淺析“育鯤”輪調(diào)距槳系統(tǒng)控制原理及螺距調(diào)節(jié)故障分析

1、<p><b>　　大連海事大學(xué)</b></p><p><b>　　畢 業(yè) 論 文</b></p><p>　　二 ○ 一 一 年 五 月</p><p>　　淺析“育鯤”輪調(diào)距槳系統(tǒng)控制原理及螺距調(diào)節(jié)故障分析</p><p>　　專業(yè)班級： 輪機07-12班</p>

2、<p>　　姓 名： 宋洋</p><p><b>　　指導(dǎo)教師：</b></p><p><b>　　輪機工程學(xué)院</b></p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　首先,本文介紹了調(diào)距槳的組成。其次，針對“育鯤”輪調(diào)距槳（C

3、PP）液壓系統(tǒng)和一些電控系統(tǒng)的工作原理進行分析，對“育鯤”輪在本人實習(xí)期間調(diào)距槳出現(xiàn)的螺距調(diào)節(jié)故障進行分析。此外還對CPP液壓系統(tǒng)的油泵啟動方式進行了探究實驗。最后，介紹螺距角調(diào)節(jié)故障的解決方案，即機械螺距角校對，電螺距角的校對和一些影響螺距角的其他參數(shù)的調(diào)節(jié),力求對此類問題的解決能有所幫助。</p><p>　　關(guān)鍵詞：調(diào)距槳；液壓系統(tǒng)；電控系統(tǒng)；監(jiān)控設(shè)備；螺距校對</p><p>&l

4、t;b>　　Abstract</b></p><p>　　Firstly,this thesis introduced the construction of the Controllable Pitch Propeller.Secondly,this thesis analysis the principle of hydraulic controls system and electrica

5、lly controls system of "YU KUN",and analysis reasons of propeller controls malfunctions of CPP in the practice period.In addition this thesis introduced exploration test the start mode of pump of CPP system.Fin

6、ally this thesis introduced methods to solve propeller controls malfunctions of CPP,they are adjustment of hydraulic sys</p><p>　　KEYWORDS：CPP；hydraulic system;electrically controls system;monitoring equipme

7、nt;adjustment of propeller pitch</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　前言</b></p><p>　　1.調(diào)距槳的組成及系統(tǒng)</p><p><b>　　1.1 調(diào)距槳部分</b></p>

8、<p>　　1.2 調(diào)距槳的軸系</p><p>　　1.3 調(diào)距槳的調(diào)距機構(gòu)</p><p>　　1.4 調(diào)距槳的液壓伺服系統(tǒng)</p><p>　　1.5 調(diào)距槳的操縱系統(tǒng)</p><p>　　2.調(diào)距槳的控制和指示系統(tǒng)工作原理</p><p>　　2.1 調(diào)距槳液壓調(diào)距伺服機構(gòu)原理</p>

9、<p>　　2.2 調(diào)距槳的電控螺距系統(tǒng)</p><p>　　2.3 調(diào)距槳的零位調(diào)節(jié)系統(tǒng)</p><p>　　調(diào)距槳監(jiān)控系統(tǒng)組成及設(shè)定參數(shù)測試</p><p>　　3.1壓力控制器及壓力傳感器</p><p>　　3.2溫度傳感器(Pt100)</p><p><b>　　3.3液位傳感器<

10、;/b></p><p><b>　　3.4流量傳感器</b></p><p>　　“育鯤”輪CPP裝置螺距調(diào)節(jié)故障分析及解決方案</p><p>　　4.1 調(diào)距槳螺距的校對</p><p>　　4.11調(diào)距槳機械螺距角的校對</p><p>　　4.12調(diào)距槳電螺距角的校對</p&

11、gt;<p>　　4.2調(diào)距槳一些其他參數(shù)的調(diào)節(jié)</p><p><b>　　5.結(jié)語</b></p><p>　　淺析“育鯤”輪調(diào)距槳系統(tǒng)控制原理</p><p><b>　　及其故障分析</b></p><p><b>　　前言</b></p>

12、<p>　　自螺旋槳誕生以來，以其較高的效率，良好的穩(wěn)定性和更高的推進性能成為了現(xiàn)如今船舶的主要推進設(shè)備，隨著航運界的不斷發(fā)展，世界能源的不斷消耗，對船舶的經(jīng)濟性提出了更高的要求，一個螺旋槳的優(yōu)劣將直接影響到船舶的綜合性能。傳統(tǒng)的船舶螺旋槳是定距槳，螺旋槳的最大效率可達７０％左右，損失的３０％可分成三部分，其中ｌＯ％是由于動量損失，１０％是由于摩擦，其余１０％則是由于螺旋槳尾流轉(zhuǎn)動。改變推進器的形式，則可以改變各類能量的損失，

13、而定距槳不能滿足在不同負荷下達到全功率。為此通過改變螺距來適應(yīng)不同負荷，挺高螺旋槳效率和船舶機動性能的螺旋槳——調(diào)距槳誕生了。通過操縱操縱桿，電液伺服控制系統(tǒng)通過配油機構(gòu)，將方向和油量都受控制的高壓油輸入到位于螺旋槳槳榖中的伺服油缸，并通過專葉機構(gòu)，驅(qū)動槳葉，在全正車和倒車范圍內(nèi)，無級調(diào)節(jié)螺距角。</p><p>　　隨著可調(diào)距槳推進裝置的廣泛應(yīng)用，第一艘由我國自行開發(fā)設(shè)計、目前世界上最先進的專用遠洋教學(xué)實習(xí)船—

