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1、专科毕业设计（论文）设计题目： 浅谈机舱监测报警系统 系 部： 电气工程系 专 业： 电气自动化/计算机应用技术 班 级： 船港/微机 姓 名： 学 号： 指导教师： 职 称： 讲师 2009年6月 南京摘 要机舱监测报警系统是能准确可靠地代替轮机员，时刻地巡回检测机舱中主要设备的工作状况，保证机器安全运行的监测系统。当被测参数出现不正常时，立即自动发出报警信号，并进行打印记录，通知值班人员，及时采取措施排除故障。该系统还能定时和随时自动进行全点和选点显示、打印记录检测点序号、时间、检测点参数。它是实现无人驾驶机舱必不可少的自动控制系统之一，必须设于集控室内。关键词:机舱监测报警 开关量 模拟
2、量 马达运转信息 监测单元 显示单元 记录单元 AbstractEngine room monitor alarm system is one system which can monitor the running status of the equipments in the engine room in time and exactly instead of engineer to insure the equipments safety running. When the parameter which is monitored isnt normal, it will emit al
3、arm signal in time and print the note at the same time, inform the people who is on duty to exclude failure in time. This system can display and print the notes which include sequence number, time and parameter of the alarm. It can be displayed and printed in the full or partage, also can be display
4、ed and printed every other few minutes or at any time. Its one of the important monitor systems which cant be lacked to achieve no-man drive engine room, and must be installed in the engine control room.Keywords：Engine room monitor alarm system；Off-on quantity；Analogue quantity；Motor running note；Mo
5、nitor cell；Display cell；Recode cell.目 录1.引言12.机舱监测报警系统介绍12.1.工作过程12.2.功能作用12.2.1.机舱监测报警系统的主要功能：. 12.2.2.机舱检测报警的辅助功能：. 22.3.工作信号42.3.1.开关量. 42.3.2.模拟量. 52.3.3.马达运转信息. 53.监测报警系统的安装与调试53.1.监测报警系统的安装53.1.1.监测单元. 53.1.2.显示单元和记录单元. 63.2.监测报警系统中报警点的调试63.2.1.开关量报警. 73.2.2.模拟量报警. 83.2.3.马达运转信息. 12总结17致谢18参考文
6、献191. 引言随着船舶行业的不断发展，我们的造船也开始步入新的时期。科技的发展使得自动化控制变得日益先进，也使得在船舶上的应用变得普及。在对船舶电气的一段时期的了解，我渐渐对船舶机舱的检测报警产生浓厚的兴趣。在这段时期在船厂的工作实习，我感觉到一个良好的机舱监测系统对船舶是多么的重要。机舱监测报警系统是能准确可靠地代替轮机员，时刻地巡回检测机舱中主要设备的工作状况，保证机器安全运行的监测系统。当被测参数出现不正常时，立即自动发出报警信号，并进行打印记录，通知值班人员，及时采取措施排除故障。同时该系统还能定时和随时自动进行全点和选点显示，打印记录检测点序号、时间、检测点参数等。它是实现无人驾驶
