1、大連海事大學畢業論文“育鯤”輪減搖鰭系統控制淺析及可靠性的提高專業班級：輪 機 2006-4姓 名：指導教師： 輪機工程學院目 錄前言41減搖鰭簡介4減搖鰭的作用4“育鯤”輪減搖鰭的參數4“育鯤”輪減搖鰭的優點42減搖鰭減搖原理53減搖鰭液壓系統7液壓泵站9油路板（元件 16）9比例閥（元件17）9旁通閥（元件13）/雙向溢流閥（元件2）10減搖鰭收放閥（元件1）和平衡閥（元件36）10負載感應/插裝補償閥組10油冷卻器（元件31）和回油濾器（元件29）114減搖鰭控制原理11減搖鰭控制系統11電動機控制13主電動機的起動13主電動機的保護14主電動機的停止15應急電動機起動單元15葉片伸出和

2、回籠控制15葉片伸出15葉片回籠16SOLAS面板16葉片傾斜控制174.4.1 電液隨動系統17（1）隨動系統的工作原理17（2）船舶航速控制17（3）穩心優化作用18葉片傾斜的具體實現185 提高“育鯤”輪減搖鰭可靠性195.1 航速控制的改進195.1.1 航速控制規律的設計195.1.2 航速信號的接入205.2 葉片助搖問題的解決205.2.1 葉片助搖監測205.2.2 助搖現象的解決22結論22【參考文獻】22“育鯤”輪減搖鰭系統控制淺析前言1減搖鰭簡介1.1減搖鰭的作用船舶在海上航行，由于風、浪的擾動，要產生搖擺，包括縱搖、橫搖、首搖等等。由于船舶橫搖阻尼較小，往往導致過大的橫

3、搖擺動，船舶橫搖會增加船舶傾覆的危險性，增加甲板上浪次數，產生船體和設備的附加應力，增加人員的疲勞程度。特別是在“育鯤”輪教學實習船上，橫搖會影響學生的實習效果，設計橫搖性能優良的船舶非常必要。1.2“育鯤”輪減搖鰭的參數“育鯤”使用的減搖鰭型號是Aquarius 50系列，每舷各有一個葉片，°，最大葉片角為25°，葉片角減小發生在船舶航速16.7節以上。“育鯤”輪減搖鰭°）的表現：°，°，橫搖減少百分比為80% 波°1.3“育鯤”輪減搖鰭的優點Aquarius折葉式減搖鰭用緊湊的、輕量級的設計和最先進的控制來提供高性能的橫搖阻尼，用

4、最小尺寸、最小重量、最小數量零部件的鰭板操作機構滿足更小船舶的需求。1、采用大升力的鰭片來提高減搖效果2、液壓、機械和控制設備安裝費用低3、船舶的報警和監視系統結合容易4、鰭葉的傾斜和伸展由線性執行器完成5、采用內部潤滑系統6、液壓系統采用負載感應2減搖鰭減搖原理AQUARIUS 折葉式減搖鰭減搖系統的設計，是通過控制兩個（一個左舷， 一個右舷）葉片擊水角度（攻角），來減少海浪導致的船舶搖擺力矩。假設在波浪作用下，作為剛體的船舶橫搖可以用繞首尾線擺動的角度，角速度，角加速度來表征運動情況，并規定從船尾向船首看時，以順時針方向為正，逆時針方向為負。船舶在海浪中的橫搖所受的力矩可以看成船舶在靜水中

5、橫搖所受的力矩加上波浪對正浮狀態船體的擾動力矩。為此，船舶在海浪上的橫搖受以下五種力矩的作用，。圖2.1 力矩對船舶的作用（1）復原力矩當船舶橫搖某一角度時，此時浮心和重心不在同一垂線上，形成了一個使船舶回復到原位置的力矩，即復原力矩，使船舶回復到原位置。當橫搖角不大于1015度時，可以應用初穩性公式： （2.1）式中： 為船舶排水量，為初穩性高度。（2）阻尼力矩船舶在水中橫搖，由于船體和水之間存在相對速度，船體必須受到阻尼，阻尼力矩大體受到三個原因的作用，摩擦阻尼，興波阻尼，漩渦阻尼。小角度橫搖時，認為船舶是時間恒定的線性系統，即阻尼力矩與角速度成線性關系。 （2.2）式中： 為阻尼力矩系數

