輪機自動化課程的分解式教學方法

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(天津理工大學 海運學院,天津 30038)

輪機自動化指用各種自動化儀表及控制元件和邏輯元件包括計算機在內所組成的各種控制系統和監視系統[1]，包含了各種工程參數如：溫度，壓力，流量，粘度，液位的控制；包含了各種輪機設備的控制，動力設備如柴油機、發電機、油馬達，輔助設備如鍋爐、分油機、油水分離器等；包含了各種物理系統，如液壓系統、機械系統、電力電子系統、氣動系統。按照船舶具體設備和系統，輪機自動化內容主要包括：柴油機氣缸冷卻水溫度自動控制系統，主機燃油粘度自動控制系統，柴油機貨、油船輔鍋爐、自動排渣分油機、自清洗濾器等的自動控制系統[2]，以及主機遙控系統，船舶自動化電站等系統。輪機自動化是對船舶各種設備和系統進行的集成和自動控制，提高了船舶設備控制的可靠性，減輕了船員的勞動強度，是船舶技術的核心之一。

種類繁多的控制系統和各種物理參數給學生的學習帶來了諸多不變，既需要懂船上的各種設備原理，又需要其他學科的知識(如自動控制技術，機械制造，電力電子技術，微型計算機技術)。輪機自動化課程的教學改革涉及到多個方面，涉及到課程體系、教學方法、和雙語教學等方面[3-4]。目前還缺乏對輪機自動化教學方法進行有效的研究，為此，提出輪機自動化的分解式教學方法。

作者在教學工作中發現，輪機自動化系統往往比較復雜，學生在學習一個系統的時候需要引用大量其他學科的知識，內容繁多。因此，將教案做成圖解式，一方面將具體的輪機系統搭成框架，這樣需要什么知識，便在上面加上注釋，這樣學生就知道該如何分析，這大大提高了學生的學習效率和積極性。本文以船舶上常用氣動主機遙控系統為例，對分解式教學方法進行詳細介紹[5-6]。

1 氣動主機遙控系統簡介

氣動主機遙控系統指駕駛臺發送的遙控主機信號是氣動的，并經過全自動的氣動邏輯回路輸出來操縱主機。采用具有代表性的Man-V40/54A型柴油機為例來說明氣動主機遙控系統的分析方法。主機遙控系統圖非常復雜，涉及大量的氣動管路和閥件，必須熟悉主機的各種邏輯回路(包括起動邏輯回路、換向和制動邏輯回路、轉速與負荷的控制和限制回路)和柴油機的工作原理。在分析過程要保持思路清醒，并做必要的標記。

遙控系統組成有：氣源裝置和操縱部位轉換、停油與換向、制動、起動、調速、機旁操縱和模擬試驗。每個部分都需要大量的篇幅來加以介紹，再加上圖形的復雜(兩張大圖和一些小圖)，往往讓學生無所適從。分解式教學方法采用數學上常有的邏輯推導方法，使得分析過程簡潔許多，而且可以將其中一些部分內容有機地與其他部分內容進行關聯。

2 分解式分析方法應用分析

2.1 停油

圖1為換向過程的分解過程，其中的有下畫線的地方，是與其他部分關聯的地方。

圖1換向過程分解

實現停油，管27必須是1，信號才能經過停油氣缸024把油門推向零位。這要求A407/1輸出0信號使閥門A301/4右位通。通過分解式分析方法來說明這個過程。

→管27為1→停油油缸024，

油門推向零位→M331/1上位通

這樣的推導過程，就像進行數學公式推導一樣，簡潔明了，而且便于把握停油的氣路過程。

2.2 換向

多路閥M221是換向的鑒別邏輯閥，三位四通閥M215是換向條件檢測閥。

換向過程中，凸輪軸移動通過機械反饋機構，將M221閥芯從右向左(正車換向)，反饋到Ⅲ位，正車1信號與接口6通→管62為1，標志換向完成，同時接口2、3通大氣，管9為0，M215鎖定不能換向。換向結束，M221的反饋凸輪使閥M331/2左位通輸出1，為制動做準備。

2.3 制動

該機型設有能耗制動和強制制動兩種功能。二者的區別是前者要求有應急操縱指令和主機轉速高于發火轉速。前者，只需空氣分配器投入工作，后者要求空氣分配器和主起動閥均投入工作。當制動過程結束，轉速降為0，接下來進行正常起動。按下應急按鈕，A373/1通電輸出0，進行換向。圖2為制動前的換向，圖3為能耗制動分析過程。

圖2 制動前的換向

來自PH的高壓氣體送空氣分配器，而管33關閉起動閥對主機進行能耗制動。

圖3 能耗制動分析

強制制動過程為：管62=1→M351/4上位(低于發火轉速，上位通)→M301/5右位→M425/1→管8=1→管12=1→M307/2上位(低于發火轉速，上位通) →M301/1下位(管43=0)→管S=1→M379/2下位(自動下位通)

則Pl→M301/7右位→M074/2上位→管33=1(M357/1上位通)→打開主起動閥。當主機轉速下降為0，強制制動結束，進行正常起動。

3 結論

分解式教學方法采用數學上的邏輯推導格式，邏輯清晰，便于學生掌握理解，而且避免了大量文字的說教。此方法對輪機自動化教學具有較大的借鑒意義，有利于教學活動的順利進行，也有利于學生的學習和總結。通過本文的分析，教師和學生可以參照該方法對輪機自動化系統進行分析。

[1] 鄭鳳閣.輪機自動化[M].大連:大連海事大學出版社,1998.

[2] 李世臣,徐善林.輪機自動化[M].大連:大連海事大學出版社,2008.

[3] 張亦丁.輪機自動化教學方法探討[J].交通高校研究,1996(4):68-69.

[4] 王冬捷,陳 鍵.輪機自動化的現代化教學與實踐[J].航海教育研究,2000(4):47-48.

[5] 吳志亞.職業院校專業課教學方法探討[J].船海工程，2011，40(4)：98-99.

[6] 楊 昆,吳東旭,賈進章.任務分解式教學法在檢測技術實訓中的應用[J].遼寧工程技術大學學報:社會科學版,2012(3):26.