用標準信號加以聯(lián)系，這種儀表叫基地式儀表。2.按儀表的結構形式分類按給定值變化規(guī)律控制系統(tǒng)可分為定值控制系統(tǒng)、程序控制系統(tǒng)和隨動控制系統(tǒng)。在定值控制系統(tǒng)中，給定值是不變的。當系統(tǒng)受到擾動后，被控量的測量值會離開給定值出現(xiàn)偏差，控制系統(tǒng)的作用是逐漸消除偏差，使被控量最終回到原來的給定值上或給定值附近。機艙中大多數(shù)運行參數(shù)的自動控制系統(tǒng)均屬于定值控制系統(tǒng)。一般在調節(jié)器上都有一個給定值調整旋鈕，可以對給定值進行人工整定。當旋鈕的位置固定以后，控制系統(tǒng)的給定值就不再改變。例如，缸套水溫控制、燃油粘度控制等等。在程序控制和隨動控制系統(tǒng)中，給定值是變化的。控制系統(tǒng)的作用是使被控量始終跟蹤給定值，隨給定值而變化。兩者的區(qū)別在于，程序控制系統(tǒng)給定值的變化是按人們事先安排好的規(guī)律進行變化，一般給定值是一個時間的函數(shù)，如柴油機在高負荷區(qū)加速的轉速控制。隨動控制系統(tǒng)給定值是某個參數(shù)的函數(shù)，這個參數(shù)的變化是任意的，不可能按事先安排好的規(guī)律來描述。如在船舶舵機的隨動控制系統(tǒng)中，舵角的設定值往往是隨機的。3.按給定值的變化規(guī)律分類反饋控制系統(tǒng)由于其輸出信號經(jīng)過反饋回路送回到系統(tǒng)的輸入端，形成了一個封閉的回路，因此也叫做閉環(huán)控制系統(tǒng)。閉環(huán)控制只是對被控量進行有效控制的一種基本手段，在實際系統(tǒng)中通常還有開環(huán)控制與復合控制兩種形式。五、自動控制系統(tǒng)的其他形式如果輪機管理人員根據(jù)不同的溫度設定值操作旁通閥開度，之后不再調節(jié)旁通閥，這樣就形成了一種開環(huán)控制。對于人的這種操作方式，同樣可以采用相應的控制儀表來實現(xiàn)，其傳遞方框圖如圖6-3所示。由于是按照不同的給定值來確定不同的旁通閥位置，因此這是一種按照給定值操作的開環(huán)控制系統(tǒng)。1.開環(huán)控制在一個控制系統(tǒng)中既有開環(huán)控制方式，同時又存在閉環(huán)控制方式，這種控制方式就稱為復合控制。圖6-4所示為某種復合控制系統(tǒng)的傳遞框圖，該系統(tǒng)在閉環(huán)控制的基礎上分別增加了按給定值控制和按擾動值控制的開環(huán)控制手段。當給定值r（t）或外界擾動d（t）發(fā)生變化時，控制系統(tǒng)均能夠立即改變執(zhí)行機構的輸出值q（t），使被控量y（t）迅速按照給定值變化的方向變化，或者對外界擾動及時地進行補償，抑制被控量的變化。但開環(huán)控制作用在系統(tǒng)中只起到粗調的作用，無法消除偏差。消除偏差的任務只能通過閉環(huán)控制系統(tǒng)完成。2.復合控制一個控制系統(tǒng)在運行過程中，若輸出量（被控量）不隨時間變化而是穩(wěn)定在給定值上或給定值附近，系統(tǒng)的這種狀態(tài)叫穩(wěn)態(tài)。穩(wěn)態(tài)是暫時的、相對的，因為系統(tǒng)經(jīng)常會受到擾動，系統(tǒng)的平衡狀態(tài)（穩(wěn)態(tài)）就會遭到破壞。系統(tǒng)受到擾動后，由于控制對象有慣性，被控量不能突變。被控量在受到擾動的瞬時，偏差不大，調節(jié)器輸出的控制信號及經(jīng)調節(jié)閥流入控制對象的物質或能量流量的改變量都不大，不足以克服擾動，使偏差越來越大。隨著時間的延長和偏差的增大，調節(jié)器輸出的控制信號及由它所指揮的調節(jié)閥開度變化量都增大，克服擾動能力增強?？刂葡到y(tǒng)在實際運行中，調節(jié)閥開度的變化量往往會過調，被控量在向給定值恢復過程中，會出現(xiàn)反向偏差，即被控量會繞給定值產(chǎn)生波動。在調節(jié)器控制作用下，被控量波動越來越小，最終會穩(wěn)定在新穩(wěn)態(tài)值（給定值或給定值附近），系統(tǒng)達到一個新的平衡，如圖6-5所示。系統(tǒng)從受到擾動開始到被控量穩(wěn)定在新穩(wěn)態(tài)值，系統(tǒng)達到新的平衡狀態(tài)的過程即被控量隨時間的變化規(guī)律，稱為動態(tài)過程，也叫過渡過程。正常動態(tài)過程的特點是一個振蕩衰減過程。在實際中，控制系統(tǒng)之所以會出現(xiàn)動態(tài)過程，是因為系統(tǒng)受到了輸入（擾動）信號的作用。但其擾動形式是隨機的。為了研究控制系統(tǒng)的過渡過程，經(jīng)常要給系統(tǒng)施加某種可以精確描述的輸入信號，然后計算或觀察其輸出變化規(guī)律。歸納起來，常用的輸入信號主要有以下4種形式，即階躍輸入函數(shù)、速度輸入函數(shù)、脈沖輸入函數(shù)和正弦輸入函數(shù)。在上述四種典型輸入信號中，階躍擾動對控制系統(tǒng)的影響是最為不利的，例如突加或突卸負荷。控制系統(tǒng)如果能抵御階躍擾動，那么對其他形式的擾動也就容易克服了。另外，階躍擾動也基本符合實際的擾動形式。因此，下面只取階躍的輸入形式來研究控制系統(tǒng)的動態(tài)過程。2.控制系統(tǒng)的典型輸入信號3.評定控制系統(tǒng)動態(tài)過程品質的指標為評定控制系統(tǒng)動態(tài)過程品質，通常給系統(tǒng)施加一個階躍輸入信號，然后研究系統(tǒng)的輸出量（被控量）隨時間的變化曲線，即系統(tǒng)的動態(tài)過程。根據(jù)控制系統(tǒng)接受的擾動途徑，可以分為兩種情況：一種情況是外部擾動不變，改變給定值（如隨動控制）；另一種情況是給定值不變（定值控制），改變外部擾動。由于控制器控制規(guī)律或系統(tǒng)參數(shù)的不同，控制系統(tǒng)的動態(tài)過程將表現(xiàn)為不同的形式。圖6-6所示為控制系統(tǒng)在受到外部階躍擾動后可能出現(xiàn)的4種不同情況。圖6-6（a）所示為振幅不斷增加的發(fā)散振蕩過程，圖6-6（b）為振幅相同的等幅振蕩過程，顯然這兩種情況都是不穩(wěn)定的過程，作為一個實際的控制系統(tǒng)，這是不可接受的。圖6-6（c）是一個振幅不斷減小的衰減振蕩過程，而圖6-6（d）則是一個非周期過程。雖然這兩種情況均屬于穩(wěn)定的過程，但非周期過程往往會出現(xiàn)較大的偏差，或者整個調節(jié)過程所經(jīng)歷的時間過長，在實際中也是不可取的。因此，實際可用的控制系統(tǒng)，其過渡過程至少應該是衰減振蕩過程?？刂葡到y(tǒng)的衰減振蕩過程存在著的衰減快慢，所以并不是所有衰減振蕩過程都符合要求。為了便于討論控制系統(tǒng)動的動態(tài)過程品質，通常采用一些定量指標加以衡量。在定值控制和隨動控制兩種情況下，評價動態(tài)過程品質的指標存在差異。因階躍擾動對控制系統(tǒng)的影響最為不利，本章以階躍擾動為例分析反饋控制系統(tǒng)動態(tài)過程指標。與衰減率相對應的另一種衡量指標是衰減比。所謂衰減比是第一個波峰值y1為與第二個同向波峰值y3的比值，即為y1/y3。衰減率?是衡量系統(tǒng)穩(wěn)定性指標，要求?=0.75～0.9。當?=0.75時，y1是y3的4倍，此時衰減比為4:1。?