6、。（3）慣性力矩船舶在橫搖過程中有角加速度存在，必然產生慣性力矩。橫搖的慣性力矩是由兩部分組成的，即船體本身的慣性力矩和附加慣性力矩。慣性力矩與角加速度成線性關系。 （2.3）式中：為船體對軸的質量慣性矩，為船舶繞軸轉動時其附連水的慣性矩。（4）波浪擾動力矩波浪改變了船體水下的體積形狀，從而產生復原擾動力矩，船體的存在阻止了波浪的運動，反之波浪也給船體一個作用力矩，此力矩為阻尼擾動力矩，附加質量也存在有慣性擾動力矩。故擾動力矩可以寫成： （2.4）式中：為有效波傾角。（5）扶正力矩由于減搖鰭的存在，當船舶在航行中，當兩個葉片以一定角度傾斜，（根據流體力學，葉片前端向上傾斜時，產生正的液壓升力。

7、當葉片前端向下傾斜時，則產生負的液壓升力，如圖2.2，升力由式（2.5）計算。升力會在船舶上聯合產生一個扶正力矩，作用在點，以使船舶的橫搖角減小，用于抵消波浪對船舶的作用力。圖2.2 鰭片受力圖 （2.5）式中：為扶正力矩，為鰭片攻角、為船舶航速，為有效受力面積 （）式中：為升力的有效力臂。綜合船舶在規則波的橫搖時所受的各種力矩，由動平衡原理，船舶的平衡條件為力矩之和為零，故有： （）從上式可以看出，我們可以通過改變減搖鰭所產生的扶正力矩來使所受的總力矩之和為零，而調節葉片角度可以改變扶正力矩的大小，來使船舶避免橫搖。（說明有點少）3減搖鰭液壓系統“育鯤”輪減搖鰭液壓系統采用開式系統，實現葉片

8、回籠和延展以及葉片傾斜操作，而且對流向葉片傾斜系統的流體實施閉合式電子-液壓比例控制，并且還有負載感應功能，如圖3.1所示。圖3.1 “育鯤”減搖鰭液壓系統圖1-減搖鰭收放閥；2-雙向溢流閥；3-補償閥；4-補償閥先導溢流閥；5-溢流閥；6-節流閥；7-節流閥；8-單向閥；9-法蘭；10-壓力測試點；11-負載感應隔離閥；12-電磁線圈；13-截止閥；14-過載銷；15-梭閥；16-油路板；17；電液比例閥；18-補償閥蓋；19-壓力表截止閥；20-壓力表；21-液位/溫度指示器；22-油尺；23-吸入濾器；24-主電動機；25-應急電動機；26-雙向葉片泵；27-齒輪泵；28-透氣裝置；29

9、-回油濾器；30-溢流閥；31-冷卻器；32-卸荷閥；33-放殘閥；34-旋塞；35-油箱；36-平衡閥；37-取樣閥；38-抽吸管道；39、40-軟管3.1液壓泵站主泵由一個液壓油泵（元件26）和一臺主電動機（元件24）構成，泵的出口連接有一個旁通閥（元件32）。發動機通過活動耦合為泵提供動力。泵是連續運行雙葉結構，一個泵殼內有兩個獨立的泵單元（即葉片盒）。泵有一個共用的抽吸管道，兩條獨立的輸出線。泵盒的流量分布，使得高流量單元的流量約為低流量單元的 4倍。應急泵由一個齒輪泵（元件27）和一臺應急電動機（元件25）構成，泵沿垂直軸定位，泵體完全浸沒在罐內油中，以利于自吸。主泵的高流量單元的出

10、口設有遠程控制的泵卸載閥（元件32），除轉葉操作外，在啟動及所有其他操作中，高流量單元都在卸載。這使得發動機可以在最小負載狀態下啟動。由于低流量單元流量較小，這也使得回籠和延展操作以及葉片對中操作減速進行。 3.2油路板（元件 16）油路板里面有葉片控制所需的全部閥門。主泵和應急泵的加壓流體分別通過單向閥（元件 8）進入油路板進行分配和輸出，進入一個共同的壓力走廊，壓力走廊被分割成多個部分，對應多個出口。流體流經壓力走廊，進入比例閥（元件 17）以及回籠和延展閥（元件 1），作為控制油。壓力走廊還通過管道分別連接至壓力計（元件20）和取樣閥（元件37），壓力計的支架通過手動操作的切斷閥（元件1

