中速柴油機的電氣設備模擬教學系統的制作方法
【專利摘要】一種中速柴油機的電氣設備模擬教學系統，包括燃油齒條測量裝置、相繼增壓控制裝置、曲柄銷測溫裝置、燃油齒條信號模擬裝置、相繼增壓信號模擬裝置和曲柄銷溫度模擬裝置，其中，燃油齒條測量裝置、相繼增壓控制裝置和曲柄銷測溫裝置為中速柴油機的實際部件，燃油齒條信號模擬裝置連接燃油齒條測量裝置，并給出標志柴油機油門大小的燃油齒條位移信號，相繼增壓信號模擬裝置連接相繼增壓控制裝置，模擬產生并輸出柴油機的增壓器轉速、主機轉速、齒條位置、齒條零位以及掃氣壓力信號，曲柄銷溫度模擬裝置連接曲柄銷測溫裝置，模擬產生并輸出各氣缸中飛濺油的溫度信號。本發明可操作性強，通過實物模擬的方式，使得教學過程理論聯系實踐，提高了教學效果。
【專利說明】中速柴油機的電氣設備模擬教學系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種模擬教學裝置，具體涉及一種中速柴油機的電氣設備模擬教學系統，屬于柴油機【技術領域】。
【背景技術】
[0002]燃油齒條測量裝置、相繼增壓控制裝置以及曲柄銷測溫裝置是中速柴油機中主要的電氣設備。
[0003]燃油齒條測量裝置I由齒條傳感器11和燃油齒條測量單元12組成，其結構如圖1所示。齒條傳感器11能夠實時地將燃油齒條的位移信號轉化為電信號，并由燃油齒條測量單元12進行處理和顯示。該燃油齒條測量單元12同時提供一個4?20mA的輸出端口，用于柴油機的監測報警系統，以此來實現柴油機負荷限制等相關功能，在實時監測油門大小的同時也保護了柴油機。
[0004]相繼增壓控制裝置由相繼增壓控制器和電磁閥箱組成，適用于雙增壓器型柴油機，其中以B列增壓器為受控增壓器。該相繼增壓控制裝置的操作顯示平臺如圖2所示，其采集柴油機的增壓器轉速、主機轉速、齒條位置、齒條零位以及掃氣壓力五路信號，通過電磁閥箱對柴油機上的燃氣閥、空氣閥、旁通閥以及放氣閥這4個蝶閥進行打開/關閉控制，從而實現當柴油機在O?50%負荷下運行時，通過關閉燃氣閥和空氣閥，只讓A列增壓器工作，以提高進氣量，節能增效；當柴油機在50%以上負荷運行時，通過打開燃氣閥和空氣閥，使A列和B列增壓器同時工作，以保證柴油機能夠穩定安全運行。
[0005]曲柄銷測溫裝置包括PT100溫度傳感器和控制器，其主要功能是通過若干PT100溫度傳感器實時采集曲柄銷等運動件在運轉過程中飛濺出來的滑油的溫度，由控制器進行數據處理，當飛濺油溫達到設定好的報警或停車閾值時，控制器輸出相應報警信號，從而有效降低柴油機上曲軸連桿等關鍵運動件的故障風險。
[0006]以上三種裝置在中速柴油機的控制系統中占有十分重要的地位，能夠對它們進行熟練地操作與維護，并理解它們的工作原理，對于用戶來說也是非常關鍵的。培訓作為一種手段，對于用戶能夠快速熟悉并掌握產品特性有著十分明顯的作用。然而目前的中速柴油機培訓方式主要是以老師講課和PPT演示為主，課堂上沒有實物，互動性不強，學員缺乏學習興趣，培訓效果往往不甚理想。
【發明內容】
[0007]本發明的目的在于克服現有技術存在的不足，提供一種可操作性強的中速柴油機的電氣設備模擬教學系統，通過實物模擬的方式且無需真實柴油機進行運轉，在教室中實現各電氣設備的通電操作、調試和排故，使得中速柴油機的教學培訓過程理論聯系實踐，提高教學效果。
[0008]本發明解決其技術問題的技術方案如下:
[0009]一種中速柴油機的電氣設備模擬教學系統，其包括燃油齒條測量裝置、相繼增壓控制裝置、曲柄銷測溫裝置、燃油齒條信號模擬裝置、相繼增壓信號模擬裝置和曲柄銷溫度模擬裝置，所述燃油齒條測量裝置、相繼增壓控制裝置和曲柄銷測溫裝置為所述中速柴油機的實際部件，所述燃油齒條信號模擬裝置連接所述燃油齒條測量裝置，并向該燃油齒條測量裝置給出標志柴油機油門大小的燃油齒條位移信號，所述相繼增壓信號模擬裝置連接所述相繼增壓控制裝置，模擬產生并向該相繼增壓控制裝置輸出柴油機的增壓器轉速、主機轉速、齒條位置、齒條零位以及掃氣壓力信號，所述曲柄銷溫度模擬裝置連接所述曲柄銷測溫裝置，模擬產生并向該曲柄銷測溫裝置輸出各氣缸中飛濺油的溫度信號。