7、机舱必不可少的自动控制系统之一，必须设于集控室内。由于机舱内的机器除推进主机外，其余都是辅机，故机舱监测报警系统又称主、辅机工况自动监测系统。接下来就是我这段时间对机舱监测报警系统的简单认识。2. 机舱监测报警系统介绍2.1. 工作过程船舶机舱监测报警系统按集中监视工作过程分为两种：一种是连续集中监测报警系统。其特点是长期连续不断地对机舱内各种设备的运行参数同时检测。一旦发生故障，该检测点传感器送出越限信号到集中监测系统，报警系统将报警信号送到机舱、集控室、驾驶、公共场所以及轮机长、轮机员卧室（通过延伸报警传送）。报警信号一般设置声响报警、闪光报警等信号。有的还设有仪表指示、数字显示及打印记录
8、。另一种是巡回检测机舱监测报警系统。其特点是对各机器设备运行参数依次进行周期性的自动检测，也称扫描显示，可以由数字电路或微机式的方式构成。同样可进行数字显示或CRT显示、打印记录和报警。适用于检测点多的场合。2.2. 功能作用2.2.1. 机舱监测报警系统的主要功能：1. 故障监测报警：对主辅机、风机、油柜、水柜等设备的各种工况及运行参数进行监测报警。若有某工况参数越限时，监测系统立即发出声光显示信号通知当班轮机员，警告其注意机舱动力设备运转动向。2. 记录： 定时(1h、2h、4h)制表记录。把主、辅机主要工况参数(模拟量)定时地打印记录下来。 故障记录。把被测点发生故障和排除故障的时间分另
9、别记录下来供查询。 召唤记录。根据需要，只要按动相应按钮，随时把系统监测的工况参数打印记录下来。3. 显示： 表头指针式显示。通常采用数量相近工况参数分组法显示它们。 数字式显示。通常共用一只数字显示器来显示全部工况参数。2.2.2. 机舱检测报警的辅助功能：1 分组报警：根据发生报警的重要程度，把各监测点划分成四组：一般报警，如舱底水位等。重要报警，如发电机组冷却水高温等。主机减速运行报警，如主机活塞冷却水高温等。主机停车报警，如滑油压力过低等。分组报警方式不仅使当班轮机员对报警信号的重要程度做到心中有数，而且把分组报警信号送到驾驶室、轮机长室、轮机员和公共场所（餐厅）的延伸报警箱，使它们也
10、发出声光报警信号，达到延伸报警的目的，所以分组报警是“无人机舱”必备功能之一。2 排气温度偏差报警：排气温度偏差报警是排气温度相对于各气缸中排气温度算术平均值之差值的报警，当tt1限时（t1为设定值），意味着某种原因造成各气缸之间排气温度差别较大，某缸的功率发挥不出，某缸有故障，若继续工作下去，将要危及主机的安全，因此通过报警及时告知当班人员注意主机运转状态，并采取措施。3 三分钟延时报警：当夜间实行“无人机舱”值班时，夜间机舱无人，依靠监测系统把报警信号传送到当班轮机员起居室。当轮机员接到报警信号后，应立即赶到机舱现场，排除故障。但是有时由于失职或其它原因，当班轮机员没有及时赶到机舱，甚至超
11、过三分钟，那么系统执行三分钟延迟报警功能，此时三分钟延迟报警单元通过延伸报警箱向其他轮机员和轮机长室发出声光报警信号。这样就不会造成机舱动力设备发生严重故障后果。4 报警功能实验开关：用来检测自身系统中插板单元和闪光灯泡的故障。5 机舱延伸报警：延伸报警是指实现三分钟延时报警和故障信号传送到驾驶室和公共场所这一功能。6 延迟报警：为了避免偶然现象造成检测触点误动作发出的假报警，而采取延时2-30秒后发出报警信号的措施。7 泵的自动切换短时报警信号识别：机舱中某些重要泵（主滑油泵等）都有两台，一台运行泵，一台备用泵。当运行泵发生故障，油压下降到极限值时，压力继电器释放动作，使常开触点断开，发出报