11、9）安裝在動力單元上，通過取樣閥可以對液壓油進行取樣化驗，以保證液壓油的質量。 壓力走廊通過補償閥（元件3）和負載感應旁通閥（元件 5）與回路連接。同樣，回路也是一個共同的壓力走廊，將系統的多條回流通過油冷卻器（元件31）和回路過濾器（元件29）導回供油罐（元件 35）。3.3比例閥（元件17）葉片傾斜操作的控制是通過電液壓比例閥實現的，比例閥由電磁線圈操縱，為流向葉片傾斜機構的液壓油提供流量和方向控制。比例閥由一個導閥和一個主閥構成。 導閥由兩個比例減壓閥組成，用兩個電磁線圈控制。如果兩個線圈中的一個帶電，滑閥移動，距離與電子輸入信號強度成正比。這就在主閥壓力室中產生與輸入電流成比例的壓力。

12、 主閥是一個簡單的導向滑閥彈簧裝置，兩端各有一個壓力室。如果兩個壓力室中的壓力相等，對中彈簧使得主滑閥居中（中位）。一個壓力室的壓力增大，就會產生一個新的力平衡，主滑閥處在新的位置。比例閥將變量電子信號轉換為變量液壓流體。控制電流先是通過電磁線圈，產生一個與之電流信號成正比的導閥滑閥位置，然后在主閥相應的壓力室形成與導閥滑閥位置成正比的壓力，最后產生一個比例主滑閥位置。當電流信號降到0的時候，主滑閥回到中位。比例閥的中央位置附近有一個靜止帶，以盡量減少內部泄漏，必須用伺服放大單元中的電子設備進行補償漏泄。3.4旁通閥（元件13）/雙向溢流閥（元件2）比例閥出口將液壓油導至葉片傾斜柱塞，各個出口

13、之間還有手動旁通閥和雙向溢流閥互相連接。雙向溢流閥使得高壓（超過安全閥設置壓力）可以從高壓管路向回油管路釋放，避免系統內壓力積累過高。所有正常操作中，手動的旁通閥都關閉，打開時可以將液壓油導入另一管路，消除葉片傾斜柱塞上的方向壓力。3.5減搖鰭收放閥（元件1）和平衡閥（元件36） 平衡閥（元件 36 中的元件 36.1 和 36.2）與回籠和延展汽缸的兩條輸入線連接，防止葉片在回籠和延展位置上有任何運動。在葉片）的通道進入回籠和延展汽缸中環形區域（差動活塞的左部），把活塞桿推回原位。同時控制油流體被引導至對面的平衡閥（元件36.2），液體回流入罐。在延展位置上，液壓拉力使得葉片保持外伸，十字箱

14、的止停塊提供了液壓推力的反作用力。在葉片回籠操作中，回籠線圈 （元件 1的a部分）帶電， 使得液壓油通過補償閥 （元件 36.2）的通道進入回籠和延展汽缸中的主區域，回籠和延展活塞桿外伸，葉片回籠。導流體被引導至對面的補償閥（元件 36.1） ，打開這個閥門，液體回流入油箱。葉片延展或回籠完成后，線圈都斷電。3.6負載感應/插裝補償閥組負載感應/插裝補償閥組由補償閥（元件3）、溢流閥（元件5）和負載感應隔離閥（元件11）組成，構成一個負載感應器和安全閥。補償閥本質上是一個變量安全閥，與定量泵（元件26 和 27）共同使用，以防止產生過熱（產生的熱量等于流速與壓力的乘積；在泵的最大流速固定的情況

15、下，減小工作壓力十分關鍵）。當與比例閥（元件 17）共同使用時，補償閥與比例閥（元件17）共享定量泵（元件 26和 27）的輸出流體，其比例取決于比例閥（元件 17）的開口大小。比例閥開口為 0 ，補償閥流量最大；比例閥完全打開，補償閥流量最小（或者為零）。補償閥與比例閥共享輸出流體很重要，因為它決定了補償閥的先導溢流閥（元件4）的設定值。比如，泵的輸出為每分鐘 100升，而為了實現要求的傾斜速率，傾斜轉葉機構需要的最大量為每分鐘 90升，那么經過補償閥的流量必須上調，即減小先導溢流閥（元件4）的設定值，直到通過的流量小于每分鐘 10 升。如果這種情況是在設定值為15bar的壓力下出現的，那么