[0010]進一步地，所述的燃油齒條信號模擬裝置包括支架、推桿、調油桿和刻度盤，所述調油桿可旋轉地安裝在支架上且與所述中速柴油機的燃油齒條連接，所述推桿通過螺紋固定在支架上并頂住調油桿，通過旋轉該推桿能夠調節所述調油桿的轉動角度以模擬增大或減小柴油機油門，該調油桿的旋轉角度由所述刻度盤上讀出，所述燃油齒條測量裝置的齒條傳感器安裝在支架上且與所述調油桿之間存在一間隙，該齒條傳感器通過感知該間隙的變化獲得燃油齒條位移信號。
[0011]進一步地，所述的齒條傳感器與所述調油桿之間的間隙值和所述調油桿的轉動角度值之間存在有對應的線性關系曲線，該線性關系曲線能夠通過自行標定所述刻度盤上讀數分別為O和滿刻度時的調油桿的轉動角度值來設定。
[0012]進一步地，所述的相繼增壓信號模擬裝置包括PLC信號發生裝置和蝶閥狀態反饋裝置，所述PLC信號發生裝置連接于所述相繼增壓控制裝置的前端，通過編程模擬產生并向該相繼增壓控制裝置輸出柴油機的增壓器轉速、主機轉速、齒條位置、齒條零位以及掃氣壓力信號，所述蝶閥狀態反饋裝置連接于所述相繼增壓控制裝置的后端，模擬反饋所述相繼增壓控制裝置中蝶閥的開閉狀態。
[0013]進一步地，所述的PLC信號發生裝置包括西門子PLC S7200控制器，所述蝶閥狀態反饋裝置由繼電器和燈板組成。
[0014]進一步地，所述的曲柄銷溫度模擬裝置包括若干模擬信號發生單元，每一模擬信號發生單元模擬產生并輸出所述中速柴油機中的一個氣缸飛濺油的溫度信號。
[0015]進一步地，所述的模擬信號發生單元為可調單元或不可調單元，該可調單元包括有用以改變溫度信號輸出值的旋鈕式變阻器，該不可調單元為PT10鉬熱電阻。
[0016]本發明將中速柴油機的三個實際部件燃油齒條測量裝置、相繼增壓控制裝置和曲柄銷測溫裝置與燃油齒條信號模擬裝置、相繼增壓信號模擬裝置和曲柄銷溫度模擬裝置組合在一起，通過三個模擬裝置產生并輸出中速柴油機的各種工況的狀態模擬信號，使得三個電氣裝置均能夠在教學課堂上實現柴油機上正常的監控、報警和控制等功能的演示，而無需真實的柴油機主體運行。本發明改變了目前中速柴油機的培訓課堂上沒有實物，主要以老師講課和PPT演示為主的方式，采用實物進行模擬演示，加深了學習者對中速柴油機電氣設備性能的認識。與現有技術相比，本發明具有如下有益效果:
[0017](I)能夠產生并輸出模擬中速柴油機的運行狀態信號，完全靜態模擬中速柴油機三個電氣裝置正常的報警、停車與控制功能，無需真實柴油機進行運轉。
[0018](2)系統參數可以按需要進行調整，可操作性強。
[0019](3)教學過程理論聯系實踐，學習者在教室中即可動手通電操作各裝置的調試、排故，加強對中速機電氣設備的認識，使教學效果事半功倍。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]圖1是現有中速柴油機的燃油齒條測量裝置的結構示意圖。
[0021]圖2是現有中速柴油機的相繼增壓控制裝置的操作顯示平臺的示意圖。
[0022]圖3是本發明的結構外形圖。
[0023]圖4是本發明的燃油齒條信號模擬裝置的結構示意圖。
[0024]圖5是本發明的相繼增壓信號模擬裝置的結構示意框圖。
[0025]圖6是本發明的曲柄銷溫度模擬裝置的結構示意框圖。
[0026]圖7是本發明中曲柄銷溫度模擬裝置的模擬信號發生單元的電氣原理圖。
【具體實施方式】
[0027]本發明能夠靜態模擬中速柴油機的燃油齒條測量裝置、相繼增壓控制裝置和曲柄銷測溫裝置三個電氣裝置正常的各種功能，適用于中速柴油機的課堂教學培訓。