12、警信号；监测报警单元收到信息后马上发出声、光报警信号；与此同时，备用泵启动，管路中压力上升，使压力继电器恢复，这意味着泵浦故障排除。当班轮机员按消声、消闪应答后恢复正常，但实际上故障泵的低压故障并未排除。因此，为了区别泵浦自动切换和一般报警操作，通常的做法是借助报警处理单元闪光灯的不同显示频率来识别。凡是指示灯表现为从快闪到慢闪的就认为是泵自动切换操作。8 试灯操作：报警监测系统中设有试灯按钮，用以检测面板上的灯泡是否完好。9 消声、消闪应答操作：按下集控台上的消声、消闪按钮，立即消除声响报警，闪光信号灯变为常亮（平光）。10 封锁报警：在船舶停港期间，对各有关监测点的报警信号予以封锁，防止发
13、生误报警。封锁方法是： 使用一只同步多刀的转换开刀实现封锁。 使用程序软件对检测信号进行封锁。11 监测系统自身的监测：为了确保监测系统自身正常可靠地工作，对监测系统采取自动保护措施。 传感器有故障。 监测系统的自身电源系统保险丝断开。 监测系统自身电源电压偏高或低。 闪光源故障。凡是发生上述四种情况之一就发出报警信号，并把相应的指示灯点亮。调校监测报警处理单元： 由于长期使用，报警处理单元的输入输出特性发生变化，可借助一只专用的电阻、毫伏、伏、毫安信号发生器，将输出信号接向报警处理单元的输入端（与此同时，将原传感器接线断开）。调整有关相应的电位器，直到达到满意的输入输出特性。 当原报警处理单
14、元损坏，需要更换时，对新更换板要进行输入输出特性校验，方法同。 当发生难以判断传感器和报警处理单元两部分故障之一时，可以先检查报警处理单元，若无故障，则传感器必有故障。修改报警极限参数，通常有两种可能： 在船厂试车或试航过程中，对机器设备做各种特性试验，难免要修改部分报警参数。 主机在长期工作过程中，性能会发生衰变，为了适应这一情况，对部分参数稍加调整。监测系统备用电源的自动投入：监测系统的电源必须有备用电源，当电源一旦发生故障，备用电源自动切换。备用电源多采用蓄电池组。2.3. 工作信号机舱监测报警系统所反馈的信息大体分为三类：开关量、模拟量以及马达运转信息。2.3.1. 开关量开关量就是被
15、测参数对外表现为断续变化的形式，有一种需要越限报警的，如液位高低的浮子触点；还有一种不需要报警，只是用指示灯指示某些设备工作是否正常。开关量分为两种，一种是常开量，一种是常闭量。随着技术的不断发展，开关量的使用就不再局限于传统的继电器上的常开、常闭触头。大量的PLC芯片已经取代了这种老式的继电器，传统的继电器在我们现代的船舶机舱监测报警中已经不能满足需求。2.3.2. 模拟量模拟量就是被测参数对外表现为连续变化的形式，如温度、压力、流量等。模拟量所反馈的信息与开关量有很大的不同，数据化是它最大的特征，能时刻知道所监测设备的重要参数。2.3.3. 马达运转信息马达运转信息是对风机、泵类的监测参数
16、，这些设备不但要求监测其正常的运转和故障停车，而且要求对正常手动停车加以区别。3. 监测报警系统的安装与调试 3.1. 监测报警系统的安装以我厂为韩国大宇集团制造的32500DWT1#散货船监测报警系统为例（下同）。监测报警系统大体包括监测单元、显示单元、记录单元。我厂所使用的机舱报警系统是德国NORIS公司的型号为Noris 3000的产品。3.1.1. 监测单元监测单元分为4个接线箱，每个箱子都包含4个模块（_.1、_.2、_.3、_.4，“_”为监测系统接线箱的编号），每个模块包含4个接线排（分别为X10、X20、X30、X40），每个接线排包含16个接线端子，也就是8个监测点。每个监测
17、系统接线箱包含128个监测点。每个监测点都有它的名称代码,例如：A03_2_23,从代码我们可以获取到的信息就是这个监测点在3号监测信号箱的编号为3.2的模块X20接线排的第三对监测点。确定了接线位置，我们必须找到从被检测设备到监测系统接线箱之间所铺设的电缆。一般情况下，为确保被监测设备输出信号的稳定性，所铺设电缆不允许中间有对接处，考虑船厂的经济效益和成本问题，有少数的对接处也是允许的，但是重要的设备（如主机）信号线是不允许有这样的状况。因为对接处很容易因为时间的原因出现老化以至断路及断路。船在正常航行中，一旦某重要设备出现问题因为信号线出现问题没有及时反馈到监测系统，就很有可能导致一系列问
