轮机自动化控制讲座-第一章反馈控制系统实例

第一章反馈控制系统实例第二节VAF型燃油粘度控制系统第三节VISCOCHIEF型燃油粘度控制系统第四节大型油轮辅锅炉水位自动控制第五节大型油轮辅锅炉蒸汽压力自动控制第一节柴油机汽缸冷却水温度自动控制系统返回目录图1-1-1汽缸冷却水温度控制原理冷却器M调节器冷却器M调节器主机主机三通调节阀三通调节阀执行电机执行电机感温元件感温元件第一节柴油机冷却水温度控制系统返回本章泵主机冷却器膨胀水柜直接作用式冷却水温度控制返回本节MR-Ⅱ型电动冷却水温度控制系统一、控制系统的组成及工作过程图1-1-2二、电源电路及继电器开关电路三、输入电路和指示电路四、PD控制电路五、脉冲宽度调制电路六、管理要点图1-1-3d图1-1-3a图1-1-3b图1-1-3c返回本节图1-1-2组成调节器开关组限位开关过载保护三相伺服马达三通阀返回最近MR-Ⅱ型调节器MR-Ⅱ型调节器是电动基地式仪表，它把测量、显示、调节等各个单元及相关附件均组装在一个控制盒内，设置在集中控制室。控制盒的组成：1.MRB板，输入与指示电路2.MRV板，比例微分控制电路3.MRD板，脉冲宽度调制电路4.MRK板，继电器和开并装置5.MRP板，主电源电路6.MRS板，稳压电源电路图1-1-4返回本节图1-1-4返回最近Re2Re1D1D2Sr1Sr2L1L2R3R4R1R2C1C2SW1SW2SW+16V-16V0VF1F2D1C1增温降温降温增温220V+16VMRP板，主电源电路图1-1-3d返回最近TU1TU2-16V+16V+16V+16VR1R2R4R5W1R3C1R7C4R6R8C2R10R11R12W2W3R13T1G+__+T802SW1SW2R9C7MRB板，输入与指示电路图1-1-3aAB1510返回最近TU1+_TU2+_降温增温R11R13D7D8T2T1R10R12D6D5R8R9D3D4D1D2R5R6R2R3W2R4R7C2C1R1C3W1MRD板，脉冲宽度调制电路图1-1-3c5-16V-16V+16V返回最近C4TU1+_TU2+_TU3+_R13R8R10W2R9R11R6C4R3R2R5C3C2R1C1R14R4R7W151415MRV板，比例微分控制电路图1-1-3b返回最近TU1+_TU2+_降温增温R11R13D7D8T2T1R10R12D6D5R8R9D3D4D1D2R5R6R2R3W2R4R7C2C1R1C3W1MRD板，脉冲宽度调制电路图1-1-3c5-16V-16V+16V返回最近TU1+_TU2+_降温增温R11R13D7D8T2T1R10R12D6D5R8R9D3D4D1D2R5R6R2R3W2R4R7C2C1R1C3W1MRD板，脉冲宽度调制电路图1-1-3c5-16V-16V+16V返回最近管理要点1.面板功能2.投入使用3.故障排除通则4.参数调整返回本节第二节VAF型燃油粘度控制系统目标：控制柴油机燃油的粘度，使之保持在最佳喷射粘度值上。原理：燃油的粘度随温度增加而下降。方法：改变燃油的加热程度。船舶柴油机，尤其是主机，通常燃用重油。重油的粘度较大，为便于燃油的输送和雾化，必须对燃油进行加热，并使其粘度值维持在设定范围内。返回本章第二节VAF型燃油粘度控制系统常用燃油粘度控制系统：（1）VAF型燃油粘度控制系统；（2）NAKAKITA型燃油粘度控制系统；（3）VISCOCHIEF型燃油粘度控制系统（单片机控制）。返回本节第二节VAF型燃油粘度控制系统一、VAF型燃油粘度控制系统的组成fig.1-2-1二、测粘计fig.1-2-2三、差压变送器fig.1-2-3四、调节器五、气动调节阀fig.1-2-6六、控制系统常见故障分析及管理要点返回本节返回最近返回最近返回最近返回最近第二节VAF型燃油粘度控制系统四、调节器立体图fig.1-2-4简图杆系表盘PB和Ti的调整正作用式与反作用式调节器与调节阀作用形式的配合手－自动切换返回本节返回最近第二节VAF型燃油粘度控制系统比例带调整方法：比例带调整盘上M点的位置逆时针→负反馈↑→比例带↑顺时针→负反馈↓→比例带↓积分时间调整方法：积分阀开大→Ti↓积分阀关小→Ti↑返回本节调节器杆系返回最近调节器表盘返回最近正作用与反作用正作用式调节器：当测量输入增加时，输出也增加反作用式调节器：当测量输入增加时，输出减少。