16、整個系統的基本設定置就是15bar。負載感應器：在葉片傾斜動作時，當負載感應隔離閥（元件11）帶電，負載感應啟動。若葉片受到海浪等因素的沖擊力，使一個油路通道壓力較高，這個壓力就通過梭閥（元件 15）傳遞到補償蓋（元件18），再通過節流孔（元件7）傳遞到回油壓力走廊。安全閥：在回籠和延展操作中，負載感應隔離閥（元件 11）斷電，泵壓力可以傳遞至補償蓋（元件 18）。壓力逐步積累，直到補償蓋被液壓沖開，將補償閥（元件3）的頂端與油罐相連。這個閥門現在是回籠和延展系統的安全閥。3.7油冷卻器（元件31）和回油濾器（元件29）油冷卻器由一組管道構成，管道在一個圓柱體中排開，回流的油經過層層管道，而海

17、水冷卻劑通過端蓋流經管道。進水管必須有一個孔板，來限制流經冷卻器的水流量。高速流水將導致設備過早報廢。液壓油從冷卻器中流出，通過回路濾器進入油箱，濾器安裝在罐體上，帶一個目測指示器和旁通閥。旁通閥的設置壓力約為1.5bar。 回路過濾器包含了主過濾芯的磁鐵前芯，用來濾掉含鐵雜質。流體從過濾器底部流出，這是一個孔洞結構，液壓油流回油箱時可以減小湍流。 4減搖鰭控制原理4.1減搖鰭控制系統（需要改圖：將局部控制單元簡畫）減搖鰭控制系統運用了專為滿足嚴格的強度和可靠性標準而設計的現代工業可編程邏輯控制技術。使用串行通信網絡以數字化形式進行信息傳遞，符合工業總線標準。可以提供高速、高質、可靠的通信。使

18、用模塊式總線終端組合，將模擬信號與數字信號同通信網絡對接，以提供一個靈活且易于維護的系統。 主要的人機交互界面由駕駛臺控制站和工程控制站構成。駕駛臺控制站包括一個電子設備單元和一個操作員面板，后者為方便使用而設計，可以清楚地指示每一葉片的運行狀態。操作員面板部分由 SOLAS（海上人身安全）面板和減搖鰭控制面板構成。SOLAS面板用于在緊急情況下顯示葉片是否回籠。工程控制站擁有一個中央控制單元和一個操作員觸屏顯示器。駕駛臺電子控制單元、中央控制單元以及每一葉片的局部控制單元可以相互作用，這些個體單元配置安裝于船體的適當位置，之后通過通信網絡（PROFIBUS總線）實現相互連接。該系統和水力、葉

19、片等子系統連接，控制葉片運行順序并監控故障情況。船航行信號以及由搖擺傳感器傳來的搖擺信號，經過中央控制單元的處理，得出對每一葉片角度的指令信號，通過總線傳輸到左右舷局部控制單元，伺服放大器單元提供葉片的閉合回路控制，與局部安裝的連接盒一起安裝在左右舷的水力單元上。連接盒通過電纜連接到局部控制單元，用于控制發動機起動器和動力單元功能。對每一葉片的緊急控制，屬于局部功能，獨立于控制系統。4.2電動機控制電動機的控制由電動機的起動單元控制，主電動機起動單元和應急電動機起動單元控制著主電動機的起動、停止、保護、以及抗冷凝加熱器和局部控制單元的動力分配。圖4.1 主電動機電路圖4.2.1主電動機的起動首

20、先閉合主電動機控制面板上的空氣開關Q1，使主電動機起動單元的主電網帶電，然后閉合控制箱里面的帶過載保護的空氣斷路器Q2，變壓器T1將主電網380V供電變為230V，分別對熱敏電阻繼電器單元、主接觸器控制電路、抗冷凝加熱器單元、信號燈指示單元和局部控制單元（Local Control Unit,LCU）供電，此時電源接通狀態指示燈H5亮。抗冷凝加熱器單元有電后，閉合電動機加熱器雙位電閘S1，使抗冷凝加熱器E1有電，對電動機外殼進行加熱，并且加熱器電源指示燈H1亮。熱敏電阻繼電器單元的熱敏電阻B1、B2和B3對主電動機的過載情況進行監視，熱敏電阻將溫度信號轉換為電阻信號，再經過熱敏電阻繼電器K2轉