14、—“育鯤＂輪就采用了控制系統(tǒng)是ＭＡＮ的Alphatronic2000，ＭＡＮ公司的ＶＢＳ系列調(diào)距槳。實習(xí)船為培養(yǎng)學(xué)生對調(diào)距槳的操作與管理提供了一個良好的實踐平臺。</p><p>　　1.調(diào)距槳的組成及系統(tǒng)</p><p>　　“育鯤”輪采用MAN公司生產(chǎn)的VBS980調(diào)距槳，控制系統(tǒng)是Alphatronic2000，其主要由五部分組成：調(diào)距槳部分，軸系部分，調(diào)距機構(gòu)部分，液壓伺服系統(tǒng)部分

15、和操縱系統(tǒng)部分。</p><p><b>　　1.1調(diào)距槳部分</b></p><p>　　調(diào)距槳是整個調(diào)距槳裝置的重要組成部分，如圖，它主要由槳葉，槳榖和槳榖內(nèi)部的轉(zhuǎn)動葉機構(gòu)機構(gòu)組成。調(diào)距槳槳葉根部由于受葉根法蘭尺寸限制和固定螺栓布置的影響,調(diào)距槳的槳葉較定距槳槳葉葉根剖面寬度較小，為保證根部強度，葉根厚度相應(yīng)增加，這使得槳葉易產(chǎn)生空泡腐蝕。調(diào)距槳的轂徑比d／D比定

16、距槳大，因此在相同的設(shè)計工況下，調(diào)距槳的效率比定距槳的低1～3％。調(diào)距槳的槳榖還安裝有防腐鋅片和密封裝置，內(nèi)部裝有動力活塞，十字頭和反饋機構(gòu)。轉(zhuǎn)動葉機構(gòu)的作用是將十字頭的往復(fù)運動轉(zhuǎn)變?yōu)榍幕剞D(zhuǎn)運動，曲柄再帶動槳葉旋轉(zhuǎn)，由此即可實現(xiàn)螺旋槳螺距的調(diào)節(jié)。</p><p>　　圖1-1，調(diào)距槳部分結(jié)構(gòu)圖</p><p><b>　　1.2調(diào)距槳的軸系</b></p&g

17、t;<p>　　調(diào)距槳與軸系相連，傳動軸的首段通過聯(lián)軸器與中間軸和主機動力相連。它不僅有將主機動力傳給螺旋槳，同時還作為螺旋槳液壓油的進回油通道，它一般由螺旋槳軸和配油軸組成，兩者用套筒連接，當(dāng)伺服動力油缸位于槳后部時，為了引進和排出液壓油將軸而做成中空，配油軸可向輸油管和輸油管與螺旋槳軸之間的環(huán)形通道供油，分別送到動力活塞的艉部和艏部，來推動活塞向艏部或艉部移動。</p><p>　　軸系的潤滑采

18、用高置油箱潤滑,尾軸封和槳榖里的機械設(shè)備都是由該潤滑系統(tǒng)潤滑的，在第一次注油或者是將油放掉后再注油，應(yīng)該通過槳榖中的螺旋塞的小孔直接注入槳榖中，注滿滑油。</p><p>　　1.3調(diào)距槳的調(diào)距機構(gòu)</p><p>　　調(diào)距機構(gòu)主要由：伺服油缸，伺服活塞，配油器，槳葉定位和反饋裝置及一些附屬設(shè)備組成，如圖1-2所示，當(dāng)指令信號發(fā)出，從船舶遙控控制屏上的操縱桿傳遞到液壓控制單元中的控制箱中，

19、該控制箱是一個比例微分控制裝置，調(diào)節(jié)器作用在閥上，使閥移動，閥的動作將液壓油通過配油器進入伺服動力油缸，推動伺服活塞的運動，從而帶動槳葉運動，伺服活塞的運動還會帶動反饋桿的運動，使產(chǎn)生一個電壓信號，用于指示螺距和反饋信號，調(diào)解器收到一個反饋信號，并與指令信號相比較，同時控制閥的動作，若不相等，則調(diào)距過程會繼續(xù)直到信號相等。</p><p>　　穩(wěn)距的方式有兩種，一種是動態(tài)穩(wěn)距，依靠反饋裝置，一旦發(fā)現(xiàn)螺距偏離指定螺

20、距，系統(tǒng)就會自動調(diào)節(jié)，使螺距保持在設(shè)定值。一種是靜態(tài)穩(wěn)距，是利用液體的不可壓縮性，密封伺服油缸的方法來實現(xiàn)。</p><p>　　圖1-2螺距控制系統(tǒng)</p><p>　　1.4調(diào)距槳的液壓伺服系統(tǒng)</p><p>　　液壓伺服系統(tǒng)主要由油泵、控制閥、油箱和管件組成。在“育鯤”上這些設(shè)備主要集中在液壓控制單元上，如圖1-3，液壓控制單元是一個類似油柜的裝置，裝有兩臺

21、液壓泵，它通過螺旋槳軸和伺服油管向伺服活塞提供足夠壓力的液壓油。液壓油從油泵出來通過7,8,21。</p><p>　　閥21是安全閥，當(dāng)系統(tǒng)壓力超過設(shè)定值時，就會將油泄放至回油柜。液壓油由閥7控制，并通過在螺旋槳軸前端的先導(dǎo)單向閥進入伺服油缸。閥7帶有兩個PD調(diào)節(jié)器控制的電磁閥，通過按下電磁閥后面的按鈕可以對螺距實行人工操作。</p><p>　　雙向止回閥22是根據(jù)A管或B管的壓力而動