不能小于0.75，否則系統(tǒng)動態(tài)過程的振蕩傾向增加，降低了系統(tǒng)穩(wěn)定性，過渡過程時間延長。特別是當?=0時，其動態(tài)過程是等幅振蕩，系統(tǒng)變成不穩(wěn)定系統(tǒng)。振蕩次數(shù)N是指在衰減振蕩過程中，被控量的振蕩次數(shù)。一般要求被控量振蕩2～3次就應該穩(wěn)定下來。最大動態(tài)偏差emax是指在衰減振蕩中第一個波峰的峰值，它是動態(tài)精度指標。emax大，說明動態(tài)精度低，要求emax小些為好，但不是越小越好，因為emax太小，有可能使動態(tài)過程的振蕩加劇。靜態(tài)偏差ε是指動態(tài)過程結束后，被控量新穩(wěn)態(tài)值與給定值之間的差值。ε越小說明控制系統(tǒng)的靜態(tài)精度越高。在實際控制系統(tǒng)中，由于所使用調節(jié)器作用規(guī)律不同，其存在靜態(tài)偏差的情況也不相同。有的控制系統(tǒng)受到擾動后，在調節(jié)器控制作用下，被控量最終不能穩(wěn)定在給定值上，只能穩(wěn)定在給定值附近，存在一個數(shù)值較小的靜態(tài)偏差，稱為有差調節(jié)。有的控制系統(tǒng)受到擾動后，在調節(jié)器的控制作用下，被控量能最終穩(wěn)定在給定值上，即ε=0，稱為無差調節(jié)。（2）精確性指標:最大動態(tài)偏差emax和靜態(tài)偏差ε過渡過程時間tS是指從控制系統(tǒng)受到擾動開始到被控量重新穩(wěn)定下來所需的時間。理論上講，這個時間是無窮大的。因此，通常這樣定義過渡過程時間tS：當t≥tS時，滿足:式中，y（t）是系統(tǒng)受到擾動后在時間為t時的被控量值；y（∞）是被控量的最終穩(wěn)態(tài)值；Δ是選定的任意小的值，一般取Δ=0.02或Δ=0.05。上式的物理意義是，在t≥tS的所有時間內被控量y（t）的波動值|y（t）-y（∞）|均小于或等于最終穩(wěn)態(tài)值y（∞）的2%或5%。在設計反饋控制系統(tǒng)時，總是希望系統(tǒng)是最穩(wěn)定的，動態(tài)與靜態(tài)偏差都最小，過渡過程時最短，即控制系統(tǒng)的三個基本要求都是最理想的。對于實際的控制系統(tǒng)，品質指標之間是互相牽制的，不能同時滿足。在設計時必須根據(jù)實際控制系統(tǒng)的要求，在控制系統(tǒng)品質評價的三方面做出合理的折衷選擇：首先保證系統(tǒng)穩(wěn)定，盡量減小動態(tài)和靜態(tài)偏差和減少過渡過程時間，以達到最滿意的控制過程。（3）快速性指標：過渡時間ts雙位控制不能使被控量穩(wěn)定在某個值上，被控量被控制在上下限之間波動。被控量在上下限之間變化時，調節(jié)器輸出狀態(tài)不變,只有在上、下限值時，調節(jié)器輸出狀態(tài)才會改變。由于雙位控制的輸出只有兩種狀態(tài)（或位置），由它構成的控制系統(tǒng)是一種最簡單的控制系統(tǒng)，有著廣泛的應用。對參數(shù)要求不高的控制系統(tǒng)通常使用溫度繼電器、壓力繼電器或液位繼電器等實現(xiàn)控制。第二節(jié)雙位控制調節(jié)一、輔鍋爐浮子式水位雙位控制系統(tǒng)可見，只有水位處在上、下限值時，調節(jié)器輸出狀態(tài)才改變，水位在上、下限之間變化時，調節(jié)器輸出狀態(tài)不變，例如水位從上限值下降時，電機保持斷電，水位從下限值上升時，電機保持通電。在雙位控制中，若減小被控量變化范圍，即提高控制精度，則縮短了執(zhí)行機構的動作周期，使控制動作頻繁，容易出現(xiàn)機械磨損及電火花。在調節(jié)板上對應浮子桿上、下各有三個銷釘孔，調整上、下銷釘5的位置，可調整水位的上、下限值，若把上、下銷釘之間的距離調整得很小，此時水位波動范圍較小，但電動機起停頻繁，這是不利的。YT-1226型壓力調節(jié)器也叫壓力開關，是雙位作用規(guī)律調節(jié)器，可用于船舶鍋爐、空壓機和制冷裝置等船舶裝置的壓力雙位控制。圖6-9所示為YT-1226型壓力調節(jié)器的結構原理圖。二、YT-1226型壓力調節(jié)器

例如有一壓力開關，壓力調整范圍為0kg/cm2～8kg/cm2，幅差可調范圍是0.7kg/cm2～2.5kg/cm2，要求壓力波動范圍為6.4kg/cm2～7.5kg/cm2，所以在調整時，先調整下限值，即給定調整彈簧的調整螺釘，使指針指在6.4kg/cm2上，計算幅差應為7.5kg/cm2-6.4kg/cm2=1.1kg/cm2如果再調整幅差調整旋鈕（共10格），則目前，大型船舶的推進裝置主要有柴油機推進和電力推進兩類。采用柴油機推進時，直接驅動螺旋槳的柴油機稱為主柴油機。主柴油機一般可以在機旁、集控室和駕駛臺三個操作部位進行操作和控制。當離開機旁在集控室或駕駛臺操作時，需要在操縱部位與主機之間設置一套能夠對其進行遠距離操縱的控制系統(tǒng)，稱為主機遙控系統(tǒng)。隨著柴油機制造技術的發(fā)展，近年來在船上已經(jīng)開始采用無凸輪軸的電噴式柴油主機（也稱為智能柴油主機），其控制系統(tǒng)與常規(guī)的凸輪軸式柴油機有較大區(qū)別。這里主要針對傳統(tǒng)的凸輪軸式柴油機介紹主機遙控系統(tǒng)的基本概念。對于大型低速柴油主機，主機遙控可分為自動遙控和手動遙控兩種方式。在駕駛臺操作時通常采用自動遙控方式。在這種控制方式下，遙控系統(tǒng)能根據(jù)駕駛員發(fā)出的車令信號按照主機要求的操作步驟和要求自動地進行啟動、停車、換向和加減速控制，直至主機運行狀態(tài)達到車令要求。在集中控制室操作時，考慮到操縱主機的是輪機員，通常采用手動遙控方式。在這種控制方式下，輪機員根據(jù)駕駛臺車令，按照操作步驟和要求通過主機氣動操縱系統(tǒng)對主機進行手動操作。第三節(jié)主機遙控系統(tǒng)一、主機遙控系統(tǒng)的組成

遙控操縱臺設置在駕駛室和集控室內，其作用是實現(xiàn)人機對話。人通過操縱臺上的操作元件向系統(tǒng)下達命令，系統(tǒng)則通過操縱臺上的顯示屏向人提供系統(tǒng)執(zhí)行命令的情況。遙控車鐘用于正、倒停車的發(fā)令和主機轉速的設定；遙控監(jiān)視屏用于各種參數(shù)和狀態(tài)信號的顯示、報警指示、車鐘記錄以及輔車鐘信號的聯(lián)系；緊急操縱按鈕用于應急停車、應急運行及越控指令等的發(fā)令；操縱部位切換開關用于駕駛室與集控室間的遙控部位選擇。1.遙控操縱臺遙控裝置是整個遙控系統(tǒng)的控制中心，它根據(jù)遙控操縱臺給出的指令與測速裝置提供的主機狀態(tài)參數(shù)，完成遙控系統(tǒng)中的停油、換向、起動邏輯程序控制以及轉速與負荷控制功能。2.遙控裝置測速裝置用來檢測主機的轉速、轉向等狀態(tài)參數(shù)，向遙控系統(tǒng)提供所需的各種工況參數(shù)。3.測速裝置遙控執(zhí)行機構與主機操縱系統(tǒng)用來執(zhí)行遙控裝置發(fā)出的停油、換向、制動、起動及供油控制命令。在遙控系統(tǒng)失靈時，可通過機旁操縱裝置緊急操縱主機。4.遙控執(zhí)行機構與主機操縱系統(tǒng)安全保護裝置用來監(jiān)視主機運行中的一些重要參數(shù)。一旦主機發(fā)生嚴重故障，它將控制主機自動減速或自動停車，以保障主機安全運行。