船舶閥門遙控系統(tǒng)電氣設(shè)計優(yōu)化與實踐

胡勇

摘要：閥門遙控系統(tǒng)由液壓驅(qū)動、電液驅(qū)動、氣動驅(qū)動和電氣驅(qū)動驅(qū)動，其中液壓驅(qū)動和電液驅(qū)動在船用閥門遙控領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛。船舶遙控系統(tǒng)可以控制管道上的閥門狀態(tài)、閥門開啟顯示和報警，保證壓載水等系統(tǒng)功能的正常運行。

關(guān)鍵詞：船舶閥門;遙控系統(tǒng);電氣設(shè)計;優(yōu)化實踐;

船舶閥門遙控系統(tǒng)中分散閥門集中控制的實現(xiàn)，大大減少了船員的勞動強度，已廣泛應(yīng)用于需要對管道閥門進行遠(yuǎn)程操縱和控制的場合。壓載水系統(tǒng)、艙底水系統(tǒng)和水消防系統(tǒng)等船舶系統(tǒng)中遙控閥數(shù)量眾多，在船舶電氣設(shè)計三維建模過程中，由于遙控閥安裝在管系中位置的不確定性，遙控閥在電氣模型中的定位會出現(xiàn)難點。

一、閥門遙控系統(tǒng)電氣詳細(xì)設(shè)計

根據(jù)設(shè)計需要，閥門遙控電氣系統(tǒng)中采用4只遙控閥箱實現(xiàn)對上述遙控閥的供電及控制。在電氣詳細(xì)設(shè)計圖紙中，通常根據(jù)遙控閥箱設(shè)備代號對全船遙控閥編號。例如：1#遙控閥箱控制全船壓載水系統(tǒng)遙控閥，則將全船壓載水系統(tǒng)43只遙控閥分別編號為1V1，1V2，1V3，1V4，…;2#遙控閥箱控制機艙艙底水系統(tǒng)和全船艙底疏排水系統(tǒng)的遙控閥，則將機艙艙底水系統(tǒng)12只遙控閥與全船艙底疏排水系統(tǒng)12只遙控閥分別編號為2V1，2V2，2V3，2V4，…等。輪機專業(yè)根據(jù)系統(tǒng)對全船閥件進行編號，而實際設(shè)計中只有部分閥件是需要進行遙控操作的，電氣專業(yè)僅對需要遙控操作的閥件進行編號。可見，輪機與電氣原理圖紙對同一個遙控閥的設(shè)備代號定義是不一致的。電氣專業(yè)需要根據(jù)相關(guān)圖紙找出輪機遙控閥與電氣遙控閥的對應(yīng)關(guān)系（例如：WBV12對應(yīng)2V22），然后在SPD電氣模型中將電氣原理定義的遙控閥2V22布置在與輪機模型中遙控閥WBV12三維坐標(biāo)相同位置上。

二、船舶閥門遙控系統(tǒng)

船舶閥門遙控系統(tǒng)一般由閥門、閥門驅(qū)動裝置、遙控系統(tǒng)、應(yīng)急操作裝置、閥門位置指示和動力源等組成。按照驅(qū)動頭動力來源，分為液壓式、氣動式和電動式3類，其中液壓式應(yīng)用最廣泛。液壓式閥門遙控系統(tǒng)由液壓動力單元、控制指示單元、電磁閥箱、執(zhí)行單元和應(yīng)急操作單元組成。（1）液壓動力單元的液壓泵站為系統(tǒng)提供動力源;（2）控制單元包括遠(yuǎn)程控制板和現(xiàn)場控制板，遠(yuǎn)程控制板安裝在控制室的控制臺上，并配有模擬管系圖顯示閥門和閥位的狀態(tài)，從而使用戶能更直觀地了解系統(tǒng)運行情況并方便控制，對于選擇遠(yuǎn)程操作控制的分散閥，也可由現(xiàn)場控制板控制;（3）電磁閥箱接受由控制臺發(fā)出的控制信號或由計算機系統(tǒng)發(fā)出的指令;（4）執(zhí)行單元包括液壓驅(qū)動器和閥。液壓驅(qū)動器是被安裝在閥體上且由電磁閥控制的執(zhí)行器件;（5）應(yīng)急操作單元通過便攜式手動泵或固定式手動泵操作驅(qū)動器。

