论文部分内容阅读
摘要：阀门遥控系统由液压驱动、电液驱动、气动驱动和电气驱动驱动，其中液压驱动和电液驱动在船用阀门遥控领域应用最为广泛。船舶遥控系统可以控制管道上的阀门状态、阀门开启显示和报警，保证压载水等系统功能的正常运行。
关键词：船舶阀门;遥控系统;电气设计;优化实践;
船舶阀门遥控系统中分散阀门集中控制的实现，大大减少了船员的劳动强度，已广泛应用于需要对管道阀门进行远程操纵和控制的场合。压载水系统、舱底水系统和水消防系统等船舶系统中遥控阀数量众多，在船舶电气设计三维建模过程中，由于遥控阀安装在管系中位置的不确定性，遥控阀在电气模型中的定位会出现难点。
一、阀门遥控系统电气详细设计
根据设计需要，阀门遥控电气系统中采用4只遥控阀箱实现对上述遥控阀的供电及控制。在电气详细设计图纸中，通常根据遥控阀箱设备代号对全船遥控阀编号。例如：1#遥控阀箱控制全船压载水系统遥控阀，则将全船压载水系统43只遥控阀分别编号为1V1，1V2，1V3，1V4，…;2#遥控阀箱控制机舱舱底水系统和全船舱底疏排水系统的遥控阀，则将机舱舱底水系统12只遥控阀与全船舱底疏排水系统12只遥控阀分别编号为2V1，2V2，2V3，2V4，…等。轮机专业根据系统对全船阀件进行编号，而实际设计中只有部分阀件是需要进行遥控操作的，电气专业仅对需要遥控操作的阀件进行编号。可见，轮机与电气原理图纸对同一个遥控阀的设备代号定义是不一致的。电气专业需要根据相关图纸找出轮机遥控阀与电气遥控阀的对应关系（例如：WBV12对应2V22），然后在SPD电气模型中将电气原理定义的遥控阀2V22布置在与轮机模型中遥控阀WBV12三维坐标相同位置上。
二、船舶阀门遥控系统
船舶阀门遥控系统一般由阀门、阀门驱动装置、遥控系统、应急操作装置、阀门位置指示和动力源等组成。按照驱动头动力来源，分为液压式、气动式和电动式3类，其中液压式应用最广泛。液压式阀门遥控系统由液压动力单元、控制指示单元、电磁阀箱、执行单元和应急操作单元组成。（1）液压动力单元的液压泵站为系统提供动力源;（2）控制单元包括远程控制板和现场控制板，远程控制板安装在控制室的控制台上，并配有模拟管系图显示阀门和阀位的状态，从而使用户能更直观地了解系统运行情况并方便控制，对于选择远程操作控制的分散阀，也可由现场控制板控制;（3）电磁阀箱接受由控制台发出的控制信号或由计算机系统发出的指令;（4）执行单元包括液压驱动器和阀。液压驱动器是被安装在阀体上且由电磁阀控制的执行器件;（5）应急操作单元通过便携式手动泵或固定式手动泵操作驱动器。
三、基于SPD软件的遥控阀电气设计建模应用实例
目前，在电气详细设计建模过程中，对外专业设备通常采用额外建立电缆连接点的方法来完成对电气接口的定义。以某船遥控阀为例，其建模过程分析如下：在设备小样中新建一个“小球”，小样名称为外专业接口，在“小球”上添加一个电缆连接点，然后对遥控阀进行部件定义和原理定义;当生产设计人员将“小球”布置到SPD电气模型中，电缆通道连接至“小球”的电缆连接点处时，即可完成设备的电缆布置和预估电缆长度。然后，根据相关图纸，进行设备原理定义。这样在SPD软件中创建了一条电气设备原理即海水阀2V22，对应设备小样为一个小球。电气生产设计在电气模型中引用轮机模型，根据其设备名称及轮机阀号（WB-V12）在轮机模型中找到相应阀的安装位置，然后在电气模型中将海水阀2V22对应的小球布置在遥控阀WB-V12的坐标位置，完成电气设备的布置过程。外专业设备采用额外建立电缆连接点的方法进行电气原理建模存在如下弊端：（1）电气生产设计工作量大，设计周期长。以某船为例，生产设计人员需要先根据相关图纸找到电气与轮机阀件的对应关系，然后根据轮机专业的遥控阀代号找到其在轮机模型中的布置位置，最后将电气原理定义的小球布置到相应阀件的电缆连接处，操作过程比较繁琐;（2）遥控阀位置变化后，小球位置不会随之改变，如果专业间协调不到位，则容易出现位置偏差，从而导致主干电缆布置、敷设和长度产生误差，造成电缆、电缆安装附件浪费和返工。