安全保護裝置是一個不依賴于遙控系統(tǒng)而相對獨立的系統(tǒng)，即使遙控系統(tǒng)出現(xiàn)故障，也應能正常工作。5.安全保護裝置盡管不同廠家生產(chǎn)的主機遙控系統(tǒng)在實現(xiàn)方案和手段上不盡相同，但各廠家都必須共同遵守我國船級社所規(guī)定的船舶建造和入級規(guī)范。總體上講，主機自動遙控系統(tǒng)的主要功能應包括五個方面，即操作部位切換功能、邏輯程序控制功能、轉速與負荷控制功能、安全保護與應急操作功能和模擬試驗功能。二、主機自動遙控系統(tǒng)的主要功能出于安全考慮，主機遙控系統(tǒng)在設計上必須保證在駕駛臺自動遙控失效時能切換到集控室進行操縱，而集控室失效時能切換到機旁進行應急操縱。因此，遙控系統(tǒng)必須在機旁和集控室提供操作部位切換裝置。機旁一般設有“機旁”和“遙控”轉換開關，而在集控臺上則設有“集控室”和“駕駛臺”轉換開關。只有在機旁轉換開關轉至“遙控”位置時才能在集控室或者駕駛臺操作，是在集控室還是駕駛臺操作由集控室轉換開關進行選擇。在三個操作部位中，機旁的操作優(yōu)先權最高，自動化程度最低；集控室的操作優(yōu)先權和自動化程度均在其次；駕駛臺的操作優(yōu)先權最低，但自動化程度最高。在進行操作部位切換時，在高優(yōu)先級的操作部位可以無條件地獲得操作權，反之則不然。1．操作部位切換功能（1）換向邏輯控制當有開車指令時，即車鐘手柄從停車位置移至正車或倒車的某一位置，遙控系統(tǒng)首先進行換向邏輯判別，即判斷車令與凸輪軸的實際位置是否一致。當車令與實際凸輪軸位置不符時，便自動控制主機換向，將主機的凸輪軸換到車令所要求的位置上。換向完成后，遙控系統(tǒng)轉入起動邏輯控制（如車令位置與實際凸輪軸位置相符，則省去上述換向過程，直接進入起動邏輯控制）。如在規(guī)定的時間內，主機凸輪軸未能換到車令所要求的位置，遙控系統(tǒng)將發(fā)出換向失敗報警信號，同時禁止起動主機。2.邏輯程序控制功能換向邏輯控制完成后，遙控系統(tǒng)便進入起動邏輯判斷程序，即鑒別主機的起動邏輯條件。當滿足主機起動所需的各項條件時，控制空氣分配器投入工作，打開主起動閥，起動空氣進入主機進行起動，在主機轉速達到發(fā)火切換轉速時，自動完成油氣轉換（對油氣并進的主機可提前供油），停止起動。這時若起動成功，自動轉入主機加速程序。（2）起動邏輯控制若主機在起動過程中發(fā)生第一次起動失敗，遙控系統(tǒng)將自動進行第二次起動。若第二次起動又失敗，則自動進行第三次起動。無論第二或第三次中哪次起動成功都將自動轉入主機加速程序。當出現(xiàn)第三次起動失敗時，遙控系統(tǒng)將自動停止起動，同時發(fā)出起動失敗報警。當故障排除后，需把車鐘手柄拉到停車位置，對三次起動失敗信號復位，方可對主機進行再起動。（3）重復起動程序控制在應急起動、倒車起動或有重復起動的情況下，為了提高主機起動的成功率，遙控系統(tǒng)將自動增大起動供油量，或者自動地提高起動空氣切斷轉速對主機進行重起動。當主機停車時間超過規(guī)定時間（一般是30~60min內可調）以后，或在停車期間停過電，再起動主機時，遙控系統(tǒng)將自動控制主機先進入慢轉起動，即讓主機緩慢轉動1~2轉，隨后再轉入正常起動。若慢轉起動失敗，將發(fā)出報警信號并且封鎖正常起動。之所以要設置慢轉起動，其目的是使主機各主要摩擦面建立起潤滑油膜后再轉入正常起動，以減少磨損；另一方面當慢轉起動失敗后，可以檢查出主機的故障，避免起動事故發(fā)生。（4）重起動邏輯控制

（5）慢轉起動邏輯程序

當船舶全速航行遇到緊急情況時，若把車鐘手柄拉到停車位置，遙控系統(tǒng)會發(fā)出停油指令切斷燃油的供應。由于船舶的慣性很大，船舶的滑行距離長，主機轉速也會因為螺旋槳的水渦輪作用而保持相當長的時間，這不利于船舶的緊急避碰。為了解決上述問題，現(xiàn)在的主機遙控系統(tǒng)一般都設有主機運行中的換向與制動功能。當主機在正車（或倒車）運行中車鐘手柄突然從正車拉到倒車位置（或相反）時，遙控系統(tǒng)將自動執(zhí)行停油-換向-制動-倒車起動-倒車加速過程。有的主機換向有轉速限制，即轉速降到一定數(shù)值才允許換向，而且換向轉速分為正常換向轉速和應急換向轉速（應急換向轉速比正常換向轉速大）。制動的前提是換向完畢。制動分為能耗制動和強制制動，有的遙控系統(tǒng)只設置強制制動（主要用于大型低速柴油機），有的遙控系統(tǒng)先進行能耗制動，然后再進行強制制動（主要用于中速柴油機）。所謂能耗制動，是在應急換向完成后，只讓空氣分配器工作，主起動閥關閉，這時主機是正車轉向，而凸輪軸是倒車位置。因此，當某缸活塞上行（壓縮沖程）時，空氣分配器使此缸氣缸起動閥開啟，氣缸內的氣體經(jīng)氣缸起動閥到主起動閥后被截止，使主機起著壓縮機作用，消耗其能量，降低其轉速，實行能耗制動。能耗制動是主機轉速較高且制動力矩較小時的制動方式。而強制制動是讓空氣分配器工作，且主起動閥開啟。此時，高壓起動空氣在各缸的氣缸起動閥前等待，當某缸活塞上行時，空氣分配器控制此缸氣缸起動閥開啟。于是，高壓起動空氣進入氣缸，強行阻止活塞運動，使主機轉速迅速下降為零，實行強制制動，當主機轉速下降為零后，則按倒車的起動邏輯控制來起動主機，使主機倒轉，并按倒車加速程序將主機轉速調節(jié)到車令設定轉速。（6）主機運行中的換向與制動邏輯程序控制（1）轉速程序控制當對主機進行加速操縱時，應對加速過程的快慢有所限制，轉速（或負荷）范圍不同對加速過程的限制程度就不同，因此加速過程控制有下列兩種形式：?加速速率限制；?程序負荷（也稱負荷程序）。其中加速速率指的是主機在中速區(qū)以下的加速控制，加速速率較快。而程序負荷指的是高速區(qū)的加速控制，特別強調慢加速。因為在高負荷時加速太快，會使主機超熱負荷，嚴重影響缸套、活塞和缸蓋等燃燒室部件的壽命。因此，有了加速速率和程序負荷這種控制功能，駕駛員可按實際情況把車鐘手柄扳到任一速度擋，而不必考慮是否會損害主機。當車鐘手柄從停車扳到正車（倒車）全速時，主機先進行起動操作，起動階段完成以后，主機的加速過程就會按預先設定好的加速速率進行加速，當主機定速后，主機轉速控制系統(tǒng)就會按設計好的程序負荷繼續(xù)給主機加速，最后一直到車鐘手柄所設定的正車海速轉速。由此可見，轉速給定值是變化的，而且變化規(guī)律是確定的。因此，在主機起動完成到轉速穩(wěn)定這段時間內，主機轉速控制系統(tǒng)實際上是在完成一個轉速程序控制過程。3.主機的轉速與負荷控制功能實際上不僅有加速程序負荷，還有減速程序負荷，只不過減速程序負荷比加速過程快得多，往往被忽略。除遇到應急情況外，主機在從海速降速時進行一段減速程序負荷控制，對延長主機使用壽命和降低故障率都是十分重要的。因此，部分主機轉速控制系統(tǒng)還設有減速程序負荷。主機的轉速與負荷控制回路是一個綜合控制回路。在正常航行工況下，控制回路主要是通過調速器對主機轉速進行定值控制?？刂苹芈返淖饔镁褪强朔鞣N擾動，把主機轉速控制在車鐘手柄所設定的轉速上。但是，當船舶在惡劣海況下航行時，螺旋槳可能會頻繁露出水面導致轉速升高，若此時仍采用轉速定值控制，調速器為了維持主機運行在設定轉速上，不得不頻繁地大幅度調節(jié)主機供油量，這就有可能導致主機超熱負荷。一旦調速器減油不及時，主機就會發(fā)生飛車而使主機超機械負荷。這時，主機轉速控制系統(tǒng)常采用負荷控制方式或死區(qū)控制方式來保障主機的安全運行。