三、基于SPD軟件的遙控閥電氣設(shè)計建模應(yīng)用實例

目前，在電氣詳細(xì)設(shè)計建模過程中，對外專業(yè)設(shè)備通常采用額外建立電纜連接點的方法來完成對電氣接口的定義。以某船遙控閥為例，其建模過程分析如下：在設(shè)備小樣中新建一個“小球”，小樣名稱為外專業(yè)接口，在“小球”上添加一個電纜連接點，然后對遙控閥進行部件定義和原理定義;當(dāng)生產(chǎn)設(shè)計人員將“小球”布置到SPD電氣模型中，電纜通道連接至“小球”的電纜連接點處時，即可完成設(shè)備的電纜布置和預(yù)估電纜長度。然后，根據(jù)相關(guān)圖紙，進行設(shè)備原理定義。這樣在SPD軟件中創(chuàng)建了一條電氣設(shè)備原理即海水閥2V22，對應(yīng)設(shè)備小樣為一個小球。電氣生產(chǎn)設(shè)計在電氣模型中引用輪機模型，根據(jù)其設(shè)備名稱及輪機閥號（WB-V12）在輪機模型中找到相應(yīng)閥的安裝位置，然后在電氣模型中將海水閥2V22對應(yīng)的小球布置在遙控閥WB-V12的坐標(biāo)位置，完成電氣設(shè)備的布置過程。外專業(yè)設(shè)備采用額外建立電纜連接點的方法進行電氣原理建模存在如下弊端：（1）電氣生產(chǎn)設(shè)計工作量大，設(shè)計周期長。以某船為例，生產(chǎn)設(shè)計人員需要先根據(jù)相關(guān)圖紙找到電氣與輪機閥件的對應(yīng)關(guān)系，然后根據(jù)輪機專業(yè)的遙控閥代號找到其在輪機模型中的布置位置，最后將電氣原理定義的小球布置到相應(yīng)閥件的電纜連接處，操作過程比較繁瑣;（2）遙控閥位置變化后，小球位置不會隨之改變，如果專業(yè)間協(xié)調(diào)不到位，則容易出現(xiàn)位置偏差，從而導(dǎo)致主干電纜布置、敷設(shè)和長度產(chǎn)生誤差，造成電纜、電纜安裝附件浪費和返工。

四、閥門遙控系統(tǒng)電氣設(shè)計的優(yōu)化

對采用上述方法建模在實際應(yīng)用過程中存在的問題，提出改進遙控閥的電氣詳細(xì)設(shè)計建模方法，通過采用在輪機專業(yè)的閥小樣上添加電纜連接點，實現(xiàn)電氣詳細(xì)設(shè)計中遙控閥的建模。

1.采用在輪機閥件上添加電纜連接點。新建輪機專業(yè)閥的小樣時，在電氣接口處添加電纜連接點，閥布置到輪機模型后，通過讀取輪機模型，檢索并列出其中含電纜連接點的模型，新建一條電氣設(shè)備原理。

2.改進效果。采用該方法進行遙控閥的電氣原理定義，電氣原理建模時不需要額外建立閥的電氣設(shè)備小樣和進行部件定義，簡化了電氣原理建模過程，減少電氣生產(chǎn)設(shè)計工作量，避免繁瑣的查找過程。當(dāng)輪機專業(yè)將遙控閥布置到輪機模型后，電氣人員只需在電氣模型的設(shè)備樹中選中某遙控閥然后選擇直接布置，該遙控閥在電氣模型中就自動布置在與輪機模型相同的位置上。最重要的是，當(dāng)輪機模型中遙控閥的位置變化后，電氣生產(chǎn)設(shè)計只需通過更新輪機和電氣模型即可完成相應(yīng)的遙控閥的位置更新。

3.優(yōu)化建議。針對以上分析，對閥門遙控系統(tǒng)電氣詳細(xì)設(shè)計提出如下建議：（1）采用“貼小球”的方法建立遙控閥的設(shè)備原理時，在電氣專業(yè)閥門遙控系統(tǒng)工作圖中標(biāo)出與輪機專業(yè)的閥號對應(yīng)關(guān)系，減少生產(chǎn)設(shè)計的查找時間、縮短生產(chǎn)設(shè)計周期，同時也便于電氣原理設(shè)計核對圖紙及設(shè)備資料。（2）采用“貼小球”的方法建立遙控閥的設(shè)備原理后，在電氣模型中布置遙控閥設(shè)備時，可在已完成設(shè)備布置的輪機模型中導(dǎo)出管子閥件匯總表，根據(jù)輪機與電氣專業(yè)閥號對照關(guān)系，通過查看其設(shè)備屬性，在設(shè)備屬性中輸入相應(yīng)的三維坐標(biāo)。采用該方法布置設(shè)備將更簡潔，減少查找時間，設(shè)備布置的準(zhǔn)確性更高。

總之，采用船舶閥門遙控系統(tǒng).能充分發(fā)揮分散控制與集中遙控各自的優(yōu)勢?？梢詷O大地提高船舶控制系統(tǒng)的自動化，以便實現(xiàn)閥門及時、有效、可靠和快捷的遠(yuǎn)距離遙控。對船舶的安全航行具有很高的應(yīng)用價值。通過對以往遙控閥設(shè)備建模及布置過程的分析，給出閥門遙控系統(tǒng)電氣原理建模的思路和方法，解決了遙控閥在電氣模型中定位的難點。

參考文獻：

〔1〕劉光萍.淺談船舶閥門遙控系統(tǒng)電氣設(shè)計優(yōu)化與實踐.2017.

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