22、作的。壓力傳導(dǎo)至閥8。液壓油通過閥8和閥7上的T型門進入冷卻器，回油通過冷卻器回流閥13和濾器12，回到油柜。</p><p>　　1.5調(diào)距槳的操縱系統(tǒng)</p><p>　　調(diào)距槳的控制系統(tǒng)主要由操縱臺、控制和指示系統(tǒng)組成。操縱臺用來下達螺距指令和顯示螺距使用?？刂坪椭甘鞠到y(tǒng)又包括液壓控制系統(tǒng)和電控制系統(tǒng)。在聯(lián)合控制時，轉(zhuǎn)動遙控操縱手柄時，能同時改變螺距和主機轉(zhuǎn)速，系統(tǒng)中有附屬于此系統(tǒng)的

23、遙控伺服機構(gòu)、信號發(fā)送、接收和指示機構(gòu)等。同時調(diào)距槳操控系統(tǒng)還提供了手動操控螺距系統(tǒng)，用以遙控系統(tǒng)失靈時使用。</p><p>　　2 調(diào)距槳的控制和指示系統(tǒng)工作原理</p><p>　　調(diào)距槳的控制和指示主要由液壓伺服系統(tǒng)和電控系統(tǒng)組成，包括螺距的調(diào)節(jié)與指示，本章著重分析液壓伺服系統(tǒng)和電控系統(tǒng)的工作原理，同時引入機械螺距角與電螺距角的調(diào)節(jié)和校對，為螺距調(diào)節(jié)及指示的故障分析提供理論依據(jù)。&

24、lt;/p><p>　　2.1調(diào)距槳的液壓伺服系統(tǒng)工作原理</p><p>　　“育鯤”輪調(diào)距槳液壓伺服機構(gòu)原理如圖2-1所示，調(diào)距槳液壓伺服系統(tǒng)的調(diào)節(jié)分為調(diào)距工況和穩(wěn)距工況。</p><p>　　調(diào)距工況：下面以駕駛臺發(fā)出“前進”指令為例介紹螺距的調(diào)節(jié)過程，螺距指令發(fā)出后到達伺服控制箱2，經(jīng)PD調(diào)節(jié)器將信號送至比例調(diào)節(jié)閥7，使其左位有電，閥工作在左位。這時油泵28啟動

25、，油柜14中的液壓油經(jīng)吸油濾器29，止回閥13至壓力濾器20，通過閥7的左位，配油環(huán)送至伺服活塞的左側(cè)，右側(cè)的液壓油經(jīng)閥7左位，液壓冷卻器，單向閥13回到油柜14，由此推動伺服活塞向右移動，同時帶動轉(zhuǎn)葉機構(gòu)，改變槳葉角度。伺服活塞活塞桿5的移動位移通過變送器3輸出反饋信號，該信號與指令信號相比較，確定螺距是否達到了要求。同時活塞活塞桿5的移動位移還通過位置變送器4至螺距顯示系統(tǒng)。由此完成了螺距調(diào)節(jié)。</p><p&g

26、t;　　“后退”指令與“前進”指令相似，比例調(diào)節(jié)閥7工作于右位，在此不再贅述。</p><p>　　穩(wěn)距工況：當(dāng)變送器3輸出的反饋信號與輸入信號相等時調(diào)距過程完成，液壓油經(jīng)濾器29，油泵18，單向閥13到比例調(diào)節(jié)閥7，比例調(diào)節(jié)閥7的電磁閥失電，回到中位，這時伺服油壓調(diào)節(jié)閥8的外控油口的壓力大于彈簧的設(shè)定壓力，伺服油壓調(diào)節(jié)閥開啟，液壓油經(jīng)伺服油壓調(diào)節(jié)閥8，液壓冷卻器15和濾器12，直接回到油箱。液壓鎖23關(guān)閉，通過

27、液壓油的不可壓縮性，使螺距固定在原有位置，這種方法又稱靜態(tài)穩(wěn)距。</p><p>　　液壓伺服系統(tǒng)主要元件介紹：</p><p>　　配油器：配油器是將液壓油送入和排出的分配裝置，“育鯤”輪的配油器是以全浮動形式安裝在連接法蘭上的，一個銷將其連接到船體上以防止其轉(zhuǎn)動，所有與配油環(huán)相連的管路必須用柔性接頭以使其隨傳動軸運動。在配油環(huán)的底部還有一根直通泄油柜的泄放管，一旦配油環(huán)中液壓油過多時，

28、多余的液壓油可以通過這根管路流到泄放柜。</p><p>　　比例調(diào)節(jié)閥：是一個三位四通電磁閥，當(dāng)螺距指令到達伺服控制箱內(nèi)，發(fā)出“前進”或者“后退”的指令，使閥工作于左位或右位，同時控制液壓油的進入或排出。閥右移，P與B，T與A相通，使伺服動力活塞左側(cè)進油，右側(cè)排油。閥左移，P與A，T與B相通，伺服活塞右側(cè)進油左側(cè)排油。當(dāng)電磁閥失電使，閥回到中位，比例調(diào)節(jié)閥的中位機能是Y型，A,B與T口阻尼接通。</p&g

29、t;<p>　　伺服油壓調(diào)節(jié)閥：伺服油壓調(diào)節(jié)閥主要作用是調(diào)節(jié)系統(tǒng)油壓，使系統(tǒng)不操縱時的油壓較低，操作時系統(tǒng)油壓隨負荷的增加而增加，從而節(jié)省能量，當(dāng)不進行螺距調(diào)節(jié)時，伺服油壓調(diào)節(jié)閥將比例調(diào)節(jié)閥前的壓力設(shè)定在一個較低值，當(dāng)進行螺距調(diào)節(jié)時，無論比例調(diào)節(jié)閥工作于左位還是右位，，雙向止回閥都會將管路中的油壓傳遞到伺服油壓調(diào)節(jié)閥的壓力控制端，使其設(shè)定壓了隨負荷的升高而升高。</p><p>　　油泵：“育鯤”輪

