第三章机舱辅助自动控制系统

第三章机舱辅助自动控制系统第一节柴油机冷却水温度自动控制系统柴油机在运行时，气缸套和气缸盖都需要用淡水来冷却，把冷却用的淡水温度自动控制在给定值或给定值附近。其控制方法是，把气缸冷却淡水分成两部分：一部分通过淡水冷却器，用海水冷却淡水使淡水温度降低；另一部分不通过淡水冷却器，与经过冷却的淡水混合，然后进入柴油机气缸的冷却空间。如果冷却水温度高于给定值，应减少不经冷却器的旁通水量，增大经冷却器的水量，使冷却水温度降回到给定值。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控制方案：1、控制冷却水进口温度的方法2、控制冷却水出口温度的方法一、直接作用式冷却水温度控制系统1、WALTON恒温阀结构和工作原理WALTON恒温阀又称石腊式调节阀。组成：阀体、传动机构、滑板和感温盒。工作原理：感温盒内充有石腊混合液作为感温介质，利用石腊混合液的体积随温度变化的性质，用体积膨胀产生的作用力来推动执行机构，改变滑板的位置来控制冷却水的温度。给定值的调整：通过改变滑板的初始位置来实现。转动指针可改变滑板5的初始位置，即可改变给定值。对恒温阀进行手动控制时，也是通过转动这个指针，改变滑板5的位置来实现的。2、管理和维护要点（1）安装时，注意管道对中，上紧连接法兰螺栓时，用力要均匀，以避免阀体产生变形，造成滑板5卡阻使阀动作失灵。（2）在运行期间，每隔3000h要对阀的内部进行一次检查和清洗，防止污物卡住滑板。拆装时，要将前端盖和整个内部部件一起拉出，不得将感温盒和传动机构拆开。装复时，上紧前端盖螺栓后，要通过手操指针来回转动几次。若无异常现象，再把指针转至正常运行的位置上。（3）在运行过程中，若发现冷却水温度不可控制地升高时，首先要检查恒温阀，看是否因其出故障所致。检查方法是，将通往冷却器的管口手动全开，旁通管口全关。过数分钟后，如果冷却水温度下降，说明恒温阀有故障，较大的可能性是感温盒中的石腊混合液漏泄。若温度仍不下降，说明不是恒温阀的问题，应另找原因。若发现冷却水温度不可控制地降低时，故障的最大可能性是，弹簧3发生断裂或滑板5卡在冷却器的管口开的较大位置。二、MR–Ⅱ型电动冷却水温度控制系统（一）系统的组成及工作原理组成：MR–Ⅱ型调节器、开关组、限位开关、过载保护继电器、三相交流伺服电机、三通阀、淡水冷却器。MR-Ⅱ型电动调节器是基地式仪表，它把测量、显示、调节各单元及相应的开关元件组装在一个控制箱内，并安装在机舱的集控室内。它的测量单元是热敏电阻T802；插在气缸冷却水进口管路中，其电阻值与冷却水温度的变化成线性关系，经分压器分配，就把冷却水温度的变化，成比例地转换成电压信号。这个表示冷却水温度测量值的电压信号，与由电位器调定的代表冷却水温度给定值的电压信号相比较，得到偏差值ε。这个偏差值经比例微分作用输出一个连续变化的控制信号送到脉冲宽度调制器，脉冲宽度调制器把PD输出的连续变化的控制信号调制成脉冲信号。若冷却水温度高于给定值，脉冲信号使“减少输出接触器”断续通电，组合开关SW1断续闭合。若冷却水温度低于给定值，其脉冲信号使“增加输出接触器”断续通电，组合开关SW2断续闭合。保护环节：连锁触点、限位开关、过载保护继电器。连锁触点的作用：防止“增加”和“减少”输出继电器同时通电。限位开关的作用：防止平板阀卡紧在极端位置。过载保护继电器的作用：防止电机因电流过大而烧毁。（二）MR-Ⅱ型电动调节器的电路组成及原理电动调节器电路由六块印刷电路板组成：MRB板，输入与指示电路MRV板，比例微分控制电路MRD板，脉冲宽度调制电路MRK板，继电器和开关电路MRP板，主电源电路MRS板，稳压电源电路1、电源电路电源电路包括主电源电路和稳压电源电路。图中MRP板是主电路；MRS板是稳压电源电路。220V交流主电源由外部接线端8和9接至主电源电路MRP的1端和17端，合上主电源开关SW1，220V交流电经保险丝F1和2由MRP板上的4端和16端送至稳压电源板MRS中的变压器的初级绕组；另一路经“手动一自动”选择开关由接线端8和15，或由接线端11送至继电器和开关装置板MRK。作为“减少输出接触器”和“增加输出接触器”的工作电源。MRS板上变压器初级绕组输入的是220V交流电源，两组次级绕组均输出21V交流电压。该交流电压各自经二极管桥式整流电路、阻容滤波电路和稳压器，得到两个上正下负的16V直流电压。将上面稳压器输出的负极与下面稳压器输出的正极短接并接地。这样，就得到对地为+16V、0V、和-16V的电压，并分别经MRS板上的接线端1、2、3送到各印刷电路板的接线端2、6和18，作为各印刷电路板工作电源。MR–Ⅱ型温度调节器的电路2、输入电路与指示电路（MRB板）1）输入电路热敏电阻T802具有负的温度系数，即温度升高时其电阻值减小。在20℃时，它的电阻值是802Ω，显然，当冷却水温度升高时，由于T802阻值减小使A点电位UA降低。当冷却水温度从0℃变化到100℃时，对应的UA值将从3.5V变化到1.48V。