[实用新型]船用全回转推进器全数字式智能控制系统

说明书

本实用新型涉及船舶设备，尤其涉及船用全回转推进器控制技术的创新。本实用新型船用全回转推进器全数字式智能控制系统创新了全回转推进器回转角度的检测方式；采用了变频器驱动螺旋桨的形式；发明了推进器回转的数字控制单元。采用无机械触点的数字角度编码器，不仅使测量精度和传输精度大幅提高，而且性能稳定可靠，寿命大大延长。使用变频器驱动螺旋桨，使螺旋桨运转速度连续可调，实现无极变速。使用数字流量控制阀，实现了推进器回转速度的智能控制，使回转角度定位精准，回转过程用时得以缩短。采用PLC组件及可视化交互式人机操作界面，使观察和操作变得简单；添加数字通讯接口，方便了与CP、VDR等的通讯连接。

技术领域

本实用新型涉及船舶设备，尤其涉及船用全回转推进器控制技术的创新。

背景技术

船用全回转推进器是船用推进器的一种，其特点是，推进器的螺旋桨轴线可在水平面内绕回转轴线360°旋转，因而省去了船舶舵及后侧推的配置，具有推进效率高，船舶回转直径小等优势，被广泛应用于近海、港口航行和作业的船舶上。传统全回转推进器的控制系统，以由机械传动控制和电气开关信号、模拟信号控制实现的，其控制精度低、响应时间长、过渡冲击大、故障率高、难以实现自动化控制，制约了全回转推进器在现代船舶上的使用。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本实用新型的目的是提供一种新型的全数字式智能控制系统，它能使推进和回转转速实现无级变速、回转角度控制精准、操作简单、便于与CP等控制系统实现数字通信对接。

为了解决上述技术问题，本实用新型解决技术问题的方案是：采用变频器控制、PLC控制器、数字角度编码器和数字流量控制阀。所述变频器控制驱动全回转推进器的电机；所述数字角度编码器安装在回转轴的传动轴上；所述数字流量控制阀控制回转液压马达的输入流量；所述PLC控制器依据所编写在其中的程序控制指令，综合变频器、数字角度编码器、数字流量控制阀的状态参数进行分析判断，发出最佳技术参数的控制命令。

采取上述方案后，由于采用了变频器控制，动力驱动为变频电机，使螺旋桨11转速实现了无级变速。数字角度编码器即时精确地拾取回转角度信号（分辨率为0.022°），以数字编码方式反馈给PLC控制器。PLC将操作员的操作命令信号或来自于DP的控制信号、变频器输出速度信号、角度信号及其生成的角速度信号进行分析，给流量控制阀输出流量控制信号，控制螺旋桨11转速和回转角度，并依据转速、回转角度命令值和实际差值的大小，实时控制转速加速度、回转角速度的过程值，使过渡过程迅速且平滑无冲击。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对实用新型船用全回转推进器全数字式智能控制系统作进一步的详细说明。

图1是本实用新型船用全回转推进器全数字式智能控制系统的结构原理示意图。

具体实施方式

图1中，船用全回转推进器智能控制系统，包括变频器1、变频电机2、数字角度编码器3、液压泵4、数字流量控制阀5、液压马达6、PLC控制组件组成。变频器1向变频电机2提供设定频率的电能，变频电机将设定转速的机械能，通过机械传动机构，一路提供给螺旋桨11，螺旋桨11输出设定速度的转速，通过流体作用，获得需要的推力；另一路提供给液压泵4，获得驱动回转机构的能量。液压马达6将液压能转变为机械能，通过蜗轮8蜗杆7、齿轮传动9，驱动推进器回转。数字角度编码器3安装在蜗轮8轴上（根据需要，也可安装在推进器的回转轴上），经齿轮传动机构后，其对推进器回转角度的分辨率为0.14°，这对推进器回转角度的辨别精度是相当高的。PLC组件根据操作员的操作指令，以及来自于变频电机2的速度信号、数字角度编码器3的回转角度信号，进行分析计算，给数字流量控制阀5发出即时所需的流量控制信息。数字流量控制阀5执行来自PLC的流量控制命令，给液压马达6输出给定的流量，使液压马达6输出设定转速的机械能。考虑流体等因素对回转角度及角速度的影响，PLC还根据数字角度编码器传送过来的实时回转角度反馈信号，并经计算得出的实时角速度信号，对数字流量控制阀的输出流量进行闭环控制，使其符合设定的要求。采用PLC及可视化交互式人机操作界面、数字通讯接口等，也使得全回转推进器的运行姿态，以图文形式显示给操作人员，操作人员亦可通过显示的图文操作组件进行操作，使操作员的工作变得方便简单，一目了然；同时，也方便了本系统与船舶上如CP、VDR等的通讯连接。之于以上创新，使得全回转推进器具有控制精确、响应迅速、能效提高、操作方便、连接简单等的优势。