30、液壓伺服系統(tǒng)配備兩臺油泵，在正常工作工況下只有一臺泵工作，另一臺泵作為輔助用泵。</p><p>　　啟動方式探究性實驗：在港期間，我們對油泵的啟動方式進行了探究實驗，首先對調(diào)距槳進行了突加突減螺距實驗，對其油壓，油溫和螺距等參數(shù)進行觀察，發(fā)現(xiàn)一般輔助泵在油壓高于2.0MP，螺距變化很大時啟動，分析油泵的啟動與系統(tǒng)油壓無關(guān)，因為油泵應(yīng)該在系統(tǒng)油壓不足時啟動，而實驗中油壓高于設(shè)定值，顯然不是油壓控制，而是螺距控制，

31、在螺距變化較大時，輔助泵才會啟動，為此我又查了關(guān)于調(diào)距槳的說明書，調(diào)距槳伺服系統(tǒng)輔助油泵的啟動是在螺距指令與反饋指令之間相差15%~20%總變化量的時候啟動，并持續(xù)運行至少5分鐘。</p><p>　　圖2-1 育鯤輪CPP液壓伺服系統(tǒng)原理圖</p><p>　　1-止回閥；2-伺服控制箱；3-位置變送器；4-位置變送器；5-活塞桿；6-配油環(huán)；7-比例調(diào)節(jié)閥；8-伺服油壓力調(diào)節(jié)閥；9-

32、伺服活塞；10-濾器；11-伺服油缸；12-濾器；13-止回閥；14-液壓油柜；15-液壓冷卻器；20-壓力濾器；21-安全閥；22-雙止回閥；23-液壓鎖；24-配油環(huán)泄放管；25-柔性接頭；26-液壓單元；27-輸送泵；28-電動伺服油泵；29-濾器；30-泄放油柜＿置于配油環(huán)下；31-濾器（名義精度）；32-閥EP／ER用于緊急運行；A-伺服油-后退；B-伺服油-前進；C1-冷卻水進口；C2-冷卻水出口；S1-泄油柜透氣；<

33、/p><p>　　S2-輸送泵進動力單元；S3-泄放口；S5-油盤泄放；S6-系統(tǒng)油進入／透氣；S7-備用接口；S8-透氣；S9-探測；EP-應(yīng)急動力油；ER-應(yīng)急回油；TI54-溫度計0—120℃；PI55-壓力表0-100bar；LAL49-液位報警；LSL52-液位低地位開關(guān)；LSH52-液位高位開關(guān)；LAH52-液位高位報警；PSL57-壓力低開關(guān)；PAH53-壓力高報警；PAL55-壓力低報警；PAL59壓

34、力低報警；TAH54-溫度高報警；M、MA、MB、MC、MF、MP、MT-測量點 </p><p>　　2.2 調(diào)距槳的電控螺距系統(tǒng)</p><p>　　在這里我將電控系統(tǒng)主要分為螺距的傳輸與顯示和螺距的調(diào)節(jié)兩個部分，螺距的傳輸與顯示是依靠裝在螺旋槳軸上的傳感器和轉(zhuǎn)換器來實現(xiàn)的。在“育鯤”輪螺旋槳控制系統(tǒng)中，有三個傳感器裝在螺旋槳軸上，如圖2-2，其中B40是用來測定轉(zhuǎn)速的同步脈沖發(fā)

35、生器，一個帶有很多洞的金屬彎管做成環(huán)形安裝在軸上，脈沖發(fā)生器可以記錄每分鐘通過的洞的數(shù)量，這個數(shù)值轉(zhuǎn)換成每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)。B41是用來指示螺距的實際位置的螺距傳感器，B42用來傳輸反饋信號到閉式伺服系統(tǒng)單元的螺旋槳伺服反饋傳感器，B41和B42共同組成了實際螺距的控制和顯示單元。</p><p>　　圖2-2 螺旋槳軸上的電器設(shè)備</p><p>　　在螺距的傳輸與顯示中必須要用到轉(zhuǎn)換器，他有能

36、將反應(yīng)螺距位置的信號轉(zhuǎn)化為電壓信號的螺距轉(zhuǎn)換器PPC21和將轉(zhuǎn)速脈沖信號轉(zhuǎn)換為電壓信號的</p><p>　　螺距轉(zhuǎn)換器PPC21：</p><p>　　液壓螺距控制系統(tǒng)中安裝了一個位置傳感器，它的主要作用是：</p><p><b>　　為了指示實際的螺距</b></p><p><b>　　為了可以連鎖&l

37、t;/b></p><p>　　啟動主機（如果沒有聯(lián)軸器）</p><p>　　防止聯(lián)軸器在螺距非零位時動作</p><p>　　傳感器由一個電器設(shè)備組成，它可以產(chǎn)生一個反應(yīng)螺距的電壓信號，該信號的轉(zhuǎn)換/標定是通過模塊PPC21E4，轉(zhuǎn)換成±5V螺距信號。，同時在螺距轉(zhuǎn)換器PPC21中還裝有模塊E4，它可以用來調(diào)節(jié)螺距指示。</p>&