四、阀门遥控系统电气设计的优化
对采用上述方法建模在实际应用过程中存在的问题，提出改进遥控阀的电气详细设计建模方法，通过采用在轮机专业的阀小样上添加电缆连接点，实现电气详细设计中遥控阀的建模。
1.采用在轮机阀件上添加电缆连接点。新建轮机专业阀的小样时，在电气接口处添加电缆连接点，阀布置到轮机模型后，通过读取轮机模型，检索并列出其中含电缆连接点的模型，新建一条电气设备原理。
2.改进效果。采用该方法进行遥控阀的电气原理定义，电气原理建模时不需要额外建立阀的电气设备小样和进行部件定义，简化了电气原理建模过程，减少电气生产设计工作量，避免繁琐的查找过程。当轮机专业将遥控阀布置到轮机模型后，电气人员只需在电气模型的设备树中选中某遥控阀然后选择直接布置，该遥控阀在电气模型中就自动布置在与轮机模型相同的位置上。最重要的是，当轮机模型中遥控阀的位置变化后，电气生产设计只需通过更新轮机和电气模型即可完成相应的遥控阀的位置更新。
3.优化建议。针对以上分析，对阀门遥控系统电气详细设计提出如下建议：（1）采用“贴小球”的方法建立遥控阀的设备原理时，在电气专业阀门遥控系统工作图中标出与轮机专业的阀号对应关系，减少生产设计的查找时间、缩短生产设计周期，同时也便于电气原理设计核对图纸及设备资料。（2）采用“贴小球”的方法建立遥控阀的设备原理后，在电气模型中布置遥控阀设备时，可在已完成设备布置的轮机模型中导出管子阀件汇总表，根据轮机与电气专业阀号对照关系，通过查看其设备属性，在设备属性中输入相应的三维坐标。采用该方法布置设备将更简洁，减少查找时间，设备布置的准确性更高。
总之，采用船舶阀门遥控系统.能充分发挥分散控制与集中遥控各自的优势。可以极大地提高船舶控制系统的自动化，以便实现阀门及时、有效、可靠和快捷的远距离遥控。对船舶的安全航行具有很高的应用价值。通过对以往遥控阀设备建模及布置过程的分析，给出阀门遥控系统电气原理建模的思路和方法，解決了遥控阀在电气模型中定位的难点。
参考文献：
〔1〕刘光萍.浅谈船舶阀门遥控系统电气设计优化与实践.2017.
〔2〕张庆华.液舱阀门遥控系统经济性和可靠性研究.2017.
关键词：船舶阀门;遥控系统;电气设计;优化实践;
船舶阀门遥控系统中分散阀门集中控制的实现，大大减少了船员的劳动强度，已广泛应用于需要对管道阀门进行远程操纵和控制的场合。压载水系统、舱底水系统和水消防系统等船舶系统中遥控阀数量众多，在船舶电气设计三维建模过程中，由于遥控阀安装在管系中位置的不确定性，遥控阀在电气模型中的定位会出现难点。
一、阀门遥控系统电气详细设计
根据设计需要，阀门遥控电气系统中采用4只遥控阀箱实现对上述遥控阀的供电及控制。在电气详细设计图纸中，通常根据遥控阀箱设备代号对全船遥控阀编号。例如：1#遥控阀箱控制全船压载水系统遥控阀，则将全船压载水系统43只遥控阀分别编号为1V1，1V2，1V3，1V4，…;2#遥控阀箱控制机舱舱底水系统和全船舱底疏排水系统的遥控阀，则将机舱舱底水系统12只遥控阀与全船舱底疏排水系统12只遥控阀分别编号为2V1，2V2，2V3，2V4，…等。轮机专业根据系统对全船阀件进行编号，而实际设计中只有部分阀件是需要进行遥控操作的，电气专业仅对需要遥控操作的阀件进行编号。可见，轮机与电气原理图纸对同一个遥控阀的设备代号定义是不一致的。电气专业需要根据相关图纸找出轮机遥控阀与电气遥控阀的对应关系（例如：WBV12对应2V22），然后在SPD电气模型中将电气原理定义的遥控阀2V22布置在与轮机模型中遥控阀WBV12三维坐标相同位置上。
二、船舶阀门遥控系统
船舶阀门遥控系统一般由阀门、阀门驱动装置、遥控系统、应急操作装置、阀门位置指示和动力源等组成。按照驱动头动力来源，分为液压式、气动式和电动式3类，其中液压式应用最广泛。液压式阀门遥控系统由液压动力单元、控制指示单元、电磁阀箱、执行单元和应急操作单元组成。（1）液压动力单元的液压泵站为系统提供动力源;（2）控制单元包括远程控制板和现场控制板，远程控制板安装在控制室的控制台上，并配有模拟管系图显示阀门和阀位的状态，从而使用户能更直观地了解系统运行情况并方便控制，对于选择远程操作控制的分散阀，也可由现场控制板控制;（3）电磁阀箱接受由控制台发出的控制信号或由计算机系统发出的指令;（4）执行单元包括液压驱动器和阀。液压驱动器是被安装在阀体上且由电磁阀控制的执行器件;（5）应急操作单元通过便携式手动泵或固定式手动泵操作驱动器。