18、题。监测系统的灵敏性也是衡量其优劣的一个很重要标准，所以我们必须尽可能消除一切影响其灵敏性的不利因素。接线前的最重要的工作就是测量信号线是否正确。因为施工原因导致一些客观问题，如线号磨损、标识不明或不正确，必须对信号线进行确认。和搭档配合，分为位于电缆两端，一人把信号线其中一端对地，另一人在另一端用万用表测量，方法为：表笔一端对地，一端接在所测电线的一端，当万用表现实阻值很小，则用对讲机告诉对方断开，再观察表值情况，如此时显示表明为不通，则再按此方法反复测量两次。当两根线都正确，则通知搭档把两根线短接，然后表笔分别接在这根信号线的两端，测量通断，至少反复测量三次，这是为了确认两根线之间没有断路
19、情况。最后用工具剖线，套上写有线号的白套管，以便日后查验，套上针尖接头，用压线钳压紧，再插入接线端子，用螺丝刀拧紧。检查是否牢固，一方面是要满足船东和船检的要求，另一方面是减少对信号传输的不利因素。3.1.2. 显示单元和记录单元显示单元实则是用计算机进行信息反馈显示，让工作人员不出集控室就可以清楚获知所需监测设备的工作情况。一旦系统出现故障就会在显示器上显示，并在外部有蜂鸣器报警提醒值班人员。显示单元的安装除了和普通计算机安装相同的部分，最重要的是从四个系统监测箱所反馈回来的信号线，还有就是UPS电源，即不间断电源。检查信号线的正确性，按要求把线接入接线端子，然后通过信号传输线插入电脑主机。
20、UPS电源是为了防止在船舶供电异常的情况下（如全船失电），监测报警系统仍旧可以正常的运行,仍旧可以对当时船舶上设备运行情况不断监测。记录单元是记录监测单元出现的故障，以文字形式打印出来，以供工作人员了解参考，然后对故障进行解决。记录单元实则是一个输出记录打印机。安装除了基本电源还有就是输出信号线。检查完毕便可以安装调试。3.2. 监测报警系统中报警点的调试安装结束，正确启动系统，让系统能正常工作后，便进入调试阶段。机舱监测报警系统的调试主要包括故障点是否报警和报警点的正确性。大量的无缘触点要一一确认和显示单元的对应性，确保每个报警点的正确性。准备工作结束就开始调试。3.2.1. 开关量报警开关
21、量报警基本原理是通过电路的通断来判断监测点是否有故障，简单的来说就是当在闭合（或断开）的情况下，如果电路断开（或闭合），那么监测报警系统就会监测到故障，然后反馈到显示机构进行报警。看似原理简单的报警点，但是其种类繁多，也使得调试工作变得相对繁琐。1.电源故障BOILER POWER SOURCE FAILURE 锅炉电源故障，这个报警点是在锅炉失电的情况下，在监测报警系统上显示的故障报警点。此处我们运用的是系统的断开报警点。把该信号线接入控制锅炉电源的继电器上的常开触头，继电器得电时，常开触头吸合，所以监测报警系统中该点应显示正常；当锅炉电源发生失电情况，常开触头断开，监测系统监测不到电流信号
22、，监测系统显示报警。因为准备工作已经完毕，我们必需进行实验。当关闭锅炉电源，由于系统要延时一段时间（时间大约控制在3-5秒内），机舱监测报警系统会出现锅炉电源故障报警。2.运行指示M/E L.O.ST-BY PP RUNNING 主机滑油备用泵运行，这个报警点是在主机滑油泵运行时，监测报警系统显示运行信号。该点做报警点有两种方法,控制滑油泵电源的继电器的常开触头和常闭触头都可以使用，方法和上一点基本一致。因为施工原因，继电器上触头不一定就能满足理想条件。如继电器上只剩下常闭触头，当继电器得电时，常闭点得电断开，这就意味着当监测系统此点检测不到电信号时，显示单元所应该显示的是“RUNNING”；
23、当监测到信号时，显示单元显示的是“STOP”。我们所做的工作是把系统中此点的闭合报警信号改为断开报警信号。以我厂韩国大宇32500DWT-1#机舱监测报警系统为例，只需在系统数据文件中找到此点，将其第38、39位的数据“80 40”更改为“00 40”，然后更新系统数据库即可。3.液位故障BOILER WATER LEVEL LOW 锅炉水液位低，这个报警点是对锅炉水位进行监测。因为炉体内不能使水位太低，这个会使得锅炉使用寿命缩短。随着船员编制的减少，大量的设备都需要人来操作运行，不可能专门派专人在锅炉旁看守。这也充分可以看出监测报警系统的重要性。一旦锅炉水位低，就会反馈到监测报警系统中，提醒