38、lt;p>　　螺旋槳同步轉(zhuǎn)換器將輸出的一個脈沖信號轉(zhuǎn)換為電壓信號。脈沖是由脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的，它可以從安裝在螺旋槳軸周圍的一些帶洞環(huán)形彎管讀出，脈沖與轉(zhuǎn)速是成比例的，所以電壓信號與軸的轉(zhuǎn)速是成比例的。螺旋控制箱中的模塊E3 將脈沖（頻率）轉(zhuǎn)換成電壓信號，該模塊的輸出一般是0-6V。6V也相當(dāng)于150轉(zhuǎn)，300轉(zhuǎn)或者500轉(zhuǎn)。</p><p>　　電控系統(tǒng)中螺距的調(diào)節(jié)主要是利用電控伺服控制單元ASP12，它可以

39、在不同的模式下控制螺距，在遙控控制螺距中，從螺距遙控系統(tǒng)接收一個4-20MA設(shè)定點命令。在備用控制系統(tǒng)中，從一個分開的電位器接收一個設(shè)定點命令。該電位器在主傳橋上的控制手柄中。</p><p>　　在遙控控制和備用控制中，閉環(huán)伺服中設(shè)定點與來自位移傳感器中的反饋命令相比較。如果設(shè)定點與反饋信號有差異，電控系統(tǒng)將打開電磁閥，使螺旋槳槳葉向前或向后移動。</p><p>　　在本地控制中，在本

40、地操作屏上的用來前進或后退的開關(guān)將直接控制電磁閥，并用位移傳感器來指示實際的螺距。</p><p>　　3.調(diào)距槳監(jiān)控系統(tǒng)組成及設(shè)定參數(shù)測試</p><p>　　CPP系統(tǒng)的正常工作依賴于良好的監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)控系統(tǒng)顧名思義，就是對系統(tǒng)內(nèi)的組要參數(shù)進行檢測，反饋，傳輸?shù)南到y(tǒng)，本章介紹“育鯤”輪調(diào)距槳系統(tǒng)中的監(jiān)控系統(tǒng)各大傳感器的結(jié)構(gòu)及調(diào)節(jié)測試，其中包括壓力控制器，壓力傳感器，溫度傳感器，液位傳感

41、器，流量傳感器等。轉(zhuǎn)速傳感器，位移傳感器在下一章的故障分析中敘述，本章不做說明。</p><p>　　3.1壓力控制器及壓力傳感器</p><p><b>　　壓力控制器：</b></p><p>　　壓力控制器記錄一個壓力的偏差，并且只在預(yù)設(shè)的壓力限制下動作。</p><p><b>　　調(diào)節(jié)：</b&

42、gt;</p><p>　　如需是降壓調(diào)節(jié)（下限），首先要泵壓直到開關(guān)動作完畢，慢慢釋放掉壓力，檢查開關(guān)的動作至壓力指示為最低限制設(shè)定參數(shù)。</p><p>　　如是升壓調(diào)節(jié)（上限），首先要泵壓直到開關(guān)動作完畢，檢查開關(guān)的動作至壓力指示為最高限制設(shè)定參數(shù)。</p><p><b>　　測試（圖3-1）：</b></p><p

43、>　　調(diào)節(jié)傳感器測試模塊上的閥來切斷系統(tǒng)油壓。</p><p>　　拆卸掉測試接口上的螺栓。</p><p>　　將測試工具連接到測試接口上。</p><p>　　泵壓并檢查傳感器轉(zhuǎn)換到預(yù)設(shè)定限制。</p><p>　　測試調(diào)節(jié)結(jié)束后將測試工具拆下，將螺栓安上。</p><p>　　打開測試模塊上的閥，使系統(tǒng)油壓

44、連接上。</p><p><b>　　壓力傳感器：</b></p><p>　　壓力傳感器記錄一個實際壓力并根據(jù)傳感器的壓力范圍將其轉(zhuǎn)換成一個電信號（4~20MA）。</p><p>　　壓力傳感器的調(diào)節(jié)在生產(chǎn)廠時已經(jīng)調(diào)節(jié)完畢，無需在船上調(diào)節(jié)</p><p>　　測試（如圖3-1）：</p><p&g

45、t;　　調(diào)節(jié)傳感器測試模塊上的閥來切斷系統(tǒng)油壓。</p><p>　　拆卸掉測試接口上的螺栓。</p><p>　　將測試工具連接到測試接口上。</p><p>　　在傳感器的測試范圍內(nèi)泵壓，如果測試參數(shù)與主機本地操作屏一致，則壓力在這可以直接讀數(shù)，如果測試參數(shù)與主機本地操作屏不一致，則測試參數(shù)在船舶報警系統(tǒng)中有顯示。</p><p>　　緩

46、慢釋放壓力并注意對于給定測試壓力下發(fā)生的壓力報警，負荷降低和故障停車限制。</p><p>　　測試調(diào)節(jié)結(jié)束后將測試工具拆下，將螺栓安上。</p><p>　　打開測試模塊上的閥，使系統(tǒng)油壓連接上。</p><p>　　3.2溫度傳感器（Pt100）</p><p>　　Pt100傳感器主要由熱電阻組成，它的電學(xué)設(shè)計結(jié)構(gòu)與被測的介質(zhì)有關(guān)，圖3

47、-2是一種測液體溫度的Pt100傳感器，還有測量軸承溫度的傳感器等。</p><p>　　傳感器的材料是鉑（Pt）螺紋并配有在0℃時電阻值為100Ω的電阻，所以稱之為Pt100。</p><p>　　溫度傳感器是不能調(diào)節(jié)的，報警溫度界限是在船舶報警系統(tǒng)中設(shè)定好的，停車溫度界限是在安全系統(tǒng)中設(shè)定的，自動降負荷溫度界限是遙控系統(tǒng)中設(shè)定的。</p><p>　　測試（如圖