21、換為電流信號，此電流信號與設定值相比較。當過載發生時，使得觸點K2（97、98）閉合，觸點K2（95、96） 斷開，過載指示燈H4亮；當不發生過載時，觸點K2（97、98）斷開，觸點K2（95、96） 閉合，過載指示燈H4滅。而電動機還沒有啟動之前，過載情況是不會發生的，因此觸點K2（95、96） 是閉合的。由于K2（95、96）是閉合的，當主接觸器控制電路有電時，使得輔助繼電器K3的線圈帶電，觸點K3（1、2）閉合。此時，應選擇本地/遙控控制開關S4的位置，當置于遙控位置，其運行/停止狀態由局部控制單元控制下的數字信號決定，反之其運行/停止狀態由控制面板決定。遙控起動時，S4（21、22）斷

22、開，S4（14、13）閉合，使得觸點S4（33、34）閉合，局部控制單元的PLC接收到觸點S4（33、34）的閉合狀態信息，使局部控制單元的X1（27、28）有輸入信號，并且還監視到X1（18、19）和X1（19、20）的遙控開關閉合，以及X1（20、21）中的應急電動機互鎖開關閉合（還有其他邏輯條件嗎？），然后使輸出信號輔助繼電器K5有電，觸點K5（1、2）閉合，主接觸器K1線圈有電；本地起動時，S4（21、22）閉合，S4（14、13）斷開，按下起動按鈕S2，主接觸器K1有電。主接觸器K1有電后，主觸點K1（1、2）、K1（3、4）和 K1（5、6）閉合，主電動機機運轉起來；輔助觸點K1（

23、13、14）閉合，輔助繼電器K4線圈有電，觸點K4（13、14）閉合，實現發電機的自鎖，觸點K4（1、2）閉合，將觸點K4（1、2）的開關狀態輸入到PLC中（用途呢？），當繼電器K4線圈有電后，觸點K4（5、6）閉合，電動機運行狀態指示燈H2亮，觸點K4（21、22）斷開，電動機停止狀態指示燈H3熄滅；同時主接觸器K1的輔助觸點K1（21、22）和K1（61、62）斷開，形成了電動機與抗冷凝加熱器運行狀態互鎖；同時觸點K1（71、72）斷開，將K1（71、72）開關量信號輸入到PLC中，關閉應急電動機起動器，以實現一個互鎖機制，禁止主發電動機起動器與應急發電機起動器同時運行。此外，主電動機運行

24、時，運行時間計數器P2開始工作，記錄主電動機運行的時間。4.2.2主電動機的保護1、熱繼電器U1。當電機過載時，熱繼電器觸點U1（95、96）斷開，輔助繼電器K3線圈失電，觸點K3（1、2）斷開，主接觸器K1線圈失電，電機停止運行。同時觸點K3（21、22）閉合，過載指示燈H4亮。2、空氣開關Q1。具有欠壓保護功能，一旦電壓嚴重下降或斷電時，主觸點斷開。3、帶過載保護空氣斷路器Q2。同時具有過載保護和欠壓保護功能。4、過載保護開關F1、F2、F3、F4、F5。分別對于抗冷凝加熱器單元、熱敏電阻繼電器單元、主接觸器控制電路、信號燈指示單元和局部控制單元（Local Control Unit,LC

25、U）進行過載監視，當過載發生時，過載保護開關斷開，需要手動復位。5、熔斷器F10。對電動機運行時間計數器進行過電流保護。6、互鎖機制。抗冷凝加熱器與電動機運行狀態之間，以及主電動機與應急電動機之間的互鎖。4.2.3主電動機的停止在遙控控制狀態下，向PLC輸入停止命令，然后PLC使得其輸出量接觸器K5的線圈失電，觸點K5（1、2）斷開，電動機停止；在本地控制狀態下，按下停止按鈕S3，即可停止主電動機的運行。4.2.4應急電動機起動單元應急電動機起動單元較主電動機起動單元相對簡單，在其起動邏輯過程中沒有熱敏繼電器單元，并且只能本地控制。4.3葉片伸出和回籠控制4.3.1葉片伸出葉片伸出由中央控制單