[0028]下面結合附圖和具體實施例對本發明所述的中速柴油機的電氣設備模擬教學系統作進一步的詳細說明，但不能以此來限制本發明的保護范圍。
[0029]請參閱圖3，圖示的中速柴油機的電氣設備模擬教學系統安裝在一教學試驗臺上，其包括燃油齒條測量裝置1、相繼增壓控制裝置3、曲柄銷測溫裝置5、燃油齒條信號模擬裝置2、相繼增壓信號模擬裝置4、曲柄銷溫度模擬裝置6和接線操作區7，試驗臺臺架下設有4個萬向輪，方便移動、安裝和調試。
[0030]所述燃油齒條測量裝置1、相繼增壓控制裝置3和曲柄銷測溫裝置5為所述中速柴油機的實際部件，輸入信號后能夠實現其正常的報警、停車與控制等功能。
[0031]所述燃油齒條信號模擬裝置2連接所述燃油齒條測量裝置1，并向該燃油齒條測量裝置I給出標志柴油機油門大小的燃油齒條位移信號。
[0032]請結合參閱圖1和圖4，所述的燃油齒條信號模擬裝置2包括支架22、推桿23、調油桿24和刻度盤25。所述調油桿24可旋轉地安裝在所述支架22上，并且與所述中速柴油機的燃油齒條連接；所述推桿23通過螺紋固定在該支架22上并頂住所述調油桿24，通過旋轉該推桿23推動調油桿24能夠調節所述調油桿24的轉動角度，以模擬增大或減小柴油機油門；該調油桿24的旋轉角度可以由所述刻度盤25上讀出。
[0033]所述燃油齒條測量裝置I的齒條傳感器11(見圖1)安裝在所述支架22上，其感應端與所述調油桿的側邊之間存在一間隙e，該齒條傳感器11測量該間隙e，將其轉化為電信號并由電流表輸出燃油齒條位置，所述齒條傳感器11通過感知該間隙e的變化獲得燃油齒條位移信號。所述的齒條傳感器11與所述調油桿24之間的間隙e值和所述調油桿24的轉動角度值之間存在有對應的線性關系曲線，該線性關系曲線能夠通過自行標定所述刻度盤5上讀數分別為O和滿刻度時的調油桿24的轉動角度值來靈活設定。通過觀察該刻度盤5上的讀數，能夠明確所述調油桿24的轉動角度值和齒條傳感器11測量間隙e以及輸出燃油齒條位置(油門格數)之間的對應關系。
[0034]所述相繼增壓信號模擬裝置4連接所述相繼增壓控制裝置3，主要采用PLC來模擬產生中速柴油機的增壓器轉速、主機轉速、齒條位置、齒條零位以及掃氣壓力信號，并向該相繼增壓控制裝置3輸出，同時利用繼電器來模擬所述相繼增壓控制裝置3中燃氣閥、空氣閥、旁通閥以及放氣閥這四個蝶閥的打開和關閉狀態。所述相繼增壓信號模擬裝置4和相繼增壓控制裝置3可以實現對中速柴油機STC控制裝置的全功能模擬，靜態實現單增壓器與雙增壓器的切換等功能。
[0035]請參閱圖5，所述的相繼增壓信號模擬裝置4包括PLC信號發生裝置41和蝶閥狀態反饋裝置42。所述PLC信號發生裝置41連接于所述相繼增壓控制裝置3的前端，本實施例中，該PLC信號發生裝置41主要由西門子PLC S7200控制器、HMI觸摸顯示屏幕及手動設置單元組成；PLC控制器通過編程模擬產生并向所述相繼增壓控制裝置3輸出中速柴油機的增壓器轉速、主機轉速、齒條位置、齒條零位以及掃氣壓力信號，各類轉速信號利用頻率信號來模擬，掃氣壓力信號用電流信號來模擬，油門位置信號(齒條位置和齒條零位)用電壓信號來模擬。所述蝶閥狀態反饋裝置42連接于所述相繼增壓控制裝置3的后端，由繼電器和燈板組成；該蝶閥狀態反饋裝置42用以模擬反饋所述相繼增壓控制裝置3中四個蝶閥的開閉狀態，從而使得控制可以閉環，效果更接近實際。
[0036]所述曲柄銷溫度模擬裝置6連接所述曲柄銷測溫裝置5，模擬產生并向該曲柄銷測溫裝置5輸出提供各氣缸中飛濺油的溫度信號，以此來靜態模擬中速柴油機運轉時的報警和停車功能。
[0037]請參閱圖6，所述的曲柄銷溫度模擬裝置6包括若干模擬信號發生單元，每一模擬信號發生單元模擬產生并輸出所述中速柴油機中的一個氣缸飛濺油的溫度信號。本實施例中，該曲柄銷溫度模擬裝置6具有5個模擬信號發生單元，可以模擬發出5路氣缸中飛濺油的溫度信號，其中兩個為可調單元，另外三個為不可調單元；該可調單元包括有用以改變溫度信號輸出值的旋鈕式變阻器，該不可調單元為普通PT100鉬熱電阻。
