主機(jī)在線式汽缸壓力分析系統(tǒng)探討

龍紅剛　陳偉

摘要：本文主要對主機(jī)在線式汽缸壓力分析系統(tǒng)的幾種配置的接口和軟件需求作一些探討，并指出不同配置之間的區(qū)別。

關(guān)鍵詞：汽缸；壓力測量；在線式；離線式

1.前言

近年來，與船舶智能化相關(guān)的信息化軟件系統(tǒng)的配套業(yè)務(wù)發(fā)展迅猛，在這方面相對成熟的系統(tǒng)主要是通過收集、計算、分析船上系統(tǒng)和設(shè)備運(yùn)行的數(shù)據(jù)進(jìn)行航線規(guī)劃，實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)；通過檢測全船運(yùn)行狀況，尤其是主機(jī)狀況等，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程維修，對接全球服務(wù)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)等。其中，MAN公司開發(fā)的用于船舶主機(jī)檢測的PMI Auto-tuning，在短短幾年時間內(nèi)已經(jīng)獲得不少的訂單，它可根據(jù)工況對主機(jī)進(jìn)行自動調(diào)節(jié)定時，提高工作效率。

本文以廣州文沖船廠有限責(zé)任公司2 200TEU系列集裝箱船采用MAN公司的主機(jī)在線汽缸壓力分析系統(tǒng)（PMI ON LINE）為研究對象，對在造船規(guī)格書中經(jīng)常出現(xiàn)的PMI OFF LINE/PMI ON LINE/Auto-running/CoCoS-EDS的配置和接口作一些探討。

2.離線式主機(jī)燃燒壓力分析系統(tǒng)（PMl OFF LINE）

離線式主機(jī)燃燒壓力分析系統(tǒng)（PMI OFF LINE）是主機(jī)的一個標(biāo)準(zhǔn)配置，如果在技術(shù)協(xié)議書中沒有特別的說明，主機(jī)廠家一般會提供離線式的主機(jī)燃燒壓力分析系統(tǒng)。該系統(tǒng)組成：PMI電腦、數(shù)據(jù)變送器、打印機(jī)、接線盒、移動式PMI控制箱、一個燃燒壓力變送器等。該系統(tǒng)只能用手工測量主機(jī)每個缸的壓力，并手工輸入電腦，如圖1所示。

3.在線式主機(jī)燃燒壓力分析系統(tǒng)（PMI ON LINE）

在線式主機(jī)燃燒壓力分析系統(tǒng)（PMI ON LINE），實(shí)時采集主機(jī)氣缸的燃燒壓力、掃氣壓力、主機(jī)的轉(zhuǎn)速和扭矩信號，通過電腦軟件實(shí)時監(jiān)測和分析主機(jī)的運(yùn)行狀況，并進(jìn)行診斷和生成報表。該系統(tǒng)組成：兩臺PMI電腦、數(shù)據(jù)變送器、打印機(jī)、接線盒、移動式PMI控制箱、一個燃燒壓力變送器，缸等，如圖2所示。

4.CoCOS-EDS

CoCos為the Computer Controlled Surveillance system的縮寫，是MAN主機(jī)控制系統(tǒng)的一個應(yīng)用軟件。為得到一個更方便、多功能和連續(xù)的診斷系統(tǒng)，主機(jī)的控制系統(tǒng)和PMI系統(tǒng)被推薦延伸到CoCoS-EDS系統(tǒng)產(chǎn)品。

CoCoS-EDS不是MAN的標(biāo)準(zhǔn)配置，而是一個可選項(xiàng)，它有助于對主機(jī)的性能評估和提供一個更詳細(xì)的主機(jī)運(yùn)行監(jiān)控。如果船東要求主機(jī)控制系統(tǒng)具有CoCoS-EDS的功能，那么主機(jī)必須具有PMI ON LINE的功能。CoCoS-EDS和PMI系統(tǒng)連接接口，如圖3所示。其主要功能是對主機(jī)主要數(shù)據(jù)的實(shí)時采集、監(jiān)控、預(yù)測、診斷和生成報表。