26、元監控，葉片伸出前應滿足以下條件： 1. 左右舷葉片沒有發生故障，即駕駛臺操作面板上的左右舷葉片故障指示燈和中央控制單元主頁面上的左右舷葉片故障指示熄滅。 2. 回到中央控制單元，確認兩個“可用/離線”按鍵中的“可用”部分亮燈，即由駕駛臺控制單元控制葉片伸出操作。選擇離線狀態后，每個葉片都由它的局部控制單元的主頁面控制，能被回籠、延展、對中和測試。只有在駕駛臺控制站或者工程控制站上使用“可用”模式，才能運行穩定功能。 從駕駛臺控制單元或者中央控制單元，按一下“左舷延展”保護按鍵/指示燈，葉片將稍微向上轉動，以解除葉片鎖定塊對葉片保護功能；再按一下以激活伸出動作，“回籠”指示燈將熄滅，而“延展”

27、指示燈將閃爍，表明葉片正在延展。葉片伸出機構有一個內置式線性傳感器，控制系統用這個傳感器來持續監測葉片的回籠和延展狀態，確定葉片何時處在回籠和延展位置。當“延展”指示燈停止閃爍并完全點亮時，表明葉片已經充分展開。當第二次按下“左舷延展”保護按鍵時，減搖鰭收放閥（元件1）的電磁閥b有電，使其工作在右位，高壓油進入C通道，到達平衡閥（元件36.1）分為兩個油路，一路直接通過平衡閥（元件36.1）中的單向閥進入油缸E空間，推動葉片伸展；一路作為平衡閥（元件36.2）的控制油，再與油缸F空間回油共同作用，使平衡閥（元件36.2）處于開啟位置，然后油缸F空間回油順著D管道回到回油壓力走廊。當葉片伸展到指

28、定位置后，由止停塊來承受油缸高壓端的油壓，伸展完畢后，減搖鰭收放閥（元件1）的電池閥b失電，閥工作在中位（y型機能），使得主油路可以對油缸的泄漏進行補償，以保證葉片的位置。同樣在駕駛臺控制單元或者中央控制單元對右舷葉片進行伸出操作。4.3.2葉片回籠葉片回籠有正常回籠操作和應急回籠操作。任何控制單元均可控制葉片的正常回籠操作，而應急回籠操作由手動控制。1、正常葉片回籠若左右舷葉片沒有故障發生時，并且系統處于“可用”狀態，從駕駛臺控制單元或者中央控制單元，按一下“左舷回籠”按鍵/指示燈，啟動回籠動作。“延展”指示燈會熄滅，而“回籠”指示燈將閃爍，表明葉片正在回籠。當“回籠”指示燈停止閃爍并完全點

29、亮時，表明葉片已經完全回籠。通過觀察相關的葉片角度表上的指針（約為10度），可以確認鎖定位置。如果右舷也需要回籠，則針對右舷重復以上過程。當按下“左舷回籠”按鍵/指示燈，減搖鰭收放閥（元件1）的電磁閥a有電，使其工作在左位，高壓油進入D通道，到達平衡閥（元件36.2）分為兩個油路，一路直接通過平衡閥（元件36.2）中的單向閥進入油缸F空間，推動葉片回籠；一路作為平衡閥（元件36.1）的控制油，與E空間的回油壓力疊加，使得平衡閥（元件36.1）處于開啟位置，然后油缸E空間回油順著C管道回到回油壓力走廊。當葉片回到指定位置后，減搖鰭收放閥（元件1）的電磁閥a失電，閥回到中位，此時葉片鎖定塊將葉片鎖

30、住。2、應急葉片回籠當主電動機無法運行時，按照前面的方法，起動應急電動機，讓壓力走廊壓力積累。在葉片子系統中，通過檢查十字盒上端的葉片角度指示器，確保葉片已經對中（約在0度位置）。如果葉片不居中，手動操作比例閥（元件17）進行對中。再手動操作減搖鰭收放閥（元件1），使用推針，插入電磁線圈的尾端，直到葉片回籠操作完成。 4.3.3SOLAS面板SOLAS面板電源和葉片單元的開關輸入信號獨立于減搖鰭控制系統，在控制系統停電的情況下，通過SOLAS近距開關對回籠狀態進行監測，遠程傳送到SOLAS面板上顯示葉片的兩種狀態：回籠與沒有回籠。4.4葉片傾斜控制4.4.1 電液隨動系統葉片傾斜控制系統是一套

