主机气动控制系统实训室建设研究

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、 《轮机自动化》课程主机控制系统实训室建设必要性根据国际海事组织 <

船舶主机气动控制系统是 (<轮机 自动化 课程大纲中最重要的教学与培训的内容之-，气动阀件在各种类型的主机气动邑系统中应用最广泛，气动控制系统对船舶主机的操纵性、安全可靠性和经济性方面起着至关重要的作用。船舶主机气动控制系统是船舶主机的控制中枢，无论是在电动遥控系统，还是在微机邑系统/PLC 邑系统 ，都是其重要的组成部分。它的故障往往造成主机的突然停车而导致船舶失控，或使得船舶主机无法启动而滞留港口，给航运企业造成巨大的经济损失和人员的伤亡事故。造成主机控制系统故障的原因往往是轮机管理人员对控制系统各气动阀件的功能缺乏足够的认识，对控制系统缺乏正确的维护保养，以及对故障的处理能力较差等诸多因素。同时船舶主机气动控制系统具有多样性和复杂性 ，是轮机管理中的重点和难点之- ，也是船舶轮机管理员在管理方面普遍存在的薄弱环节。

二、《轮机自动化》课程主机气动控制实训系统的现状轮机 自动化》课程是轮机专业的骨干课程，从 20世纪 60年代初设置这门课以来，各航海类院校为了满足科学技术的迅速发展，特别是满足无人机舱船舶的管理与控制的要求，在教学实施中，无论是从教材内容还是教学方法、教学手段等方面都在进行改革，如上海海事大学、集美大学、青岛船员学院、广州航海专科学校。然而教材内容的改革，通常是从教材建设开始，以往的自动化教材 ，有许多是把过去的教材内容进行不同的章节重新编排和整合，是原教学内容的拼盘，缺乏系统性 ，导致部分教材的内容逻辑关系发生颠倒 ，或者更有甚者将 自动化专业的学生该学的内容编到轮机管理教材中来，断章取义 ，结果是教师也没有去讲，学生没有去阅读，这部分内容实际上是虚设，而且大多数的教材从编写的风格、举出的范例、习题等都有着惊人的相似。上述现象制约了 轮机自动化 课程教学效果。尤其是主机气动控制部分，其教学和培训，仅重视主机邑系统工作原理和功能的介绍，重视微机式邑系统和理论知识的学习。通过课件开发，动画演示及影像资料、参观实船的自动化机舱、轮机模拟器训练等现代化教学手段，来提高轮机人员 自动化业务水平。但是，主机气动控制系统难以通过课件展示教学手段进行教学；气动控制专业知识的学习与实操技能存在很大的滞后性和局限性。

目前，国内关于气动控制系统方面缺少实操训练和评估的内容；主机气动控制系统中出现的问题及各种气动阀件的功能判断、检查和维修，轮机员大多仅靠经验来判断，缺少科学、合理、定量的检测方法，难以做出正确的故障判断、检修和调试，甚至于人为地扩大故障及检修范围，增加维修成本，拖延解决问题的时间，造成船期延误或因某些参数调整不精确而为主机运行留下了安全隐患。

国外关于船舶主机控制系统是由专业的设计公司针对某种机型专门配套研发的。在船舶交付客户使用时，设计公司虽然对管理、维护人员进行培训，但仅仅达到可以操作的目的，管理维护人员对控制系统缺乏实物感认知，动手操作能力欠缺。当设备出现故障时缺乏分析、排查和解决问题的能力。因此对船舶航行安全、运营成本造成不必要的损失。而国内船舶主机控制系统，则由柴油机厂家根据柴油机机型自行设计生产，国内的船舶主机控制系统缺乏通用性和规律性，自动化程度相对较低。这就造成船舶轮机员劳动强度加大，增加劳动成本，并且当发生故障时出现对柴油机厂家依赖性强等-系列问题 。

三、建设内容及方案在实训室的条件下，模仿船舶主机气动控制系统实现对推进系统的实时控制与系统功能故障诊断，将船舶主机气动收稿日期：2012-1 1-12作者简介：吴艳茹 (1967-)，女，天津海运职业学院副教授，主要从事海上专业的教育教学研究。

1 14 中 国 水 运 第 13卷控制系统基本理论学习和实操技能培养相结合，紧跟国内外气动控制技术的最新发展方向，以现代化船舶典型的主机气动控制系统为例，采用系统集成化、功能拈化技术，将控制系统的工作原理、基本环节、性能特点、典型结构以及各环节之间的联系，进行详细地设计及实训系统故障诊断功能与维修技术的研发，通过开发实训系统 ，结合交通部国家海事局的 1 1规则l、教育部 交通运输部关于进-步提高 (教高 20123号)及教育部关于全面提高高等职业教育教学质量的若干意见 (教高 I2006]16号)有关规定，根据技术领域和职业岗位 (群)的任职要求，参照交通部海事局对轮机人员的职业资格标准，改革轮机自动化主机气动控制部分的教学内容。最终形成任务驱动、项 目导向、适合教育规律独具特色的实训室-发和完善课程多媒体课件工作。设计方案及功能如框图。

操纵台 广爿气动逻辑控制箱F二：；l指示显示报警l -J 个 连钺控制 撞制执行- 辩l 单元 I操纵联tl-#1 l 、 篙II安全保 护控制 l -图 1 设计方案功能框图其元件构成及作用如下表 1。

表 1 各单元的元件组成及作用单元明细 元件构成 作用指示显示单元组成指示显示报警单元报警单元组成车钟发今器换向操作手柄操纵联络控制单元启动/停车、加速手柄压 力联 锁控 制安全保护控制单元(PLC控制 ) 转速联锁控制温度联锁控制气动逻辑控制单元启动逻辑回路单元换 向与 制动 逻辑 回路转速与自荷的控制和转速限制回路限制回路开关量运行状态指示灯和模拟量运行参数显示仪表运行状态故障声光报警指示灯和蜂呜器发送正/倒车转向和车速车令根据车令执行换向操作根据车令实现对电力推进 系统的实时控制模拟主机滑油低压停车模拟主机飞车停车模拟主机排烟温度过高自动降速(1)主 启动 逻辑 回路(2)重复启动逻辑回路(3)重 启动 逻辑 回路(4)慢转启动逻辑回路(1)换向逻辑回路(2)制动逻辑回路(1)加速速率限制(2)程序 负荷限制(3)临界转速回避转速控制与 负 (1)转速设定环节 (电/气转换器实现转速与 荷的控 荷限制回路 P/U的设定转速控制 )制和限制回路 (PLC取代调 (2)低速限制和高速限制环节速器控制 ) (3)扫气压力itt，l和转矩限制环节电源 220v交流；24v直流主机备车设定满足备车所需条件单元电气控制单元气动 系统 电气联锁单元控制执行单元连锁，保障安全电动推进 系统四、结束语通过实训室的建设可达到的效果如下：(1)通过在主机气动控制实训系统实训室进行技能训练教学，可以为国内外培养-批具有专业化程度高、动手操作能力强的船舶主机控制系统的专业技术人才，解决我国船舶主机控制系统领域高级人才匮乏的难题。

(2)主机气动控制实训系统实训室，将填补国内气动控制系统实训室的空白，开发轮机员在气动控制系统方面的实操培训和评估内容 ，使教材内容不仅与实际相符，而