（2）轉速―負荷控制為了保證主機安全、可靠及有效地運行，車令設定的轉速值必須符合主機自身特性的要求，因此，遙控系統(tǒng)將對進入主機調速器的設定轉速進行臨界轉速避讓、最小轉速限制、最大轉速限制以及輪機長手動設定最大轉速的限制。1）臨界轉速自動避讓。當車鐘設定轉速處于臨界轉速區(qū)時，為了保證主機不在臨界轉速上運轉，遙控系統(tǒng)將自動地把設定轉速限制在臨界轉速區(qū)之外，并在設定轉速經(jīng)過臨界轉速區(qū)時，自動地控制其快速通過臨界轉速區(qū)，以確保主機安全運轉。2）最小轉速限制。當車令設定轉速值小于主機最低穩(wěn)定轉速時。為了防止主機不穩(wěn)定運轉或熄火停車，遙控系統(tǒng)將自動地把設定轉速限制在主機最低穩(wěn)定轉速上。3）最大轉速限制。當車令設定轉速值大于主機所允許的最大轉速時，為防止主機超速，遙控系統(tǒng)將自動地把設定轉速限制在主機所允許的最大轉速范圍內。由于主機倒車運行工況較正車差，故有些遙控系統(tǒng)還設置了數(shù)值上較正車小的最大倒車轉速限制。4）輪機長手動設定最大轉速的限制。在非應急運轉工況下，當車令設定轉速值大于輪機長手動設定最大轉速的值時，遙控系統(tǒng)將對其車令設定轉速值述行限制，以確保主機轉速不超過輪機長所設定最大允許轉速。（3）轉速限制主機轉速控制系統(tǒng)在對主機轉速進行轉速自動控制時，主機的供油量是由調速器根據(jù)偏差轉速大小來控制的。調速器為了把主機的轉速快速調節(jié)到設定轉速，有可能使主機因供油量太大而超負荷。為此，遙控系統(tǒng)應對主機的供油量進行限制。負荷限制主要包括如下幾個方面：1）起動油量的設置。若要使主機順利且平穩(wěn)地起動起來，就必須在主機起動時供給適量的燃油，為了使起動油量不受車令設定轉速的影響，實現(xiàn)定油量起動，遙控系統(tǒng)在主機起動期間自動阻斷車令設定轉速信號，給出一個最佳起動轉速及最大允許起動油量，以確保主機安全、平穩(wěn)、可靠地起動。2）轉矩的限制。為了保證主機的安全運行，延長使用壽命，遙控系統(tǒng)一般都設置轉矩限制功能，原因是主機在某一轉速下運行時，如供油量過大就有可能使主推進軸的扭矩超機械負荷。此時，遙控系統(tǒng)將自動地限制主機的供油量，即根據(jù)車令設定的轉速或主機的實際轉速給出一個相應的允許供油范圍，從而將主機的轉矩限制在安全的范圍內。（4）負荷限制3）增壓空氣壓力限制。主機從低速開始加速時，油量會突然增加很多，而此刻增壓器輸出的增壓空氣壓力較低，這樣就會出現(xiàn)油多氣少的現(xiàn)象，導致燃燒不充分而冒黑煙。為防止主機在加速過程中出現(xiàn)冒黑煙現(xiàn)象，遙控系統(tǒng)將自動地根據(jù)增壓空氣壓力的高低來限制主機的供油量，以保證噴入氣缸的燃油充分燃燒，同時也可防止主機受熱部件的過熱現(xiàn)象。4）螺旋槳特性限制。主機與螺旋槳的配合是按螺旋槳推進特性工作的，即功率與轉速成三次方關系。轉矩與轉速成平方關系，而前述的各種限制方式都是在某一負荷范圍內的直線限制特性。有的遙控系統(tǒng)設置了按螺旋槳的特性來限制主機的供油量，用來修正原有負荷的限制特性，使之接近螺旋槳推進特性曲線形狀，以滿足螺旋槳吸收功率的需要。

⑤最大油量的限制。在主機供油量超出輪機長所設定最大供油量時，遙控系統(tǒng)將自動地將主機供油量限制在輪機長設定的最大供油量上，以實現(xiàn)主機的最大負荷限制。（4）負荷限制（1）安全保護如前所述，安全保護裝置是主機遙控系統(tǒng)的重要組成部分，當主機重要參數(shù)越限時，它能使主機自動減速或自動停車，并發(fā)出報警信號顯示安全系統(tǒng)動作的原因，以保護主機的安全。有些重要參數(shù)的安全保護值有兩個：一個是自動減速值，另一個是自動停車值。當出現(xiàn)安全保護裝置動作且故障排除后，這時需要對故障復位才能進行起動和加速。4.安全保護及應急操縱功能在應急情況下，為了保證船舶的安全需要對主機進行一些特殊的操縱，主要包括以下三個方面：1)機旁應急運行。在主機遙控系統(tǒng)失靈的情況下，為了保證主機仍然繼續(xù)運行，只要將主機操縱部位從駕駛臺或集控室直接切換到機旁，即可實現(xiàn)機旁手動應急操縱。2)應急運行。在運行中的全速換向操作一般在緊急避碰中使用，屬于應急運行。它包括應急換向、應急起動及應急加速。應急換向指的是主機在應急換向轉速下的換向。應急起動除了采用重起動外還將自動取消慢轉起動與時間起動。應急加速主要指的是取消負荷程序進行快加速，同時還自動取消某些限制（如增壓空氣壓力限制，轉矩限制等）。船在錨地走錨后所進行的應急起動和應急加速也是一種應急運行。還有當安全保護系統(tǒng)動作后，使主機減速和停車，但從整個船舶的安全看，又不允許停車和減速，這時應采取“舍機保船”措施，取消自動減速和自動停車信號，迫使主機“帶病”運轉。但對一些嚴重的故障停車信號（如主機滑油低壓和超速）一般是不能強迫運轉的。有的船上只能在有自動減速信號時才可采取應急運行的強迫運轉方式，而對所有故障停車信號都不能采取強迫運轉方式。3)手動應急停車。當車鐘手柄扳回到停車位置，由于遙控系統(tǒng)出現(xiàn)了故障，不能使主機停油，這時應按下“應急停車”按鈕，通過應急停車裝置使主機立即斷油停車，并發(fā)出報警。若要重新起動主機，必需對應急停車信號進行復位，才可進行起動操作。（2）應急操縱各種主機遙控系統(tǒng)幾乎都設置了相應的模擬試驗裝置。它主要用于：顯示遙控系統(tǒng)的運行工況，如電磁閥的狀態(tài)、主機凸輪軸的位置以及起動過程等；測試和調整遙控系統(tǒng)的各種參數(shù)；檢查遙控系統(tǒng)的各種功能是否正常，若有故障，可利用模擬試驗來查找和判定故障部位。掌握正確的模擬試驗方法對輪機管理人員來說是十分重要的。盡管有各種各樣的模擬試驗裝置和多種試驗方式，但其中最基本的試驗方式是在主機停車時利用車鐘（實際車鐘或模擬車鐘）和模擬轉速旋鈕配合操作，使遙控系統(tǒng)完成一系列動作。因為，遙控系統(tǒng)對主機的實際轉速和模擬轉速是沒有辨別能力的，把模擬轉速同實際轉速同等對待。正是利用這一點，使之達到檢查遙控系統(tǒng)各種功能和判斷故障的目的，按設計要求完成各種動作。在用實際車鐘和模擬轉速的試驗中，除了主機因主起動閥關閉而不能轉動以外，遙控系統(tǒng)的各種閥和部件都可以動作。因此，在進行模擬試驗前要做好相關的準備工作。5．模擬試驗功能1.氣動式主機遙控系統(tǒng)氣動式主機遙控系統(tǒng)主要由氣動遙控裝置和氣動驅動機構組成，并配有少量的電動元件如電磁閥和測速電路等。它的主要特點是驅動功率大，工作可靠，結構簡單、直觀，便于掌握和管理。但是存在壓力傳遞滯后的現(xiàn)象，因此控制距離受到限制，而且對氣源要求高，氣動元部件容易出現(xiàn)漏氣、臟堵及磨損現(xiàn)象。三、主機遙控系統(tǒng)的類型電動式主機遙控系統(tǒng)的遙控裝置與驅動機構均由電動元部件構成。它的主要特點是結構緊湊，遙控距離不受限制，控制性能好，較靈活地實現(xiàn)各種功能。但執(zhí)行機構的驅動功率小，對管理人員技術要求較高。電動遙控系統(tǒng)又可分為有觸點繼電器式和無觸點集成電路式兩種。2.電動式主機遙控系統(tǒng)電/氣式主機遙控系統(tǒng)的遙控裝置主要由電動元器件構成，而驅動機構則由氣動元件構成。這種結構充分發(fā)揮了電動式和氣動式兩種遙控系統(tǒng)的優(yōu)點，是較完善的遙控系統(tǒng)。