船舶閥門遙控系統電氣設計優化與實踐

胡勇

摘要：閥門遙控系統由液壓驅動、電液驅動、氣動驅動和電氣驅動驅動，其中液壓驅動和電液驅動在船用閥門遙控領域應用最為廣泛。船舶遙控系統可以控制管道上的閥門狀態、閥門開啟顯示和報警，保證壓載水等系統功能的正常運行。

關鍵詞：船舶閥門;遙控系統;電氣設計;優化實踐;

船舶閥門遙控系統中分散閥門集中控制的實現，大大減少了船員的勞動強度，已廣泛應用于需要對管道閥門進行遠程操縱和控制的場合。壓載水系統、艙底水系統和水消防系統等船舶系統中遙控閥數量眾多，在船舶電氣設計三維建模過程中，由于遙控閥安裝在管系中位置的不確定性，遙控閥在電氣模型中的定位會出現難點。

一、閥門遙控系統電氣詳細設計

根據設計需要，閥門遙控電氣系統中采用4只遙控閥箱實現對上述遙控閥的供電及控制。在電氣詳細設計圖紙中，通常根據遙控閥箱設備代號對全船遙控閥編號。例如：1#遙控閥箱控制全船壓載水系統遙控閥，則將全船壓載水系統43只遙控閥分別編號為1V1，1V2，1V3，1V4，…;2#遙控閥箱控制機艙艙底水系統和全船艙底疏排水系統的遙控閥，則將機艙艙底水系統12只遙控閥與全船艙底疏排水系統12只遙控閥分別編號為2V1，2V2，2V3，2V4，…等。輪機專業根據系統對全船閥件進行編號，而實際設計中只有部分閥件是需要進行遙控操作的，電氣專業僅對需要遙控操作的閥件進行編號。可見，輪機與電氣原理圖紙對同一個遙控閥的設備代號定義是不一致的。電氣專業需要根據相關圖紙找出輪機遙控閥與電氣遙控閥的對應關系（例如：WBV12對應2V22），然后在SPD電氣模型中將電氣原理定義的遙控閥2V22布置在與輪機模型中遙控閥WBV12三維坐標相同位置上。

二、船舶閥門遙控系統

船舶閥門遙控系統一般由閥門、閥門驅動裝置、遙控系統、應急操作裝置、閥門位置指示和動力源等組成。按照驅動頭動力來源，分為液壓式、氣動式和電動式3類，其中液壓式應用最廣泛。液壓式閥門遙控系統由液壓動力單元、控制指示單元、電磁閥箱、執行單元和應急操作單元組成。（1）液壓動力單元的液壓泵站為系統提供動力源;（2）控制單元包括遠程控制板和現場控制板，遠程控制板安裝在控制室的控制臺上，并配有模擬管系圖顯示閥門和閥位的狀態，從而使用戶能更直觀地了解系統運行情況并方便控制，對于選擇遠程操作控制的分散閥，也可由現場控制板控制;（3）電磁閥箱接受由控制臺發出的控制信號或由計算機系統發出的指令;（4）執行單元包括液壓驅動器和閥。液壓驅動器是被安裝在閥體上且由電磁閥控制的執行器件;（5）應急操作單元通過便攜式手動泵或固定式手動泵操作驅動器。

三、基于SPD軟件的遙控閥電氣設計建模應用實例

目前，在電氣詳細設計建模過程中，對外專業設備通常采用額外建立電纜連接點的方法來完成對電氣接口的定義。以某船遙控閥為例，其建模過程分析如下：在設備小樣中新建一個“小球”，小樣名稱為外專業接口，在“小球”上添加一個電纜連接點，然后對遙控閥進行部件定義和原理定義;當生產設計人員將“小球”布置到SPD電氣模型中，電纜通道連接至“小球”的電纜連接點處時，即可完成設備的電纜布置和預估電纜長度。然后，根據相關圖紙，進行設備原理定義。這樣在SPD軟件中創建了一條電氣設備原理即海水閥2V22，對應設備小樣為一個小球。電氣生產設計在電氣模型中引用輪機模型，根據其設備名稱及輪機閥號（WB-V12）在輪機模型中找到相應閥的安裝位置，然后在電氣模型中將海水閥2V22對應的小球布置在遙控閥WB-V12的坐標位置，完成電氣設備的布置過程。外專業設備采用額外建立電纜連接點的方法進行電氣原理建模存在如下弊端：（1）電氣生產設計工作量大，設計周期長。以某船為例，生產設計人員需要先根據相關圖紙找到電氣與輪機閥件的對應關系，然后根據輪機專業的遙控閥代號找到其在輪機模型中的布置位置，最后將電氣原理定義的小球布置到相應閥件的電纜連接處，操作過程比較繁瑣;（2）遙控閥位置變化后，小球位置不會隨之改變，如果專業間協調不到位，則容易出現位置偏差，從而導致主干電纜布置、敷設和長度產生誤差，造成電纜、電纜安裝附件浪費和返工。

四、閥門遙控系統電氣設計的優化

對采用上述方法建模在實際應用過程中存在的問題，提出改進遙控閥的電氣詳細設計建模方法，通過采用在輪機專業的閥小樣上添加電纜連接點，實現電氣詳細設計中遙控閥的建模。

1.采用在輪機閥件上添加電纜連接點。新建輪機專業閥的小樣時，在電氣接口處添加電纜連接點，閥布置到輪機模型后，通過讀取輪機模型，檢索并列出其中含電纜連接點的模型，新建一條電氣設備原理。

2.改進效果。采用該方法進行遙控閥的電氣原理定義，電氣原理建模時不需要額外建立閥的電氣設備小樣和進行部件定義，簡化了電氣原理建模過程，減少電氣生產設計工作量，避免繁瑣的查找過程。當輪機專業將遙控閥布置到輪機模型后，電氣人員只需在電氣模型的設備樹中選中某遙控閥然后選擇直接布置，該遙控閥在電氣模型中就自動布置在與輪機模型相同的位置上。最重要的是，當輪機模型中遙控閥的位置變化后，電氣生產設計只需通過更新輪機和電氣模型即可完成相應的遙控閥的位置更新。

3.優化建議。針對以上分析，對閥門遙控系統電氣詳細設計提出如下建議：（1）采用“貼小球”的方法建立遙控閥的設備原理時，在電氣專業閥門遙控系統工作圖中標出與輪機專業的閥號對應關系，減少生產設計的查找時間、縮短生產設計周期，同時也便于電氣原理設計核對圖紙及設備資料。（2）采用“貼小球”的方法建立遙控閥的設備原理后，在電氣模型中布置遙控閥設備時，可在已完成設備布置的輪機模型中導出管子閥件匯總表，根據輪機與電氣專業閥號對照關系，通過查看其設備屬性，在設備屬性中輸入相應的三維坐標。采用該方法布置設備將更簡潔，減少查找時間，設備布置的準確性更高。

總之，采用船舶閥門遙控系統.能充分發揮分散控制與集中遙控各自的優勢。可以極大地提高船舶控制系統的自動化，以便實現閥門及時、有效、可靠和快捷的遠距離遙控。對船舶的安全航行具有很高的應用價值。通過對以往遙控閥設備建模及布置過程的分析，給出閥門遙控系統電氣原理建模的思路和方法，解決了遙控閥在電氣模型中定位的難點。

參考文獻：

〔1〕劉光萍.淺談船舶閥門遙控系統電氣設計優化與實踐.2017.

〔2〕張慶華.液艙閥門遙控系統經濟性和可靠性研究.2017.