正作用式→反作用式：（1）喷嘴旋转90℃（2）M点由左上角→右上角返回本节调节器与调节阀作用形式的配合正作用式调节器与气开式调节阀反作用式调节器与气关式调节阀（优选）返回本节第三节VISCOCHIEF型燃油粘度控制系统一、控制系统的组成、功能及特点二、测量单元三、VCU－160粘度控制器返回本章第三节VISCOCHIEF型燃油粘度控制系统一、控制系统的组成、功能及特点Fig.1-3-1特点：P22返回本节返回最近第三节VISCOCHIEF型燃油粘度控制系统二、测量单元Fig.1-3-21.EVT-10C粘度传感器2.PT100温度传感器Fig.1-3-4粘度传感器单片机变送器Fig.1-3-3返回本节返回最近返回最近返回最近第三节VISCOCHIEF型燃油粘度控制系统三、VCU-160粘度控制器1.控制方式和过程控制方式：温度程序控制、温度定值控制、粘度定值控制作用规律：PI控制（由单片机程序实现）控制方式选择开关：DO、STOP、HFO返回本节第三节VISCOCHIEF型燃油粘度控制系统三、VCU-160粘度控制器1.控制方式和过程控制过程：STOP→DO程序加温，直到DOTset±3℃,进入温度定值控制。DO指示灯亮，粘度报警关返回本节第三节VISCOCHIEF型燃油粘度控制系统三、VCU-160粘度控制器1.控制方式和过程控制过程：STOP→HFO程序加温，直到HFOTset±3℃,或DO→HFO进入粘度定值控制。稳定后，改为粘度/温度定值控制。DO指示灯熄灭，HFO指示灯亮返回本节第三节VISCOCHIEF型燃油粘度控制系统三、VCU-160粘度控制器1.控制方式和过程控制过程：HFO→DO粘度定值控制，降温，直到DOTset±3℃,进入温度定值控制。DO指示灯亮，HFO指示灯熄灭返回本节第三节VISCOCHIEF型燃油粘度控制系统三、VCU-160粘度控制器2.控制板电路Fig.1-3-6（1）模拟量输入电路（2）开关量输入电路（3）输出电路（4）显示电路返回本节返回最近第四节大型油轮辅锅炉水位自动控制主锅炉：蒸汽动力船舶上用于蒸汽动力装置的锅炉。蒸发量大，蒸汽压力高，对水位和蒸汽压力的控制要求较高，常采用带有积分作用的调节器。辅锅炉：内燃机动力船舶上的锅炉。油轮辅锅炉：加热货油，驱动甲板设备，蒸发量较大，类似主锅炉。货轮辅锅炉：燃油、滑油及生活用水加热，要求不高。其水位和压力常用双位控制。返回本章第四节大型油轮辅锅炉水位自动控制一、锅炉水位控制的特点二、某油轮辅锅炉水位自动控制系统的组成及工作原理三、变送器四、调节器五、给水调节阀六、控制系统常见故障分析及管理要点返回本节一、锅炉水位控制的特点（1）水中含有蒸汽（15%～20%）（2）蒸汽压力变化时，水下蒸汽的体积发生变化。虚假水位，难控制。因此，水位与给水量、蒸发量和水下蒸汽体积有关。第四节大型油轮辅锅炉水位自动控制返回本节一、锅炉水位控制的特点第四节大型油轮辅锅炉水位自动控制1.双冲量水位控制（1）单冲量：水位（2）双冲量：水位＋蒸汽流量fig.1-4-1（3）三冲量：水位＋蒸汽流量＋给水量返回本节返回最近一、锅炉水位控制的特点第四节大型油轮辅锅炉水位自动控制2.双回路水位控制（1）水位控制回路（2）给水压差控制回路pFGfig.1-4-2返回本节返回最近二、某轮辅锅炉水位自动控制系统的组成fig.1-4-3)(CAKBPP—气动计算器的气压输出A—水位调节器的气压输出B—蒸汽流量变送器的气压输出K—系统常数，此处K＝2C—仪表制造常数，本仪表为50%（0.6MPa）第四节大型油轮辅锅炉水位自动控制返回本节返回最近作用：测量被控量，并把被控量的变化量按比例的转变成标准信号，输出至调节器和显示仪表。