3.電/氣式主機遙控系統(tǒng)電/液式主機遙控系統(tǒng)主要由電動遙控裝置與液壓執(zhí)行構成組成。它具有驅動功率大，可控性好，便于遠距離控制等優(yōu)點，但結構復雜，需設置液壓油回收系統(tǒng)，并且容易出現(xiàn)漏油、滲氣現(xiàn)象。4.電/液式主機遙控系統(tǒng)微機控制的主機遙控系統(tǒng)主要由PLC或微型計算機及其接口電路組成，只有驅動機構采用氣動或電動元件。遙控系統(tǒng)的功能主要由軟件實現(xiàn)，具有應用靈活、功能強大、適用性強和可靠性高的特點。近幾年下水的船舶幾乎全部采用微機控制，并朝著分布式和網(wǎng)絡化的方向發(fā)展。5.微機控制的主機遙控系統(tǒng)現(xiàn)場總線型主機遙控系統(tǒng)是計算機網(wǎng)絡化技術在船舶上廣泛應用的產(chǎn)物。在現(xiàn)場總線型主機遙控系統(tǒng)中，控制系統(tǒng)的各個組成部件采用分布式計算機節(jié)點控制，各個控制節(jié)點采用現(xiàn)場總線互聯(lián)，大大地減少了連接電纜，降低了布線成本，安裝維護極為方便，同時也提高了系統(tǒng)的可靠性。嚴格意義上說，現(xiàn)場總線型主機遙控系統(tǒng)也屬于微機控制的范疇。6.現(xiàn)場總線型主機遙控系統(tǒng)機艙內的各種傳感器用來感受被監(jiān)視的工況參數(shù)，并將其變換成電信號后傳送到報警或控制單元，因此傳感器是集中監(jiān)視和報警系統(tǒng)的信息獲取裝置，又稱為發(fā)送器。傳感器可分為模擬量傳感器和開關量傳感器兩大類。模擬量傳感器用來把被測參數(shù)變換成連續(xù)變化的模擬量電信號，適用于既要監(jiān)視運行設備運行狀況，又要實時顯示其運行參數(shù)的監(jiān)視通道。開關量傳感器用來把設備被測參數(shù)是否越限或設備工作狀態(tài)變換成其觸點的斷開或閉合，即開關量信號，它僅適用于運行設備的故障鑒別和工作狀態(tài)的指示，而不能用于參數(shù)的實時測量顯示。下面對常用的溫度、壓力、轉速、液位、流量傳感器的原理、測量與檢查逐一介紹。第四節(jié)船舶常用傳感器測量與檢查常用的溫度傳感器有熱電阻、熱電偶和熱敏電阻。在船上測量柴油機排煙溫度、冷卻水溫度、潤滑油溫度、軸承溫度等。熱電阻或熱敏電阻常用于測量氣缸冷卻水溫度、滑油溫度、主軸承溫度等溫度較低的場合。在測量較高溫的場合如主機排煙溫度等一般采用熱電偶。一、溫度傳感器熱電阻式溫度傳感器是利用金屬材料電阻值隨溫度升高而增大，且在檢測范圍內它們之間保持良好線性關系的特性制造的。常用的熱電阻溫度傳感器由電阻體、絕緣體、保護套管和接線盒四部分組成，有銅電阻和鉑電阻兩大類。通常，由銅絲繞制的熱電阻稱為銅熱電阻，而由鉑絲繞制的熱電阻稱為鉑熱電阻。銅熱電阻的測溫范圍為-50℃～150℃，鉑熱電阻的測溫范圍為-120℃～800℃。鉑熱電阻測量精度較高，故機艙報警系統(tǒng)中大多采用鉑熱電阻。從熱電阻測溫原理可知，當被測溫度變化時，熱電阻的阻值也隨之發(fā)生變化。而在自動調節(jié)和監(jiān)測系統(tǒng)中所需要的是隨溫度變化的電流電壓等，為了獲得反映被測溫度的電流、電壓量信號并使之有足夠的信號幅度和測量精度，需要通過一定形式的電路來進行再次變換和放大。如圖6-20所示是一種將被測溫度變化轉換成其阻值變化，再由電橋將電阻值的變化轉換成輸出電壓變化的測溫電路。該電路的輸出電壓可直接用于推動溫度指示儀表以指示被測溫度，也可以作為調節(jié)或監(jiān)測系統(tǒng)的輸人電壓信號。圖6-20中熱電阻Rt是測溫電橋的一個橋臂，在實際使用時放在測溫現(xiàn)場，而電橋電路放在集控室，兩者相距較遠。連接熱電阻的兩根小導線的電阻值會隨環(huán)境溫度的變化，引起一定的測量誤差。1．熱電阻為了減少以致消除引線電阻隨溫度變化所產(chǎn)生的誤差，在實際測量電路中往往把“兩線制”接法改為“三線制”，如圖6-20所示，圖中Ria和Rib不再同屬熱電阻Rt的同一橋臂，而是分屬兩個相鄰的橋臂。這樣當環(huán)境溫度變化時，這兩根導線電阻值的變化可互相抵消，實現(xiàn)了對環(huán)境溫度變化的補償。R0是調零電位器，當測量溫度為0℃時，調整R0使橋路輸出Uab=0。熱敏電阻的測溫優(yōu)勢表現(xiàn)在：靈敏度高、體積小、結構簡單、性能比較穩(wěn)定、有足夠長的使用壽命。熱敏電阻常用于軸承的溫度檢測，活塞泠卻水是否供應中斷的判斷等項目。出于可靠和方便的考慮，某些如尾軸軸承的溫度檢測，特設置了兩套熱敏電阻。2．熱敏電阻溫度傳感器在船舶上檢測高溫的場合，如排煙溫度等，一般都采用熱電偶式溫度傳感器。熱電偶是由兩種不同的金屬導體或半導體材料焊接而成，并插入護套制成的。焊接端稱為熱端，與導線連接端稱為冷端。熱電偶的基本原理是將熱端插入需要測溫的監(jiān)視點，冷端置于室溫中，若冷、熱兩端溫度不同，在熱電偶回路中，會產(chǎn)生熱電勢e。當冷端溫度不變時，其熱電勢e隨熱端溫度的升高而增大。在實際應用時，熱電偶總是要和電路或負載相連接的，因而在熱電偶回路中，總是要接入第三種導體，在接入第三導體時，只要接入導體和熱電偶冷、熱端溫度相同，則不會對熱電偶的輸出電勢e產(chǎn)生影響。3．熱電偶（1）熱電偶的總輸出電勢e和它的熱端與冷端的溫差在一定的范圍內成近似的正比關系，當冷端溫度保持不變時，e和熱端溫度成近似的正比關系。當熱電偶的熱端和冷端溫度相同時，其輸出電勢e為零。（2）在熱電偶回路中接入第三種導體時，只要保持熱電偶和第三種導體連接處的兩個連接點溫度相同，則第三種導體的接入對熱電偶的輸出電勢不產(chǎn)生影響（3）在測溫范圍較大時，熱電偶的輸出電勢e和被測溫度之間存在約6%的非線性誤差。不同的材料制成的熱電偶，其測溫范圍不同，表6-1列舉了幾種常用的熱電偶的最高工作溫度以及對應于此溫度工作時的熱端電勢。熱電偶的主要特性:使用熱電偶注意問題（1）熱電偶的熱端應插入被測溫的介質中且應有一定的插入深度。（2）在測量精度要求較高時，熱電偶的冷端溫度應保持在分度溫度不變，如果不能保證冷端溫度恒定不變，則應采取相應的冷端溫度補償措施，才能獲得較好的測量結果。（3）接線時，注意熱電偶元件的正、負極性，以免接錯。熱電偶冷端補償測溫電路由于船舶機艙溫度變化大，熱電偶冷端不能恒定。為了獲得較高的測量精度和輸出標準的4～20mA或1～5V直流電信號，常采用帶有冷端補償?shù)臏y溫電路。6-21是一種常見的具有冷端溫度補償作用的熱電偶溫度傳感器原理電路。他有熱電偶元件和冷端補償電橋電路組成。由于冷端溫度是隨室溫變化的，若熱端測量溫度不變而室溫升高時，則因熱、冷端溫差減小使熱電勢e也減小，這就降低了測量的精度。為了消除冷端溫度變化對測量精度的影響，一般要采用冷端溫度補償措施。其中R0、R1和R2是錳鋼絲繞制好的電阻，它們的電阻值基本上不隨溫度變化。Rcu是銅絲繞制的補償電阻，其電阻值隨溫度升高而增大。溫度補償電橋的輸出為Uab，與熱電偶冷端溫度補償電路原理圖電偶輸出的熱電勢e串聯(lián)，熱電偶傳感器輸出電壓Uo=e-Uba。假定熱端溫度不變而冷端室溫升高，此時熱電勢e要減小，而橋路R0、R1、R2電阻值基本不變，Rcu要增大，致使a點電位升高，故Uba下降。由于冷端室溫升高后，e和Uba都有所減小，故可維持Uo基本不變。常用的熱電偶有鉑銠—鉑熱電偶，鎳鉻—鎳熱電偶。機艙中檢測排煙溫度常用鎳鉻鎳型熱電偶。