48、3-2）：</p><p>　　將傳感器從罩中取出。</p><p>　　用專用的溫度測試工具測試傳感器。</p><p>　　增加溫度至正常值并開始測試各參數(shù)，如果測試參數(shù)與主機本地操作屏一致，則溫度在這可以直接讀數(shù)，如果測試參數(shù)與主機本地操作屏不一致，則測試參數(shù)在船舶報警系統(tǒng)中有顯示。</p><p>　　緩慢增加溫度并注意給定參數(shù)下的高

49、溫報警，降負荷，停車溫度界限。</p><p>　　緩慢降低溫度并注意給定參數(shù)下的低溫報警，降負荷，車溫度界限。</p><p>　　最后將傳感器裝回原處。</p><p><b>　　3.3液位傳感器</b></p><p>　　如圖3-3，液位傳感器是用來測量液位高/低位限制的，他們的功能相同，他們的結(jié)構(gòu)取決于他們所

50、測的物體。</p><p>　　從結(jié)構(gòu)上講，它由一個可隨液位移動的磁性浮子組成，并以此使一個玻璃殼內(nèi)密封的開關(guān)在液位裝置的核心動作。</p><p><b>　　調(diào)節(jié)：</b></p><p>　　液位傳感器用在報警系統(tǒng)中作為常閉開關(guān)，所以在線路損壞時會有報警，可以通過旋轉(zhuǎn)浮子180°來選擇常開還是常閉。</p><

51、;p><b>　　測試：</b></p><p>　　首先將液位傳感器的機械部分拆除。</p><p>　　用手動作浮子來檢查液位報警的發(fā)出。</p><p>　　將液位傳感器裝回去。</p><p><b>　　3.4流量傳感器</b></p><p>　　流量開關(guān)如

52、圖3-4所示，用來做無流量保護的。</p><p>　　從結(jié)構(gòu)上看，流量開關(guān)是由一個帶蓋的外殼和一個裝載著檢測液流的葉輪的主體組成。</p><p><b>　　圖3-4流量傳感器</b></p><p>　　4.“育鯤”輪CPP裝置螺距調(diào)節(jié)故障分析及解決方案</p><p>　　在“育鯤”輪實習(xí)了120多天，自開始就關(guān)

53、注CPP系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)調(diào)距槳裝置，在船舶長時間靠泊停機的狀態(tài)下，會出現(xiàn)螺距角少量的偏移，對螺距進行短暫的操作，偏移就會消失。在推進系統(tǒng)中，調(diào)距槳螺距出現(xiàn)少量偏差是正常的，是由于液壓死區(qū)所造成的，可以通過調(diào)節(jié)液壓死區(qū)補償值來減小偏差，只要偏差在一定范圍內(nèi)是不影響主機啟動連鎖的。本章針對“育鯤”輪在實習(xí)期間出現(xiàn)的螺距偏差，提出具體調(diào)節(jié)方案，其中包括螺距角的校對，液壓死區(qū)補償調(diào)節(jié)等其他參數(shù)調(diào)節(jié)。</p><p>　　4.1

54、 調(diào)距槳螺距的校對</p><p>　　調(diào)距槳區(qū)別于定距槳的主要系統(tǒng)就是調(diào)距系統(tǒng)，它可以大幅提高船舶的機動性和穩(wěn)定性，可以根據(jù)需要來調(diào)節(jié)螺距來達到想要的操作，從而使主機定速，大幅延長主機的使用壽命，但是調(diào)距系統(tǒng)相對于定距槳較為復(fù)雜，故障也較多，在調(diào)距槳系統(tǒng)中螺距指示不準確就是常見的故障之一，為此本章介紹幾種校對螺距角的方法，來修正螺距角指示方面的故障。</p><p>　　4.11 調(diào)距槳

55、機械螺距角的校對</p><p><b>　　圖4-1反饋機構(gòu)</b></p><p>　　螺距的指示是通過反饋機構(gòu)和傳感器來實現(xiàn)的，機械反饋機構(gòu)安裝在螺旋槳軸上，它們主要由反饋法蘭，反饋環(huán)，導(dǎo)向支架，反饋滾輪和傳感器組成。見圖4-1</p><p>　　反饋法蘭：安裝在配油軸的末端，當(dāng)伺服活塞運動改變螺距時，反饋法蘭也隨之移動，并能精確地反映

56、伺服活塞的位移。</p><p>　　導(dǎo)向支架：安裝在反饋法蘭上支撐反饋環(huán)，是反饋法蘭與反饋環(huán)之間的鏈接工具。</p><p>　　反饋環(huán)：反饋環(huán)是一個金屬環(huán)，環(huán)的內(nèi)徑要比螺旋槳軸外徑大很多，螺旋槳軸通過其環(huán)內(nèi)圓，中心重合而不接觸。反饋環(huán)通過導(dǎo)向架固定，隨反饋法蘭的移動而移動，從而反映螺距的變化。</p><p>　　反饋滾輪：反饋滾輪由滾輪，球軸承，固定螺栓組成，

57、通過自鎖螺母固定在彈簧平衡式接軸托架上，兩個反饋滾輪中間夾著反饋環(huán)，當(dāng)反饋環(huán)傳遞伺服活塞運動至反饋滾輪，通過反饋滾輪水平的移動，帶動位移傳動裝置，最終改變電橋上滑動變阻器的電阻，在B41，B42中產(chǎn)生電壓信號，該電壓信號傳到控制單元用于指示螺距和反饋控制。此外反饋環(huán)隨螺旋槳軸轉(zhuǎn)動，采用反饋滾輪結(jié)構(gòu)可以減小反饋環(huán)與位移傳遞裝置間的摩擦，又能很好的傳遞位移。</p><p>　　反饋滾輪后接一個指針，在位移傳動裝置上