气动标准信号：19.6KPa~98.1Kpa0.02MPa~0.1Mpa0.2kg/cm2~1.0kg/cm2三、变送器Fig.1-4-4返回本节三、变送器1.气动差压变送器的结构和工作原理2.迁移原理返回本节（1）测量部分—把被控量变化转换为轴向推力。△p→q测＝△p·F膜1.气动差压变送器的结构和工作原理Fig.1-4-4Fig.1-4-6返回本节返回最近M测＝△p·F膜·l1M反＝p出·F波·l2M测＝M反pKplFlFp单波膜出＝21（2）气动转换部分—把测量部分输出的轴向推力转换成标准的气压信号作为差压变送器的输出。1.气动差压变送器的结构和工作原理Fig.1-4-7Fig.1-4-4返回本节返回最近在K单中，F膜、F波和l1都是固定不变的，唯一可调的是l2。↑反馈波纹管→l2↑→K单↓→量程↑；↓反馈波纹管→l2↓→K单↑→量程↓。要得到较大的量程，就必然使l2增长。为不使变送器体积过于庞大，将大量程变送器制作成双杠杆式变送器。1.气动差压变送器的结构和工作原理Fig.1-4-4返回本节△p·F膜·l1＝q反·l2M测＝M反pKpllFllFp双波膜出＝3241q'反·l4=p出·F波·l31.气动差压变送器的结构和工作原理（2）气动转换部分（双杠杆）Fig.1-4-5Fig.1-4-8返回本节返回最近（3）差压变送器调零和调量程假定⊿p的最大变化范围是0～1000mmH201.让正负压室均通大气，使⊿p=0，观察变送器输出压力是否为0.02MPa，若不是，拧动迁移（调零）弹簧，使p出=0.02MPa。2.逐渐增大正压室压力，使p出=0.1MPa，观察正压室压力是否为1000mmH20，若小于它，说明量程小了，则松开量程支点的锁紧螺母，上移支点，反之亦然。3.重新调零、调量程，直到零点和量程准确为止。1.气动差压变送器的结构和工作原理Fig.1-4-4返回本节单杠杆差压变送器结构原理图气源输出Fig.1-4-4返回最近单杠杆差压变送器结构原理图气源输出6-喷嘴13-膜盒9-锁紧螺母8-主杠杆7-迁移弹簧5-档板15-紧固螺母14-正压室12-负压室11-支架10-静压误差调节螺母1-放大器20-琐紧螺钉19-反馈波纹管18-量程调节指点17-底版16-密封簧片4-顶针架3-顶针2-迁移螺钉Fig.1-4-4(1)ST返回最近双杠杆差压变送器工作原理图气源p2p1p出Fig.1-4-5返回最近测量部分结构原理图Fig.1-4-6返回最近单杠杆差压变送器工作原理图p2p1V气源p出l1l3l2F反Fig.1-4-7返回最近双杠杆差压变送器受力分析图p出p1p2q反量程支点q'反l4l3l2l1Fig.1-4-8返回最近所谓迁移，是指根据实际需要将变送器量程的起点由零迁到某一数值。迁移后，量程的起点和终点都改变，但量程不变。以测量锅炉水位为例说明其迁移原理。2.迁移原理Fig.1-4-9返回本节返回最近用参考水位罐检测锅炉水位装置512346BACCFig.1-4-9返回最近图1-4-9用参考水位罐检测锅炉水位装置5-差压变送器2-参考水位罐4-参考水位管6-阀箱BACC-泄放阀1-锅炉A-截止阀B-平衡阀3-测量管Fig.1-4-9返回最近差压变送器的负迁移特性MPa0.02mmH2O600-6000负迁移0.1Fig.1-4-10返回最近MPa0.02Kg/cm2100正迁移0.164返回最近量程迁移的优点：1.适应不同应用场合的需要：例如，水位测量2.提高灵敏度：量程越小，K越大3.减小误差：(10-6)×1%=0.04(10-0)×1%=0.1返回本节四、调节器fig.1-4-11通用正/反作用式PID调节器第四节大型油轮辅锅炉水位自动控制返回本节返回最近四、调节器fig.1-4-12第四节大型油轮辅锅炉水位自动控制)(0)()(0;;11