1．電阻式壓力傳感器電阻式壓力傳感器主要由彈簧管、傳動機構、滑線電阻及測量電橋等組成。其結構和工作原理如圖6-22所示。彈簧管又稱波登管。它是彎成C形的空心管，用來將壓力信號轉換成自由端的位移?；槹央娢黄麟娮鑂3分成兩部分：一部分串聯(lián)在R的橋臂上，另一部分串聯(lián)在RP的浮臂上。當測量的壓力變化時，通過彈簧管和傳動機構使滑針繞軸轉動，改變兩個相鄰橋臂的電阻值，使測量電橋輸出的電壓信號U與壓力變化成比例。由于彈簧管和傳動機構存在滯后現(xiàn)象，因而這種傳感器一般多用于靜態(tài)壓力的測量，不宜用于動態(tài)壓力的測量。二、壓力傳感器應變片式壓力傳感器有金屬式和半導體式兩種。金屬式應變片式壓力傳感器是將銅鎳或鎳鉻等金屬絲繞城柵狀，用黏結劑貼在基板上，兩端焊接鍍銀或鍍錫銅線作為引線，這樣便構成了金屬應變片。應變片黏貼在壓力傳感器的測壓部分。應變片具有一定的電阻值，它可以作為測量電橋的一個橋臂，如圖6-23所示。當所測壓力為零時，電橋處于平衡狀態(tài)，輸出電壓為零。當壓力信號增大時，應變片發(fā)生彎曲變形，柵狀金屬絲被拉長使其電阻值增大，電橋失去平衡并輸出一個與壓力成比例的不平衡電壓信號。應變片式壓力傳感器可用來監(jiān)視柴油機的爆壓、氣缸套螺栓的疲勞程度等，它不僅可以用來測量靜態(tài)壓力，也可以用來測量動態(tài)壓力2．應變片式壓力傳感器常用的轉速傳感器有測速發(fā)電機和磁脈沖式測速裝置。轉速傳感器可用來檢測主機的轉速和轉向、發(fā)電機的原動機及廢氣渦輪增壓器的轉速。三、轉速傳感器測速發(fā)電機是把所測量的轉速信號直接用發(fā)電機輸出的電壓信號來表示。測速發(fā)電機有直流和交流兩種形式。直流測速發(fā)電機輸出的直流電壓信號U與主機轉速n成比例，即U=K·n，式中K是比例系數(shù)，U的大小反映了主機轉速的高低，U的極性反映了主機的轉向。直流測速發(fā)電機電路簡單，但由于存在電刷等元件易引起故障，故新型的船舶中較多地采用交流測速發(fā)電機。交流測速發(fā)電機輸出的電壓信號的極性是交變的，需要對它進行相敏整流、濾波后變成直流電壓信號。同樣該電壓信號的大小反映主機轉速的高低，極性反了主機轉向。圖6-24整流后正、倒車轉速所對應的電壓信號及測速發(fā)電機實物

測速發(fā)電機測得的轉速信號可送至轉速表指示主機的轉速和轉向，但作為轉速的反饋信號和邏輯信號不能使用負向電壓的轉速信號，尚須經(jīng)過整流把倒車負極性電壓轉變成正極性電壓信號，如圖6-24所示。1.測速發(fā)電機磁脈沖式測速裝置屬于非接觸式測速傳感器，它沒有相對磨擦的運動部件，使用壽命長、檢測精度高。磁脈沖傳感器是由磁頭脈沖整形放大電路、頻率—電壓轉換電路及濾波電路等部件組成。磁頭是產(chǎn)生脈沖信號的部件，它所產(chǎn)生脈沖信號的頻率與轉速成比例，在主機的主軸或凸輪軸上裝一個齒輪(可利用盤車的齒輪)把磁頭對準齒頂固定，磁頭與齒頂之間保持一個較小的間隙（0.5～1.0mm）。磁頭的結構原理和安裝如圖6-25所示。2.磁脈沖式轉速傳感器

由于，磁探頭線圈所感應的脈沖電勢幅值與磁通量的變化速度有關，當轉速降低時，線圈中磁通量的變化速度減小，則感應的脈沖電勢不僅頻率降低，而且幅值也減小。因此，必須對脈沖電勢進行整形放大，變換成幅值不受轉速快慢影響的方波脈沖信號，然后把方波脈沖經(jīng)過頻率／電壓轉換電路轉換成電壓信號，從而將轉速按比例轉換為相應的電壓信號，該電壓信號的大小反映了轉速的高低。為了檢測轉向，必須安裝兩個磁脈沖的探頭，而且兩個探頭之間需錯開1/4個周期使兩個探頭產(chǎn)生的脈沖信號f1、f2在相位上相差90°（1/4周期），然后根據(jù)正轉或反轉時，兩個脈沖信號的相位或超前或滯后，由轉向鑒別電路來判別，給出相應的正轉或反轉的信號,如圖6-26所示。液位傳感器有浮力式、吹氣式、超聲波式、微波雷達式等多種類型，船舶上常用變浮力式、吹氣式和微波雷達式液位傳感器。四、液位傳感器浮力式液位傳感器的結構如圖6-27所示,它主要由浮筒、彈簧和差動變壓器組成。當液位變化時筒浸沒在液體中的體積發(fā)生變化，浮簡受到的浮力F也隨之變化（圖中W是浮筒重力），于是浮筒會克服彈簧張力使差動變壓器的鐵芯產(chǎn)生位移，差動變壓器就會輸出一個與液位成比例的電壓信號，經(jīng)整流后輸出標準信號用于控制和顯示。1.浮力式液位傳感器差動變壓器的原理如圖6-28所示，初級線圈通常接中頻交流電，次級兩個對稱線圈采用反向串聯(lián)，使得輸出電壓u0=u1-u2。當液位最低時，差動變壓器的鐵芯在中間位置，次級兩個線圈中的感應電壓大小相同，亦即u1=u2，u0=0。當液位升高時，鐵芯上移，使得u1>u2，u0>0。在量程范圍內,液位越高，u0越大。吹氣式液位傳感器的結構如圖6-29所示,它主要由過濾減壓閥、節(jié)流閥、二位三通閥、安全閥、差壓變送器、轉子式流量計、導壓管等組成。2.吹氣式液位傳感器電容式液位傳感器通常利用電容量隨極板間介質的變化而改變的原理工作。如圖6-30（a）所示為測量非導電液體液位的原理示意圖，傳感器主要由金屬制成的內電極和與之相互絕緣的同軸金屬套筒制成的外電極組成。板外電極上開有許多孔，于是被測液體能自由地流進兩個電極之間的空間，從而在被測液位高度內形成一個以被測液體為介質的同軸圓筒形電容器。當液面高度上升到H時,電容可視為上下兩段，上段以空氣為介質，下段以液體為介質，由于液體的介電常數(shù)比空氣大得多，因而在液位升高時，相應使兩電極間的電容量增大，用測量電路測出電容量的變化即可得到液位值。3.電容式液位傳感器流量一般指的是單位時間內流過管道某截面的液體或其他的體積，單位是m3/h或L/min。船舶上常用的流量傳感器有容積式、電磁式、差壓式等。容積式流量傳感器可用來檢測油和水的流量，電磁式流量傳感器只能用來檢測導電液體的流量。五、流量傳感器如圖6-31所示，容積式流量傳感器主要用來檢測水和油等液體流量，它由檢測齒輪1、轉軸2、永久磁鐵3和干簧繼電器4所組成。當進口流體壓力P進大于出口壓力P出，檢測齒輪在壓差作用下產(chǎn)生作用力拒而轉動，然后由齒輪轉軸2上端的永久磁鐵3來驅動干簧繼電器，使其觸點隨著齒輪轉動而閉合與斷開，從而輸出反映流量大小的一系列電脈沖信號。被測介質流量越大，齒輪轉速越快，輸出的電脈沖頻率就越高。容積式流量傳感器具有計量精度高；范圍度寬；可用于高粘度液體的測量；安裝操作簡便等優(yōu)點。但也存在結構復雜，體積龐大；被測介質種類、口徑、介質工作狀態(tài)局限性較大；大部分儀表只適用于潔凈單相流體；產(chǎn)生磨損、振動、噪聲等缺點。1.容積式流量傳感器如圖6-32所示，電磁式流量傳感器是由一對磁極、一對電極和檢測放大電路所組成。它是根據(jù)電磁感應原理來檢測流量的，一對磁極置于測量管道兩側，以產(chǎn)生一個磁場，當導電液體在磁場中垂直于磁通方向流動時，因切割磁力線而在兩個電極之間上產(chǎn)生感應電勢。液體的體積流量越大，切割磁力線的速度越快，則感應電勢就越大。從而把液體的體積流量按比例轉換成感應電勢的大小，感應電勢經(jīng)檢測放大后輸出4～20mA的電流信號。只能測量導電液體流量；測量不受流體密度、粘度、溫度、壓力和電導率變化的影響，測量精度高；測量管內無阻礙流動部件，無壓損，直管段要求較低；測量管道內無運動部件，不會引起磨損，傳感器壽命極長2.電磁式流量傳感器如圖6-33所示，差壓式(也稱節(jié)流式)流量傳感器是基于流體流動的節(jié)流原理，利用流體流經(jīng)節(jié)流裝置時產(chǎn)生的壓力差而實現(xiàn)流量測量的。