5.主機(jī)燃燒壓力自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)（PMI Autotuning system）

數(shù)據(jù)收集單元通過傳感器采集主機(jī)氣缸的燃燒壓力，并把燃燒的過程數(shù)據(jù)發(fā)送給CoCoS-EDS，PMI的程序運(yùn)行在MOP-S電腦里，并記錄、顯示和分析。氣缸的閥值壓力通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給MOP-B和主機(jī)的控制單元。

PMI Auto-tuning system分為兩個部分，每一部分都有他們自己的人機(jī)界面和服務(wù)器：

（1）OP-B包含于主機(jī)的控制系統(tǒng)的使用界面中，其中包括主機(jī)燃燒過程命令和控制，在這個頁面中可以調(diào)節(jié)主機(jī)氣缸的噴油時間和排氣閥的關(guān)閉時間；

（2）MOP-S包含有PMI On-line和CoCoS-EDS的燃燒的過程記錄、監(jiān)控和分析的程序。這個頁面的功能是監(jiān)控和檢查主機(jī)，包括氣缸的燃燒過程監(jiān)控和氣缸閥值壓力傾向的壓力監(jiān)控，如圖4所示。

自動調(diào)節(jié)是建立在氣缸燃燒壓力在線監(jiān)測的基礎(chǔ)上，主機(jī)的控制系統(tǒng)連續(xù)監(jiān)測氣缸壓力并和參考值作比較，這樣控制系統(tǒng)可以調(diào)節(jié)燃油噴射和排氣閥的時間以減少測量值和參考值的偏差。

自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)可以確保主機(jī)一直運(yùn)行在最希望的閥值壓力，而且操作者只要點(diǎn)一下觸摸屏的一個按鈕，就可以自動調(diào)節(jié)平衡各氣缸的壓力。

經(jīng)驗(yàn)表明，增加閥值壓力1 bar，可以減少燃油消耗0-2～0.25 g/kW·h。

主機(jī)自動調(diào)節(jié)的優(yōu)點(diǎn)：

（1）降低油耗；

（2）不需要根據(jù)不同的冷的和熱的運(yùn)行環(huán)境來調(diào)節(jié)主機(jī)；

（3）主機(jī)可以根據(jù)不同的燃油質(zhì)量自動調(diào)節(jié)；

（4）可以降低船員的勞動強(qiáng)度；

（5）有助于降低機(jī)械和溫度過載；

（6）提高運(yùn)行效率；

（7）降低主機(jī)的運(yùn)行成本，增加可靠型；

（8）減少CO2輻射和排放；

（9）不需要進(jìn)塢就可以安裝；

（10）可以減少人為控制的誤差。

自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)可根據(jù)工況對主機(jī)進(jìn)行自動調(diào)節(jié)定時，提高工作效率，降低輪機(jī)員的勞動強(qiáng)度，把調(diào)節(jié)主機(jī)燃燒過程的任務(wù)交給主機(jī)控制系統(tǒng)，僅通過按一個按鈕就能調(diào)節(jié)主機(jī)閥值壓力。

6.小結(jié)

很多船東對EDSfidl version都會產(chǎn)生誤解，他們常?；煜薈oCoS和PMI On-Line/Auto-Tuning。

EDS既不屬于basic version，也不屬于fifll version，而PMI On-line with Auto-Tuning能調(diào)節(jié)和平衡主機(jī)運(yùn)行。值得注意的是PMI和CoCoS是兩個不同的系統(tǒng)，它們組合在一起就是Cocos EDS，它能從PMI系統(tǒng)獲得一些信息輸入，像其它傳感器的輸入一樣。

事實(shí)上，對船東來說，EDSflailversion是—個非常好的工具，它可以實(shí)時監(jiān)測和分析主機(jī)的運(yùn)行狀況，進(jìn)行診斷和生成報表，并可以把這些數(shù)據(jù)傳輸?shù)酱瑬|辦公室。