31、“電液隨動系統”，隨動系統接受控制信號，完成信號的功率放大，驅動鰭跟隨控制信號運動，隨動系統能“快速、準確、穩定”的工作，使鰭所示：圖4.2 電液隨動系統圖（1）隨動系統的工作原理由角速度傳感器（角速度陀螺儀）測得船舶橫搖的角速度信號和船舶航速作為控制信號，經中央控制單元處理后，以電壓信號形式輸出，電壓信號送入到比較放大器后與鰭角反饋電壓在PLC內部通過函數計算得出電液伺服閥的控制電流信號，電液伺服閥根據電流信號的大小決定閥的開度，從而調節進入轉鰭液壓缸的液壓油流量，使鰭以一定的速度轉動，同時鰭角傳感器監測鰭角信號并輸出鰭角反饋電壓。鰭角反饋電壓被送回到比較放大單元與輸入信號相比較，當這兩個信

32、號大小相等，極性相反時，差值趨近于零，鰭就停止轉動。這樣，根據輸入信號的大小，可以使鰭轉到一個指定的角度，實現隨動轉鰭的目的。鰭動作后，將減小船舶的橫搖，從而使角速度傳感器的監測的橫搖信號變小。（2）船舶航速控制由式（2.5）可以得知，葉片上所產生的扶正力矩與攻角、航速的平方成比例。對于葉片角度反饋，是按照扶正力矩和攻角成線性比例關系的規律來控制的，在橫搖狀態相同的情況下，認為葉片上所產生的扶正力矩紙盒葉片的轉角有關，然而在實際上，減搖鰭的葉片在設計航速下計算出葉片應有的轉角，那么當航速加快時，作用在葉片軸上的轉葉力矩變大，葉片產生的扶正力矩就會變大，系統的穩定性變差。當轉葉力矩達到一定時，就

33、會使轉鰭油缸的功率不夠用，導致不能驅動葉片轉動，為了使得在不同航速下葉片上產生的最大升力不變，需要采取一定的措施，對不同的航速調整最大鰭角，使葉片產生的最大扶正力矩保持到設計值。“育鯤”輪上具體的航速調節：當航速很小時，其減搖能力很差，所以規定當航速小于1/3設計航速（16.7kn），鰭角為零；當航速大于1/3設計航速時才啟動減搖鰭工作，最大鰭角為25°，則中央控制單元中的PID調節信號再經過處理。 （4.1）式中，為實際航速，為最小航速， 為中央控制單元輸出的電壓信號，為最大葉片角對應的電壓。（3）穩心優化作用在某些情況下中，船的GM（穩心高度）會有很大變化。在這種情況下，可以通過

34、手動進入GM值，來對控制系統加以調節使其適應負載狀況，控制系統中用它作為調節參數來進行性能優化。（沒有詳細資料）4.4.2葉片傾斜的具體實現當葉片伸出后，系統將進行船舶減搖操作，通過對監測到的角速度信號分析處理，從中央控制單元輸出處理結果，經PROFIBUS總線分別傳輸到左右舷局部控制單元，又傳送到伺服放大器單元中，同時鰭角傳感器產生的反饋信號通過局部控制單元也傳送到伺服放大器單元中，兩者經特定的函數計算后，傳送給比例閥（元件17）的線圈c或線圈d一定大小的電流信號，如圖4.3。圖4.3 局部控制單元信號輸入、輸出我們以葉片向上傾斜為例，當比例閥（元件17）的電磁線圈d有電后，電液比例閥（元件

35、17）的主閥芯向左移動，閥在右位開度與電流信號成比例，從而控制進入A通道的流量，然后液壓油進入轉鰭油缸G空間，推動葉片向上傾斜，轉鰭油缸H空間的回油經B通道回到回油壓力走廊。當葉片傾斜動作執行后，鰭角發生變化，鰭角傳感器監測的反饋信號（當葉片角度居于上傾 25度和下傾 25度之間時，傳感器的額定輸出為0到 10伏直流電）傳送到伺服放大器單元中，實現對鰭角最精確的控制。鰭角變化后，將影響葉片在水中的升力大小，從而決定扶正力矩的大小，使船舶的橫搖角變小，直接負反饋給角速度傳感器。5 提高“育鯤”輪減搖鰭可靠性船舶在航行中，由于航速和海況的變化，葉片上所受的升力也在不斷的發生變化，隨之轉鰭液壓缸的負荷也在不斷的變化，這時就有可能要發生液