24、值班人员进行相应的工作。对液位的监测基本都是用浮球装置，水位到某个位置，浮球装置就会发生相应的动作。浮球装置是利用液体的浮力进行动作，以此点为例。在正常情况下，此浮球应该在低水位线以上，当液位低与低水位线，就会动作，反馈故障信号到监测报警系统中。调试时，是用人为触动浮球装置动作，我们把浮球提起到低液位以上看监测报警系统是否报警，然后放下浮球看系统是否报警。4.压力故障BOILER ST.PRESSURE.HIGH 锅炉蒸汽压力高，此点是监测锅炉蒸汽压力情况，是结合压力开关一个报警点。压力开关是在压力达到某个设定值，然后能触发开关使开关动作。这里使用是开关的常开触头，随着蒸汽压力的增大，当达到设
25、定值，常开触头变成常闭触头。锅炉蒸汽压力高的设定值为0.5 Bar，用手压泵接入压力开关压力输入口，自行把压力压倒0.5，然后调节压力开关，让压力开关在0.5时动作。当准备工作结束就可以观察报警点的报警情况。 3.2.2. 模拟量报警模拟量相对开关量就复杂得多，压力、温度、黏度、流量等都属于模拟量。模拟量的报警大多是结合传感器制成的报警点。1.温度监测M/E L.O.INLET.TEMP.HIGH 主机滑油进口温度高，这个报警点是监测主机滑油泵油的温度，当温度过高会影响设备运行的性能。这里是用温度传感器监测，随着温度的变化，反馈到监测报警系统的电压也随之变化。系统根据接受的信号可以得到相应的温
26、度值，系统会自行对得到的温度值和设定值进行比较，当大于设定值时，系统会进行报警。此处报警点的调试要注意两点：一是要注意显示的温度是否正确；另一是注意当发生故障时是否能够正确的报警。本船使用的是热电阻温度计原理。它由电阻丝（感温原件）、内导线、绝缘管、保护套管、接线座、接线盒等组成。在热电阻式测量电路中，由R1、R2、R3、Rt组成测量电桥的四臂，其中R3为可调电阻，可调整电桥平衡。当电桥平衡时，R2Rt=R1R3，则输出电压Uab=0。当被测温度增高时，热电阻Rt的阻值增加，b点电位不变，电桥Rt 的a端电位上升，则Uab增大；反之，Uab减小。这样，利用测量电桥把测温元件Rt 的电阻值变化转
27、换成电压信号或电流信号，且该信号与所检测的温度成比例，故根据输出电压的大小就可知温度值，并可用仪表显示出来。感温电阻Rt 安装在所要检测的管路或设备中，离测量电桥较远。连接感温电阻的两根导线的电阻值将会随环境温度的变化而变化，这样会引起一定的测量误差。为了减小测量误差，在实际电路中采用“三线制”接法。把感温电阻的两根连线分别接在相邻的桥臂上，且要求三线的电阻为规定值5欧姆，这样两根导线阻值变化可基本抵消，保证了测量精度。调试的原理是根据随着滑油的温度变化，温度传感器的感温元件电阻值R3也随着变化。我们把接入温度传感器的信号线（接入R3）接入变阻箱，之前我们还必须准备一份该温度传感器的温度和电阻
28、的数值参照表。调试工作就是不断变化变阻箱的电阻数值，然后再观察温度变化。当接近设定值时进行微调，直至报警。2.压力监测Air Compressor.Pre.Low 空气瓶压力低，这个报警点是监测空气瓶压力的报警点，主要是预防压力不足，不能保证船用压力。众所周知，船舶上的空气使用是相当的广泛，启动发电机就需要很多的空气压力。这里是用压力传感器监测，在电阻不变的情况下，随着压力的变化，反馈到监测报警系统的电流也随之变化。系统根据接受的信号可以得到相应的压力值，系统会自行对得到的压力值和设定值进行比较，当大于设定值时，系统会进行报警。本船此报警点使用的是电磁感应式压力传感器，它是由弹簧管（测量范围5
29、88Kpa以上）或波纹管（测量范围0-294Kpa）差动器、逆变器、放大器等组成。差动变压器的原边只有一个绕组，副边是两个绕组反接后做为输出。原、副绕组之间有一铁芯，可以上下自由移动。当铁芯处于中间位置时，副边输出电压为0；当铁芯上下移动时，在副边有电压输出，且输出电压大小与位移成比例，实现了将位移信号转换成电压信号，而弹簧管将压力信号转换成位移信号。因此完成了压力信号向电信号的转换。YDC型远传压力表是由单圈弹簧管和差动变压器组成，弹簧管作为压力-位移转换元件，弹簧管的自由端与差动变压器的铁芯（衔铁）相连，从而把弹簧管自由端的位移转换成变压器互感器的变化。由于采用差动测量，提高了测量灵敏度。