它具有結構簡單，應用范圍廣，便于維修，且標準件便于生產(chǎn)等特點，是目前生產(chǎn)中測量流量最成熟，最常用的方法之一。他的基本工作原理：當被測流體流過節(jié)流孔板式，節(jié)流孔板的兩端產(chǎn)生與流量的平方成正比的壓差ΔP，壓差ΔP使得膜片產(chǎn)生微小位移，經(jīng)連桿傳遞可使差動變壓器的鐵芯也移動一個微小位移，差動變壓器副邊輸出一個與位移量成正比的交流電壓Usc，再經(jīng)整流、放大后得到與流量的平方成正比的電流或電壓信號。3.差壓式流量傳感器1．每天檢查傳感器運行情況是否正常，發(fā)現(xiàn)異常立即檢修；2．定期檢查清潔傳感器的檢測裝置，有水垢、油污、垃圾等污物要清除；3．經(jīng)常檢查機艙各種傳感器接線是否松脫、傳感器對地絕緣是否良好；4．按照維護保養(yǎng)說明，定期用標準校驗儀對傳感器進行校驗；5．測量傳感器的檢修一定遵循先斷電、再檢修的原則。很多傳感器屬于精密儀器，檢修時做到膽大、心細。六、傳感器的保養(yǎng)與檢修機艙監(jiān)測與報警系統(tǒng)是輪機自動化的一個重要內容，它的功能是準確可靠地監(jiān)測機艙內各種動力設備的運行狀態(tài)及其參數(shù)，一旦運行設備發(fā)生故障，自動發(fā)出聲、光報警信號。根據(jù)自動化程度的不同，有些系統(tǒng)還具有報警記錄打印，參數(shù)和狀態(tài)的定時或召喚打印以及參數(shù)的分組顯示等功能。對于無人值班機艙，集中監(jiān)視與報警系統(tǒng)還能把報警信號延伸到駕駛臺、公共場所、輪機長房間和值班輪機員的住所。機艙集中監(jiān)視與報警系統(tǒng)不僅可以改善輪機管理人員的工作條件，減輕勞動強度，及時發(fā)現(xiàn)設備的運行故障，而且也是實現(xiàn)無人機艙的基本條件。第五節(jié)機艙集中監(jiān)視與報警系統(tǒng)在機艙中需要監(jiān)視的參數(shù)可分兩類：一類是開關量，另一類是模擬量。開關量通常是指只有兩個狀態(tài)的量。這兩個狀態(tài)通常表現(xiàn)為開關的通斷，而開關的形式可以是機械開關或繼電器觸點。在船舶機艙中，開關量可以反映設備的運行狀態(tài)，例如設備是處于運行狀態(tài)還是停止狀態(tài)、設備是正常工作還是出現(xiàn)故障、主機凸輪軸位置以及閥門位置等。監(jiān)視報警系統(tǒng)能對這些開關量進行顯示，需要報警的則發(fā)出聲光報警。模擬量是連續(xù)變化的量，例如溫度、液位、壓力和轉速等參數(shù)均為模擬量。監(jiān)視報警系統(tǒng)應能對這些模擬量進行實時檢測和顯示，如果參數(shù)超過預定的范圍，則應發(fā)出越限聲光報警。越限報警分為兩種情況，有些參數(shù)是不允許超過某一上限值的，當超過這一上限值時發(fā)出的報警稱為上限報警；另為一些參數(shù)則不允許低于某一下限值，當?shù)陀谶@一下限值時發(fā)出的報警稱為下限報警。通常，溫度參數(shù)的報警為上限報警，壓力參數(shù)的報警為下限報警，而液位參數(shù)的報警則既有上限報警也有下限報警。應當指出的是，對于有些設備，其運行參數(shù)雖然為模擬量，但并不是把這些模擬量直接送入監(jiān)視報警系統(tǒng)，而是通過壓力繼電器、溫度繼電器或液位開關等轉換為開關量信號再送至監(jiān)視報警系統(tǒng)。對于這類參數(shù)，監(jiān)視報警系統(tǒng)將以開關量的形式進行處理。一、參數(shù)類型監(jiān)視報警系統(tǒng)的種類很多，但所采用的監(jiān)測方法無非有兩類。一類是采用連續(xù)監(jiān)測方法，另一類是采用掃描監(jiān)測方法。二、監(jiān)測方法連續(xù)監(jiān)測是指機艙中所有監(jiān)測點的參數(shù)并行地送入監(jiān)視報警系統(tǒng)，同時對所有監(jiān)測點的狀態(tài)及參數(shù)進行連續(xù)監(jiān)測。系統(tǒng)中的核心單元是報警控制單元，它由各種測量和報警控制電路組合而成。每個監(jiān)測點需要一個獨立的電路進行測量和產(chǎn)生報警信號，測量結果和報警信息送至公共的顯示和報警電路，但在設計上通常將多個同類型參數(shù)的電路制作成一塊電路板。連續(xù)監(jiān)測的方法由于每個監(jiān)測點采用單獨的電路，因此各監(jiān)視點之間的相互影響較小，當某一監(jiān)視點通道發(fā)生故障時，不會影響其他通道的工作，監(jiān)視點的數(shù)量增減在原則上也不受限制。但所需硬件較多，造價較高。1．連續(xù)監(jiān)測掃描監(jiān)測也成為巡回監(jiān)測，這種方法是以一定的時間間隔依次對各個監(jiān)測點的參數(shù)和狀態(tài)進行掃描，將監(jiān)測點信息逐一送入監(jiān)視報警系統(tǒng)進行分時間斷處理。因此無論監(jiān)視點有多少，僅需要一個測量和報警控制單元。巡回監(jiān)測方法可通過常規(guī)集成電路和微型計算機來實現(xiàn)，但由于微機具有采樣速度快、檢測精度高、體積小、數(shù)據(jù)處理功能強大、顯示手段先進等優(yōu)點，大多數(shù)船舶均采用基于微機技術的監(jiān)視報警系統(tǒng)。此外，計算機網(wǎng)絡技術的成熟應用已經(jīng)使得監(jiān)視報警系統(tǒng)朝著分布式網(wǎng)絡結構的方向發(fā)展。2．掃描監(jiān)測一個完善的監(jiān)視與報警系統(tǒng)由三大部分組成：（1）分布在機艙各監(jiān)視點的傳感器；（2）安裝在集中控制室內的控制柜和監(jiān)視儀表或監(jiān)視屏；（3）安裝在駕駛臺、公共場所、輪機長和輪機員居室的延伸報警箱。典型監(jiān)視報警系統(tǒng)的組成及其分布如圖6-34所示。三、監(jiān)測報警系統(tǒng)的組成與功能聲光報警是監(jiān)視報警系統(tǒng)最根本的功能，只要監(jiān)測點的狀態(tài)發(fā)生異?；蛘叱霈F(xiàn)參數(shù)越限，系統(tǒng)就應該發(fā)出聲光報警，以便問題得到及時處理。大多數(shù)導致報警發(fā)生的原因均無法在報警發(fā)生之后自行消失，只有進行了相應的處理才能使狀態(tài)恢復正常，這類報警稱為常規(guī)報警或長時報警。對于某些具有主/備切換功能的設備，當主用設備出現(xiàn)故障并發(fā)出報警時，備用將自動運行，往往由于運行參數(shù)恢復正常而在短時間內自動消失，這類報警稱為短時報警。監(jiān)視報警系統(tǒng)對這兩種情況一般采用不同的處理方法1.聲光報警在正常運行期間，監(jiān)視與報警系統(tǒng)不會發(fā)出報警指示和聲響報警。當被監(jiān)視點發(fā)生異常時，若該監(jiān)視點未被閉鎖，則系統(tǒng)立即發(fā)出聲響報警，同時相應的報警指示燈（或屏幕文本字塊）快速閃爍，指示報警內容。報警發(fā)生后，要求值班人員按消音按鈕進行消音（一般情況下，消音按鈕對于所有報警都是共用的）和報警確認（按確認按鈕或點擊閃爍文本）。報警確認后，報警指示燈由閃爍轉為平光（或者閃爍文本轉為高亮）。