58、有一個螺距尺，指針指在哪個位置，就說明螺旋槳的實際螺距就是多少，并通過傳感器傳輸?shù)郊厥液婉{駛臺。由于反饋環(huán)自身隨螺旋槳軸轉(zhuǎn)動，同時隨伺服活塞作水平運動，這樣會對滾輪造成磨損，長時間的磨損會造成兩個滾輪間隙會變大，這樣反饋環(huán)所傳遞的位移就不能夠精確地傳輸給傳感器，造成誤差。為此要定期更換反饋滾輪來校對螺旋槳的螺距。</p><p>　　反饋滾輪的更換：主機停車，啟動連鎖，鎖住螺旋槳軸防止轉(zhuǎn)動，切斷尾軸管的滑油系統(tǒng)

59、，液壓控制單元關(guān)閉時可以進行反饋滾輪的更換，首先要拆除反饋滾輪的自鎖螺栓，然后將整個滾輪附件拆下來。在安裝新的滾輪之前要檢查滾輪能否自由轉(zhuǎn)動，最后，裝上滾輪，向油杯里注油并檢查彈簧平衡式接軸托架滑動是否良好。</p><p>　　4.12調(diào)距槳電螺距角的校對</p><p>　　上一節(jié)我們論述了機械螺距角的校對方法，但是這并不能保證螺距角的指示就是實際螺距，還需要進行電螺距角的校對。電螺距

60、角的校對主要是通過調(diào)節(jié)螺距控制箱X41-X71里的E4模塊和閉環(huán)伺服電控單元ASP12中的電位計來實現(xiàn)。</p><p>　　圖4-3 螺距控制箱X41-X71</p><p>　　如圖4-3，螺距控制箱X41-X71主要由模塊E1，E2，E3，E4和閉環(huán)伺服電控單元ASP12組成，它可以用來校對螺距，調(diào)節(jié)伺服控制閉環(huán)增益，液壓閥死區(qū)補償，運行指示，故障指示，并且還可以選擇CPP工作模式。

61、是調(diào)距槳電控系統(tǒng)的主要組成部分。</p><p>　　E3模塊在第二章中已經(jīng)提到，是用來將脈沖（頻率）轉(zhuǎn)換成電壓信號來指示轉(zhuǎn)速的。</p><p>　　E4模塊是用來調(diào)節(jié)螺距的，一般在試航期間調(diào)整完畢。螺距指示傳感器將電壓信號傳送到模塊E4，一般是±5V螺距信號。如果發(fā)現(xiàn)E4不準確時，可以對E4進行校對，方法如下：</p><p>　　在主機停止時才能進行

62、調(diào)節(jié)</p><p>　　設(shè)置螺旋槳模式到通常模式。</p><p>　　在E4上調(diào)零直到本地螺距顯示為0%螺距為止。</p><p>　　設(shè)置螺旋槳至全螺距。</p><p>　　調(diào)節(jié)E4上的“GAIN”直到本地螺距顯示為100%為止。</p><p>　　第一步至第四步不斷重復(fù)直到兩個值都正確。</p>

63、<p>　　閉環(huán)伺服電控單元ASP12：</p><p>　　閉環(huán)伺服電控單元ASP12各組成部件如下：</p><p>　　遙控控制“開啟”指示</p><p>　　W11，測試電位計選擇是大范圍還是小范圍</p><p>　　W13,14,15，模式選擇：測試/比率，測試/螺距，通常設(shè)定點命令</p><

64、p>　　P2 本地測試電位計0-5-10，后退-中位-前進</p><p>　　W17 選擇正車電位計大或小范圍</p><p>　　W16 選擇倒車電位計大或小范圍</p><p>　　P3 正車螺距調(diào)節(jié)電位器</p><p>　　P4 倒車螺距調(diào)節(jié)電位器</p><p>　　P5 伺服控制閉環(huán)增益調(diào)節(jié)<

65、/p><p>　　P8 液壓閥死區(qū)補償調(diào)節(jié)</p><p>　　P7 零螺距調(diào)節(jié)電位器</p><p>　　螺距反饋信號故障指示</p><p>　　螺距設(shè)定點命令故障指示</p><p><b>　　正車電磁閥故障指示</b></p><p><b>　　倒車電磁閥

66、故障指示</b></p><p>　　伺服“OK”指示（無故障指示）</p><p><b>　　閉環(huán)伺服控制選擇</b></p><p>　　遙控和本地之間的繼電器</p><p>　　應(yīng)急控制“啟動”顯示</p><p>　　W18選擇通?；蛘咦兙郈PP模式</p>

67、<p>　　P6 順槳位置調(diào)節(jié)繼電器</p><p><b>　　備用控制指示</b></p><p>　　變距位置指示（螺旋槳是在變距螺距位置）</p><p>　　順槳位置指示（螺旋槳在順槳螺距位置）</p><p><b>　　遙控控制指示</b></p><p&

68、gt;　　螺旋槳螺距位置的調(diào)節(jié)</p><p>　　零位，正車，倒車螺距位置的調(diào)節(jié)是在閉環(huán)伺服ASP12中，用“電位計（11）P7 零螺距”，“P3正車螺距”和“（8）P4 倒車螺距”操作的</p><p><b>　　切換到遙控控制模式</b></p><p>　　設(shè)定機動航行手柄在“零”位置</p><p>　　調(diào)節(jié)