30、差动变压器是互感系数可变的变压器，初级线圈用作激磁，两个次级线圈按差动方式接线，即反向串联后向外输出电势。当活动铁芯处于上下两个次级线圈的对称位置时，在两个次级线圈中产生的感应电势相等，因而次级合成电势为零，没有输出；当弹簧管自由端带动铁芯上下移动偏离对称位置时，则在上下两个次级线圈中的感应电势一增一减，于是次级输出与铁芯移动量大小成比例的感应电势，其相位决定于铁芯偏移的方向。互感式压力计结构简单，工作可靠，灵敏度较高，由于其输出值与电源频率有关，因此要求电源的频率要稳定。仪表精度为一级，量限为0.26MPa，可供远距离指示，记录被测气体、液体的压力。3.液位监测M/E FO Leak.Lvl
31、.Hi 主机滑油仓液位低，此报警点是监测主机滑油仓滑油液位情况，能及时获知情况，工作人员可以对滑油仓进行及时补油。监测液位情况使用的是液位传感器，它是利用浮子（浮筒）随液位的变化产生位移的变化，将此变化转换成位移或气、电信号，电指示仪表指示被测液位或作为控制信号。液位传感器分为浮子式和浮筒式。前者的浮子所受的浮力不变，只是浮于液面上随液面高低变化而上下移动，通过机构传递位移，用于直接显示被测液位。后者的浮筒受液位变化产生的浮力是变化的，根据浮力大小来测定液位值。当液位变化时，浮筒受到的浮力F也发生变化（浮筒在液体中的体积变化），浮筒重量W不变，于是浮筒会克服弹簧张力使铁芯在差动变压器中位移。于
32、是位移信号转换成电信号。(1)浮子式液位计浮子式液位计为自动跟踪式浮子液位计。它是由浮子、传动机构、差动变压器、可逆电机、自整角机和测量仪表等组成。其工作原理为：当液位正常时，浮子位置及传动机构不动，与传动机构相连的铁芯刚好处于差动变压器线圈的中间位置，变压器无输出电压，电机不动；当液位上升或下降时浮子位置发生变化，通过传动机构使铁芯偏离差动变压器的中间位置，变压器输出一个电压信号，经过放大驱动可逆电机通过传动机构使铁芯重新回到平衡位置，直到输出电压为零，整个系统又重新平衡，这一过程实现了浮子对液面的自动跟踪。同时可逆电机带动自整角机发送器，将液位变化信号转换为电信号传至自整角机接收机，由测量
33、仪表显示或用于控制。(2)浮筒式液位计浮筒式液位计的浮体浮筒沉浸在液体中，当液面上下变化时，浮筒被液体浸没的深度不同，所受浮力也不同。因此通过检测浮筒所受浮力的变化，可以测定液面的变化。浮筒式液位计就是利用这种原理测量的。它主要由变送器和显示仪表两部分组成。浮筒通过弹簧被固定在一定高度上，浮筒的上端有直杆于一差动变压器的铁芯相连。当液体刚接触浮筒低面时，浮筒的重量全部被弹簧所平衡。当液位变化时，浮筒在弹簧力和浮力的合力作用下，将产生位移，从而带动铁芯偏离变压器初始平衡位置，输出与液位变化相对应的电压信号，再经转换器输出标准信号用于显示和控制。4.物质含量监测机舱监测报警系统所监测的物质含量包括
34、含痒量、CO2含量、含盐量、油分等。（1）含氧量我们将氧含量传感器用于检测气体中的氧含量，特别是对油轮封舱惰性气体的氧含量进行检测，防止油轮发生爆炸。在船上检测氧含量多用热磁式传感器，它是利用氧的顺磁性原理制成的。所谓氧的顺磁性就是氧气不同于其它气体，在遇到磁场作用时要向磁场里面运动且分子的磁极方向顺着磁场方向有序排列。它由检测通道、电桥和放大器组成。检测通道由环形管和水平管组成。水平管绕两组铂丝作为加热电阻R1和R2，它们和锰铜丝绕制的电阻R3和R4构成测量电桥的四臂，R0是调零电阻。在靠近线圈R1的边缘放置永久磁铁，两个磁极形成两个不均匀磁场。当含有氧的待测气体进入检测通道时，水平管左端靠