當監(jiān)視點狀態(tài)或參數(shù)恢復正常時，報警指示消失，即報警燈熄滅（或者高亮消失）。當出現(xiàn)短時報警時，系統(tǒng)也會立即發(fā)出聲光報警，但往往由于監(jiān)測狀態(tài)在短時間內自動恢復正常，報警指示將由“快閃”轉為“慢閃”，但聲響報警還將繼續(xù)，直到按下消音按鈕。參數(shù)顯示是指通過模擬儀表、數(shù)字儀表或者計算機屏幕對所有監(jiān)測點的運行參數(shù)進行顯示，即模擬量顯示。狀態(tài)顯示指的是反映設備運行狀態(tài)的開關量顯示，通常采用綠色指示燈（燈泡或發(fā)光二極管）表示系統(tǒng)或設備的正常運行，紅色燈指示燈表示報警狀態(tài)。對于采用計算機屏幕的系統(tǒng)，則還可以采用“ON”、“OFF”、“HIGH”、“LOW”、“NORMAL”和“FAIL”等文本來進行狀態(tài)顯示。2.參數(shù)與狀態(tài)顯示打印記錄一般有參數(shù)打印和報警打印兩種。參數(shù)打印又分為定時制表打印和召喚打印，定時制表打印是打印機以設定的時間間隔自動將機艙內需要記錄的全部參數(shù)打印制表，輪機人員只要將打印紙整理成冊，即可作為輪機日志。召喚打印是根據(jù)需要，隨時打印當時的工況參數(shù)，可對監(jiān)測點參數(shù)進行全點或選點打印。報警打印是由系統(tǒng)自動進行的，只要有報警發(fā)生，系統(tǒng)就會把報警名稱、報警內容和報警時間進行自動打印輸出。而在報警解除時，則自動打印報警解除時間。許多監(jiān)視報警系統(tǒng)的軟件功能還具有“事件”（Event）記錄和打印功能。當對系統(tǒng)進行了設置、組態(tài)或上、下限報警值等參數(shù)的修改時，這些操作都會以“事件”的形式在數(shù)據(jù)庫中進行記錄或進行打印輸出。3.打印記錄在報警裝置中，一般均設有延時報警環(huán)節(jié)，以免發(fā)生誤報警。根據(jù)所監(jiān)視的參數(shù)不同，其延時時間有長延時和短延時之分。例如在監(jiān)視液位時，由于船舶的搖擺，容易反復造成虛假越限現(xiàn)象，導致頻繁報警。類似這些情況可采用2～30s的長延時報警，在延時時間之內越限不報警。另外，在運行期間，某些監(jiān)測開關的狀態(tài)會由于環(huán)境干擾的原因而發(fā)生瞬間變化，例如船舶在激烈振動時，某些壓力系統(tǒng)的壓力波動容易使報警開關發(fā)生抖動。為避免誤報警，可采用延時0.5s的短延時4.報警延時當采樣值在報警點附近波動時，為了防止儀表不斷進入和退出報警狀態(tài)，這樣輸出觸點會經(jīng)常跳動，產(chǎn)生頻繁報警，導致外部聯(lián)鎖裝置產(chǎn)生故障，對于上限和上上限報警，若報警限設為80，報警回差設為5，當采樣值大于等于80時觸點動作，儀表報警；當輸入減小，采樣值小于80，儀表不會馬上退出報警狀態(tài)，而是直到儀表采樣值小于等于75后，儀表才退出報警狀態(tài)。同樣，對于下限和下下限報警，若將報警限設為45，報警回差設為5，當采樣值小于等于45時，觸點動作；當輸入增大，采樣值大于45后，儀表不會馬上退出報警狀態(tài)，而是直到儀表采樣值大于等于50后，儀表才退出報警狀態(tài)。5.報警回差閉鎖報警就是根據(jù)動力設備不同的工作狀態(tài)，封鎖一些不必要的監(jiān)視點報警。例如，船舶在停港期間，由于主機處于停車狀態(tài)，主機的冷卻系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)、滑油系統(tǒng)等均停止工作，與這些系統(tǒng)相關的參數(shù)都會出現(xiàn)異常。因此，有必要對與這些系統(tǒng)有關的監(jiān)視點進行報警閉鎖。6.報警閉鎖延伸報警功能是為無人值班機艙設置的。在無人值班的情況下，必須將機艙故障報警信號分組后傳送到駕駛臺、公共場所、輪機長及值班輪機員住所的延伸報警箱。延伸報警通常是按故障的嚴重程度來分組，可把全部監(jiān)視點的報警信息分為四組：主機故障自動停車報警；主機故障自動降速報警；重要故障報警；一般故障報警。有時為了簡化延伸報警，在值班輪機員住所的延伸報警箱上僅設置重要故障報警和一般故障報警兩個報警指示燈。7.延伸報警在無人值班的情況下，監(jiān)視與報警系統(tǒng)在發(fā)出故障報警的同時，還會觸發(fā)3min計時程序。若值班輪機員未能在3min內及時到達集中控制室完成確認操作，即使已在延伸報警箱上進行過確認，仍將被認為是一種失職行為，報警系統(tǒng)就使所有延伸報警箱發(fā)出聲光報警信號。報警系統(tǒng)發(fā)出失職報警后，只能在集中控制室進行消聲，復位3min計時器后才能撤消失職報警。8.失職報警值班呼叫功能主要用于輪機員交接班時進行信號聯(lián)絡。例如，大管輪與三管輪進行交接班時，大管輪只要在集控室把“值班選擇”指向“三管輪”位置即可。這樣，系統(tǒng)就會撤消大管輪的值班信號，而向駕駛臺、公共場所和三管輪住所的延伸報警發(fā)出三管輪值班呼叫聲響信號，值班指示燈閃光。應答后，報警聲消失，值班指示燈從閃光轉為平光，表示三管輪進入值班狀態(tài)。以后，監(jiān)視系統(tǒng)會把報警信號傳送到三管輪住所的延伸報警箱，而不再送到大管輪處。9.值班呼叫在集中控制室的操縱臺上，一般都設有試燈按鈕和功能測試按鈕。按試燈按鈕，所有指示燈都要亮，不亮的指示燈需要換新。按功能測試按鈕，所有監(jiān)視點均進入報警狀態(tài)，否則，未報警的監(jiān)視點表示相應監(jiān)視通道有故障。測試功能可協(xié)助進行故障定位。10.測試功能監(jiān)視報警系統(tǒng)正常工作的前提是系統(tǒng)本身沒有故障。為了確保監(jiān)視報警系統(tǒng)本身的工作可靠性，對諸如輸入通道、電源電壓和保險絲等重要環(huán)節(jié)，應具有自動監(jiān)測功能。出現(xiàn)異常時，系統(tǒng)將自動發(fā)出相應的系統(tǒng)故障報警。11.自檢功能要使監(jiān)視系統(tǒng)在全船失電的情況下能正常工作，就必須配備相應的備用電源。在主電源失壓或欠壓時，系統(tǒng)能自動啟用備用電源，實現(xiàn)不間斷供電。12.備用電源的自動投入一、火警探測器火警探測器是火警報警系統(tǒng)的檢測單元，它是根據(jù)火災前兆的物理現(xiàn)象，如冒煙、發(fā)熱等制成不同類型的探測器，船上常用的探測器有感溫式和感煙式兩類。1.感溫式火警探測器感溫式火警探測器主要用于船上住室、走廊和控制室等艙室較小場所的火警探測。感溫式探測器可分為定溫式和溫升式兩種。第六節(jié)火警報警系統(tǒng)（1）定溫式火警探測器它是根據(jù)監(jiān)視點的溫度達到火警設定值時發(fā)出火警。該火警探測器常用低熔點的金屬絲或膨脹系數(shù)不同的雙金屬片制成，如圖6-36（a）、（b）所示。發(fā)生火災時，溫度將會升高，當溫度達到火警設定值時，金屬絲被熔斷或者雙金屬片受熱彎曲使觸點斷開，從而發(fā)出火警信號。規(guī)范規(guī)定，在溫度升高速率小于1℃/min時，對溫度低于54℃探測器不動作，而在溫度達到78℃之前必須動作，因此定溫式火警探測器的火警設定值整定在70℃左右。

（2）溫升式火警探測器它是根據(jù)監(jiān)視點的溫度升高變化率大小來探測火情，當溫度升高變化率超過5.5℃