[0038]請參閱圖7，所述可調單元利用旋鈕式變阻器來模擬中速柴油機上來自氣缸的飛濺油的溫度信號變化，從而實現靜態模擬報警與停車的工況；可以調節旋鈕式變阻器來改變輸出溫度信號，以達到報警和停車值來分別模擬出報警和停車的工況。由于PT10溫度傳感器的特性，故所述可調單元采用混聯電阻來實現這一特性，使輸入信號可調范圍更加精確。所述可調單元同時采用插孔形式的接線柱，配以專門的表棒式連接線，以便教學操作。
[0039]以上是本發明的一個最佳實施例，并不能以此來限制本發明的保護范圍。本發明的保護范圍還包括其它對于本領域技術人員來講顯而易見的變換和替代。
【權利要求】
1.一種中速柴油機的電氣設備模擬教學系統，其特征在于:所述模擬教學系統包括燃油齒條測量裝置、相繼增壓控制裝置、曲柄銷測溫裝置、燃油齒條信號模擬裝置、相繼增壓信號模擬裝置和曲柄銷溫度模擬裝置，所述燃油齒條測量裝置、相繼增壓控制裝置和曲柄銷測溫裝置為所述中速柴油機的實際部件，所述燃油齒條信號模擬裝置連接所述燃油齒條測量裝置，并向該燃油齒條測量裝置給出標志柴油機油門大小的燃油齒條位移信號，所述相繼增壓信號模擬裝置連接所述相繼增壓控制裝置，模擬產生并向該相繼增壓控制裝置輸出柴油機的增壓器轉速、主機轉速、齒條位置、齒條零位以及掃氣壓力信號，所述曲柄銷溫度模擬裝置連接所述曲柄銷測溫裝置，模擬產生并向該曲柄銷測溫裝置輸出各氣缸中飛濺油的溫度信號。
2.根據權利要求1所述的中速柴油機的電氣設備模擬教學系統，其特征在于:所述的燃油齒條信號模擬裝置包括支架、推桿、調油桿和刻度盤，所述調油桿可旋轉地安裝在支架上且與所述中速柴油機的燃油齒條連接，所述推桿通過螺紋固定在支架上并頂住調油桿，通過旋轉該推桿能夠調節所述調油桿的轉動角度以模擬增大或減小柴油機油門，該調油桿的旋轉角度由所述刻度盤上讀出，所述燃油齒條測量裝置的齒條傳感器安裝在支架上且與所述調油桿之間存在一間隙，該齒條傳感器通過感知該間隙的變化獲得燃油齒條位移信號。
3.根據權利要求2所述的中速柴油機的電氣設備模擬教學系統，其特征在于:所述的齒條傳感器與所述調油桿之間的間隙值和所述調油桿的轉動角度值之間存在有對應的線性關系曲線，該線性關系曲線能夠通過自行標定所述刻度盤上讀數分別為O和滿刻度時的調油桿的轉動角度值來設定。
4.根據權利要求2所述的中速柴油機的電氣設備模擬教學系統，其特征在于:所述的相繼增壓信號模擬裝置包括PLC信號發生裝置和蝶閥狀態反饋裝置，所述PLC信號發生裝置連接于所述相繼增壓控制裝置的前端，通過編程模擬產生并向該相繼增壓控制裝置輸出柴油機的增壓器轉速、主機轉速、齒條位置、齒條零位以及掃氣壓力信號，所述蝶閥狀態反饋裝置連接于所述相繼增壓控制裝置的后端，模擬反饋所述相繼增壓控制裝置中蝶閥的開閉狀態。
5.根據權利要求4所述的中速柴油機的電氣設備模擬教學系統，其特征在于:所述的PLC信號發生裝置包括西門子PLC S7 200控制器，所述蝶閥狀態反饋裝置由繼電器和燈板組成。
6.根據權利要求4所述的中速柴油機的電氣設備模擬教學系統，其特征在于:所述的曲柄銷溫度模擬裝置包括若干模擬信號發生單元，每一模擬信號發生單元模擬產生并輸出所述中速柴油機中的一個氣缸飛濺油的溫度信號。
7.根據權利要求6所述的中速柴油機的電氣設備模擬教學系統，其特征在于:所述的模擬信號發生單元為可調單元或不可調單元，該可調單元包括有用以改變溫度信號輸出值的旋鈕式變阻器，該不可調單元為PTlOO鉬熱電阻。
【文檔編號】G09B9/00GK104332076SQ201410571476
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年10月23日 優先權日:2014年10月23日
【發明者】奚博文, 王偉, 王凱, 許宏濱 申請人:滬東重機有限公司