35、近磁场，氧气的磁化率高，而水平管右边磁化率低，从而形成一个从左向右的排斥力（称磁风）。于是线圈R1和R2被冷却程度不同，氧含量越多，R1和R2温差越大，即电阻值相差越大，测量电桥输出的电压信号也越大。（2）CO2含量我们使用二氧化碳含量传感器进行监测，二氧化碳含量传感器实则是一个二氧化碳含量发送器，它多用于监视锅炉膛内燃烧情况，多采用热导式。它是利用含有CO2的气体导热率小于纯空气的导热率的特性研制的。它由采样陶瓷过滤器、冷却器、过滤器和测量电桥组成。电桥上四臂均由铂丝绕制，电源对电阻丝加热，R1和R3置于电桥的测量气室中，R2和R4置于标准气室中，其内为空气。由于导热率不同，故电阻丝与纯空气
36、之间的导热量大于含CO2气体与电阻丝之间的导热量，所以电阻值不同。这样电桥输出的电压信号就与CO2含量成正比。电压信号反馈到监测报警系统中，反应出CO2含量，这样就实现了监测目的。（3）盐分我们使用含盐量传感器监测盐分。含盐量传感器多用于锅炉水、冷凝器水、海不泵的淡水的含盐量的检测。它是利用盐浓度与溶液的电阻成反比这一特性设计的。当溶液浓度越大时，电桥输出的电压也越大。由于电极在溶液中腐蚀较重，所以测量电桥多用交流电桥。（4）油分我们使用油分量传感器进行监测。为了防止海水被油污，保护海洋生物资源和海岸环境，必须对船舶排出的污水进行含油量检测。国际海事组织规定，船舶排出舷外的水中，含油量不得超过
37、15PPM。若超过这个值，控制系统发出声光报警，管理人员要检查系统的工作情况，并排除故障，直到水中含油达标为止。通常多用光学方法检测水中含油浓度，如混浊度法、红外线吸收法、紫外线吸收法和利用光散射法等。a. 混浊度法混浊度法是根据含油水的混浊程度即透光程度来检测含油浓度的。b. 红外线吸收法根据油分与四氯化碳吸收各种波长红外线的能力不同来检测水中含油浓度。油分对于波长为3435m的红外线几乎可以全部吸收，而对其它波长的红外线吸收很少，四氯化碳则对各种波长的光线几乎全不吸收。根据这一原理，在PH值低于4的检测液中加入四氯化碳后，通过检测器用吸收红外线的差异来反映水中含油浓度。它由光源、比较单元、
38、检测单元放大单元及显示记录仪表等部分组成。来自红外光源的光线经回转扇形板变成周期性的红外线，同时送入测量单元和基准单元。由于基准单元与红外线吸收无关，进入的红外线能全部送到检测器的基准室。而检测单元中送入配有四氯化碳溶剂的检测液，它吸收的红外线与检测液含油浓度有关。由于存在油分而减少送到检测器中测量室的红外线。金属电容上、下室两室由于接受光照强度不同，两室内气体膨胀不同。由此而引起的压力差将随检测液中含油浓度而变化，而压力差的变化将改变金属电容的电容值，经放大器后输出指示含油浓度的检测信号。当含油浓度超过规定值的上限时，将发出声光报警。3.2.3. 马达运转信息船舶在海上航行时，由于海洋环境的
39、不断变化，促使船舶航速的不断变化。但船舶航行的速度主要取决于主机的转速。我们知道，柴油机运行时，由于运动部件惯性力使主机产生的强迫振动会引起船体振动。若主机振动周期和船体振动固有周期相同时，就会产生共振。共振产生的附加应力会超过轴系材料应力，可能造成轴系断裂。同时共振又会造成主机和其它设备甚至船体的损坏，因此必须限制主机在共振转速区内运行。主机的振动周期随主机转速的变化而变化，在主机的额定转速范围内，一般有两个以上共振区。其中，我们把引起最大共振的共振区称为临界转速区，简称临界转速。对于不同类型的主机，其临界转速各不相同，在主机转速表上用颜色线标明。主机产生临界转速的主要原因有两点：一是车令信
40、号使转速落在临界转速区内；二是热负荷程序使主机转速处于临界转速内。因此在主机的实际运行中必须采取措施保证主机避开临界转速区，一般采用临界转速限制环节。具体方法有三种：(1)只要车令转速落在临界转速区（无论增速、减速），临界转速限制环节使主机限制在略低于临界转速下限不变；(2)只要车令转速落在临界转速区（无论增速、减速），临界转速限制环节使主机限制在略高于临界转速上限不变；(3)当车令转速落在临界转速内靠近下限时，临界转速限制环节将主机转速限制在临界转速下限之下不变；当车令转速落在临界转速内靠近上限时，临界转速限制环节将主机转速限制在临界转速上限之上不变。在机舱中需要检测转速的设备有主机、发电机