三、基于SPD软件的遥控阀电气设计建模应用实例
目前，在电气详细设计建模过程中，对外专业设备通常采用额外建立电缆连接点的方法来完成对电气接口的定义。以某船遥控阀为例，其建模过程分析如下：在设备小样中新建一个“小球”，小样名称为外专业接口，在“小球”上添加一个电缆连接点，然后对遥控阀进行部件定义和原理定义;当生产设计人员将“小球”布置到SPD电气模型中，电缆通道连接至“小球”的电缆连接点处时，即可完成设备的电缆布置和预估电缆长度。然后，根据相关图纸，进行设备原理定义。这样在SPD软件中创建了一条电气设备原理即海水阀2V22，对应设备小样为一个小球。电气生产设计在电气模型中引用轮机模型，根据其设备名称及轮机阀号（WB-V12）在轮机模型中找到相应阀的安装位置，然后在电气模型中将海水阀2V22对应的小球布置在遥控阀WB-V12的坐标位置，完成电气设备的布置过程。外专业设备采用额外建立电缆连接点的方法进行电气原理建模存在如下弊端：（1）电气生产设计工作量大，设计周期长。以某船为例，生产设计人员需要先根据相关图纸找到电气与轮机阀件的对应关系，然后根据轮机专业的遥控阀代号找到其在轮机模型中的布置位置，最后将电气原理定义的小球布置到相应阀件的电缆连接处，操作过程比较繁琐;（2）遥控阀位置变化后，小球位置不会随之改变，如果专业间协调不到位，则容易出现位置偏差，从而导致主干电缆布置、敷设和长度产生误差，造成电缆、电缆安装附件浪费和返工。
四、阀门遥控系统电气设计的优化
对采用上述方法建模在实际应用过程中存在的问题，提出改进遥控阀的电气详细设计建模方法，通过采用在轮机专业的阀小样上添加电缆连接点，实现电气详细设计中遥控阀的建模。
1.采用在轮机阀件上添加电缆连接点。新建轮机专业阀的小样时，在电气接口处添加电缆连接点，阀布置到轮机模型后，通过读取轮机模型，检索并列出其中含电缆连接点的模型，新建一条电气设备原理。
2.改进效果。采用该方法进行遥控阀的电气原理定义，电气原理建模时不需要额外建立阀的电气设备小样和进行部件定义，简化了电气原理建模过程，减少电气生产设计工作量，避免繁琐的查找过程。当轮机专业将遥控阀布置到轮机模型后，电气人员只需在电气模型的设备树中选中某遥控阀然后选择直接布置，该遥控阀在电气模型中就自动布置在与轮机模型相同的位置上。最重要的是，当轮机模型中遥控阀的位置变化后，电气生产设计只需通过更新轮机和电气模型即可完成相应的遥控阀的位置更新。
3.优化建议。针对以上分析，对阀门遥控系统电气详细设计提出如下建议：（1）采用“贴小球”的方法建立遥控阀的设备原理时，在电气专业阀门遥控系统工作图中标出与轮机专业的阀号对应关系，减少生产设计的查找时间、缩短生产设计周期，同时也便于电气原理设计核对图纸及设备资料。（2）采用“贴小球”的方法建立遥控阀的设备原理后，在电气模型中布置遥控阀设备时，可在已完成设备布置的轮机模型中导出管子阀件汇总表，根据轮机与电气专业阀号对照关系，通过查看其设备属性，在设备属性中输入相应的三维坐标。采用该方法布置设备将更简洁，减少查找时间，设备布置的准确性更高。
总之，采用船舶阀门遥控系统.能充分发挥分散控制与集中遥控各自的优势。可以极大地提高船舶控制系统的自动化，以便实现阀门及时、有效、可靠和快捷的远距离遥控。对船舶的安全航行具有很高的应用价值。通过对以往遥控阀设备建模及布置过程的分析，给出阀门遥控系统电气原理建模的思路和方法，解決了遥控阀在电气模型中定位的难点。
参考文献：
〔1〕刘光萍.浅谈船舶阀门遥控系统电气设计优化与实践.2017.
〔2〕张庆华.液舱阀门遥控系统经济性和可靠性研究.2017.