69、“電位計（11）P7 零螺距”到螺旋槳螺距在本地操作屏指示是0%螺距的位置</p><p>　　設(shè)定機動航行手柄在100%正車位置上</p><p>　　調(diào)節(jié)“電位計（7）P3正車螺距”到螺旋槳螺距在本地操作屏指示是+100%螺距的位置（如果調(diào)節(jié)“P3”不能獲得+100%螺距，則需要調(diào)節(jié)“跳鍵（5）W16 大/小”，重新選擇一個范圍，然后再重新調(diào)節(jié)“P3”</p><p

70、>　　設(shè)定機動航行手柄在100%倒車位置上</p><p>　　調(diào)節(jié)“電位計（8）P4倒車螺距”到旋槳螺距在本地操作屏指示是-75%螺距的位置（如果調(diào)節(jié)“P4”不能獲得-75%螺距，則需要調(diào)節(jié)“跳鍵（6）W17 大/小”，重新選擇一個范圍，然后再重新調(diào)節(jié)“P4”</p><p>　　設(shè)定機動航行手柄到零位上</p><p><b>　　停止伺服備用油

71、泵</b></p><p>　　4.2調(diào)距槳一些其他參數(shù)的調(diào)節(jié)</p><p>　　液壓死區(qū)補償在閉環(huán)伺服ASP12上的調(diào)節(jié)：如果在螺距閉環(huán)控制中有明顯的不穩(wěn)定性或者滯后，先將死區(qū)調(diào)節(jié)至一個中間值，再分情況做進一步調(diào)整。此時如果滯后明顯，死區(qū)的設(shè)定補償值必須增加。如果定位不穩(wěn)定性是明顯的，死區(qū)補償應(yīng)該減少。</p><p>　　閉環(huán)控制增益的調(diào)節(jié)：<

72、;/p><p>　　閉環(huán)控制增益作用是確保液壓系統(tǒng)穩(wěn)定而又快速的控制螺距。調(diào)節(jié)方法如下：</p><p>　　停主機并啟動伺服備用油泵</p><p>　　預(yù)調(diào)試“電位計（9）P5 GAIN”到設(shè)定5</p><p>　　放置并測試范圍選擇器“跳鍵（2）”在W11 LARGE TEST 模式</p><p>　　放置并測試

73、模式選擇器“跳鍵（3）”在W14 PITCH TEST 模式</p><p>　　改變測試“電位器P2(4)”的設(shè)定并觀察螺距的運動。如果螺距離它回到命令設(shè)定點的距離太遠，說明增益太高了。如果螺距在到達最后設(shè)定點前變化很慢，說明增益太小了。</p><p>　　如有必要，調(diào)節(jié)“位計（9）P5 GAIN”。順時針轉(zhuǎn)動增益增加或者逆時針轉(zhuǎn)動增益減小如果。電位計P5 GAIN 調(diào)節(jié)是正確的，則當(dāng)

74、螺距到達設(shè)定點是快速且無折返運動的。</p><p>　　改變“模式選擇器（3) W15”至正常 模式。</p><p><b>　　5.結(jié)語</b></p><p>　　調(diào)距槳的出現(xiàn)已經(jīng)有一段的時間了，各方面的技術(shù)也趨于成熟，但由于其復(fù)雜的系統(tǒng)，難以掌握的操作系統(tǒng)，一直制約它的發(fā)展，“育鯤”輪作為世界上最先進的遠洋實習(xí)船，我有幸在其上實習(xí)了近

75、4個月的時間，使我有機會接觸到調(diào)距槳系統(tǒng)，為此非常感謝學(xué)校給了我這次機會。</p><p>　　本文首先介紹了調(diào)距槳的組成，并從液壓機械和電學(xué)兩個方面闡述了CPP裝置及其控制系統(tǒng)的工作原理，此外還對CPP裝置的監(jiān)控系統(tǒng)各大傳感器進行了原理和調(diào)節(jié)測試介紹。在“育鯤”期間協(xié)助大管輪做了有關(guān)CPP系統(tǒng)供油泵啟動方式的探討性實驗。最后本文對“育鯤”輪在我實習(xí)期間出現(xiàn)的螺距調(diào)節(jié)故障進行了故障分析，并對此類故障提出了解決方案

76、，講述了各種調(diào)節(jié)螺距角的方法，其中包括機械螺距角的調(diào)節(jié)，電螺距角的調(diào)節(jié)及一些影響螺距角的其他參數(shù)調(diào)節(jié)，希望對此類問題的解決有所幫助。</p><p>　　在“育鯤”實習(xí)期間，船上的老師和輪機員對我本片論文提供很多的幫助，沒有他們的幫助，我很難完成這樣的一篇論文，在此特別感謝他們。</p><p>　　實習(xí)的時間短暫，再加上本人學(xué)識淺薄，論文有很多不足之處，敬請老師多多紕漏指正。</p

77、><p><b>　　【參考文獻】</b></p><p>　　[1] 費千.船舶輔機.大連:大連海事大學(xué)出版社.2008.</p><p>　　[2] 李斌.船舶柴油機.大連：大連海事大學(xué)出版社.2008.</p><p>　　[3] 于洪亮.船舶動力裝置技術(shù)管理. 大連:大連海事大學(xué)出版社.2009.</p>

78、<p>　　[4] “育鯤”輪可調(diào)螺距螺旋槳說明書.武昌造船廠.2004.</p><p>　　[5] 李世臣.海上輪機實習(xí).大連：大連海事大學(xué)出版社.2010.</p><p>　　[6] MAN B&W Diesel Instruction Manual Propeller.</p><p>　　[7] AT2000-PCS-Instruc