41、原动机和废气透平增压器等，检测主机转速一般可用测速发电机和磁脉冲传感器。检测发电机原动机和废气透平增压器转速因其转速较高，通常都采用磁脉冲传感器、光电子转速表和霍尔式转速表。(1)测速发电机测速发电机是一种测量转速模拟信号的传感器，它将主机转速（一般是由主机轴经皮带轮或齿轮带动测速发电机）成比例地转变成电压信号，测速发电机有直流和交流两种形式。直流测速发电机直流测速发电机是直流永磁测速发电机，其转子轴经链轮、链条与主机推进轴联结，当主机推进轴转动时，发电机产生电压，其输出电压为：U=E-IaRa=Cen-IaRa式中：E为发电机的电势；Ia为发电机的电枢电流；Ra为发电机的电枢电阻；n为发电机
42、的转速；发电机的恒磁磁通；Ce为常数。IaRa表示电枢绕组及换向电刷接触电阻的压降，其数值比发电机电势E小得多，故可忽略不计，且当这里是一个图片为常数时，则认为：UE=Cen=Kn因此直流测速发电机的输出电势E与发电机的转速成正比，即与主机推进轴的转速成正比（K为比例系数）。U的大小反应了主机转速的高低，U的极性反映了主机的转向。直流测速发电机电路简单，但由于它存在电刷等部件而易引起故障，故在新型船舶上越来越多地采用交流测速发电机。交流测速发电机其测速原理与直流测速发电机基本相同，在此不复述，但由于它的输出电压信号是交流的，需要对它进行相敏整流、滤波后变成直流电压信号。同样该电压信号的大小反映
43、了主机转速的高低，其极性反映了主机的转向。测速发电机测得的转速信号可送至转速表指示主机的转速和转向，但作为转速的反馈信号和逻辑信号不可使用负向电压的转速信号，需经过整流把倒车负极性电压信号转换成正极性电压信号。(2) 磁脉冲式转速传感器磁脉冲式转速传感器是由磁头、脉冲整形放大电路、频率电压转换电路、滤波电路等组成。它有一个软铁探测磁极，是由内装一声永久磁铁探头的螺线管组成，非导磁性外壳对线圈组件起保护作用。磁头是产生脉冲信号的部件，它所产生的脉冲频率（10Hz-10KHz脉冲）与转速成比例。在主机的主轴或凸轮轴上装一个齿轮（可利用盘车齿轮，最佳特性齿轮是左右的齿节距为2-5mm、齿高则为1/2
44、的齿节距），把磁头对准齿轮的齿顶固定，磁头与齿顶之间保持一个较小的间隙（1-5mm）。当齿轮转动时，磁头将交替对准齿顶和齿根，即可输出脉冲信号；同时会引起线圈内磁通的变化，从而在线圈中产生感应电动势。磁头获得感应电动势的脉冲信号较弱，其波形也不理想。所以要把磁头输出的脉冲信号经整形放大电路后转换成同频率的有较大幅值的矩形波，再把该矩形波送至微分电路，可产生同频率的尖峰脉冲信号。用该信号去触发单稳态电路，可得到脉冲宽度和幅值均为恒定的矩形波。如图2-32所示，它的直流分量Un就是在一个周期内的平均值，即Un=Umtk/T=Umtkf。由于Um、tk为常数，故直流分量Un与其脉冲频率成正比。于是把
45、频率信号转成电压信号，即把转速n变成电压信号Un。为了检测主机的转向，需安装两个脉冲传感器，且它们之间要相差1/4或3/4个周期。两个磁头所获得的脉冲信号经整形放大后分别送D触发器的D端和时钟脉冲端。由输出端Q和QTX-哪个是1信号来判断主机正转和反转，如图2-33所示。当齿轮如图方向正车转动时，D触发器D端的正脉冲总比CP端超前1/4周期，即CP端来正脉冲时，D端总是1信号，所以触发器输出端Q保持1信号，QTX-保持0信号，表示主机在正车方向运动。当主机倒车时则反之。（3)光电式转速表利用光电元件产生正比于转速的脉冲信号，可以实现非接触测量。光电式测速传感器常用透射式与反射式两种类型。透射式光电测速传感器的测量盘固定在被测转轴上而随同旋转。测量盘与静止固定的读数盘上，沿外圆周刻有相同间距的径向缝隙。由光源发射的光线，经透镜会聚，透过测量盘与读数盘的缝隙可照射到光敏元件上。测量时测量盘随轴转动，每转过一条缝隙，从光源射来光线照射到光敏元件上一次。这个光脉冲引起光敏元件输出电脉冲，再经整形放大后，得到一个可以测量计数的信号。这种测速传感器每转可产生20500个脉冲，最高转速可测10000r/min以上，最低几乎可以从零开始，分辨率高。此外，它对转轴附加载荷