测量值：UA给定值：UB偏差值：U15=R7/R3（UB−UA）=K（UB−UA）冷却水温度↑→热敏电阻值↓→UA↓冷却水温度等于给定值：U15=0冷却水温度高于给定值：U150，为正值冷却水温度低于给定值：U150，为负值2）指示电路指示电路的作用是显示冷却水温度的测量值和给定值。它是由运算放大器、晶体管、反馈电阻和电位器、电流表（温度表）G等元件组成。电流表G的满量程是0～1mA，它所对应的温度是0～100℃。表头G的刻度已改为温度刻度。◆冷却水温度给定值调整电位器W1电阻值减小，UB减小，给定值增大。◆调零点、调量程调零点：通过电位器W2，改变三极管T1的发射极电压。调量程：通过电位器W3，改变三极管T1的发射极电阻值。TU1TU2-16V+16V+16V+16VR1R2R4R5W1R3C1R7C6R6R8C2R10R11R12W2W3R13T1G+__+T802SW1SW2R9C3图4-1-3aAB1510MRB板，输入与指示电路3、比例微分控制电路（MRV板）◆工作原理比例微分控制电路由实际微分运算放大器，比例运算放大器和加法器组成。当冷却水温度高于给定值时，调节器电路板MRB输出的电压U15为正极性，MRV输出的电压U5也为正极性。◆比例带PB的调整比例带PB调整是通过调整电位器W1实现，W1↑→PB↓（K↑），比例作用增强，稳定性下降。◆微分时间Td的调整微分时间Td的调整是通过调整电位器W2实现，W2↑→Td↑，微分作用增强。C5TU1+_TU2+_TU3+_R12R8R10W2R9R11R6C4R3R2R5C3C2R1C1R14R4R7W151415MRV板，比例微分控制电路图4-1-3bB4、脉冲宽度调制电路（MRD板）◆工作原理：◆不灵敏区的调整：是通过调整W2，改变运算放大器TU1和TU2的同相端电压实现。对这两个电压的要求：TU1同相端为较小的正电压，TU2同相端为绝对值较小的负电压。W2↑→同相端电压↑，不灵敏区↑。若把不灵敏区调得过大，会使控制系统的稳态偏差太大。若把不灵敏区调得过小，会使电机转动频繁。◆脉冲宽度的调整：是通过调整充放电电阻值W1实现。调小W1，则脉冲宽度变窄，电机转动时间缩短，停转时间延长，系统稳定性提高。TU1+_TU2+_109R11R13D7D8T1T2R10R12D6D5R8R9D3D4D1D2R5R6R2R3W2R4R7C2C1R1C3W1MRD板，脉冲宽度调制电路图4-1-3c5-16V-16V+16V5、继电器和开关电路（MRK板）自动控制时，由中间继电器来控制“减少输出继电器”或“增加输出继电器”的通电或断电。手动操作时，由手操开关SW1来控制“减少输出继电器”或“增加输出继电器”的通电或断电。若冷却水温高于给定值，且超过了不灵敏区，则“增加”和“减少”输出继电器通断电状态及执行电机M转动方向分别为：“减少输出继电器”断续通电，旁通阀关小的方向。Re2Re1D1D2Sr2Sr1L1L2R4R3R1R2C1C2SW1手动—自动选择开关SW2SW+16V-16V0VF1F2D2C1增加输出继电器减少输出继电器9中间继电器220V+16VMRK板，MRP板图4-1-3d10D1（三）控制系统的管理MR-Ⅱ型调节器正面面板的布置如图所示，它是由一个温度表A和五块插板组成的。插板B是MRB板，旋钮1是MRB板上的电位器W1，用来整定给定值。按钮2是MRB板上的转换开关SW2，拔出按钮，温度表A指示冷却水温度的测量值，按下按钮，温度表A可指示冷却水温度的给定值。插板C是MRV板。上面的两个旋钮3和4是MRV板上的电位器W2和W1，旋钮3是MRV板上的电位器W2，用来整定微分时间。旋钮4是MRV板上的电位器W1用来整定比例带。插板D是MRD板。旋钮5是MRD板上的电位器W2，用来调整TU1和TU2的不灵敏区。旋钮6是MRD板上的电位器W1，用来调整脉冲宽度。1、控制系统投入工作的操作先把开关13扳到右面位置，接通主电源，电源指示灯14亮。若不亮，可拔出保险丝10和11，更换烧坏的保险丝。电源正常后，按下按钮2，转动旋钮1，使温度表A指示在给定值上。再把按钮拔出，让温度表A指示冷却水温度的测量值，把开关12扳到左面位置，手操开关9将冷却水温度调节到给定值附近。然后把开关12扳到右面的自动位置，从而可实现无扰动切换，自动控制系统就可投入工作。2、参数调整控制系统安装以后，调节器的比例带PB、微分时间Td和脉冲宽度调整旋钮不要轻易转动。确实发现动态过程不理想（观察温度表指针向给定值方向恢复很快，或指针波动较大），可适当调整比例带、微分时间或脉冲宽度，但每次调整量要小。每调整一次都要认真观察温度表指针变化情况，直到调好为止。3、故障处理在自动控制系统工作的过程中．如果温度指示的测量值与给定值之间有较大的偏差值，而指示灯7和8都不亮，说明电机M没有转动。这时，必须把开关12立即扳到左面的手动位置，然后手操开关9，如果此时电机M可按逆时针和顺时针方向转动，说明控制系统出故障，可分别抽出RMB板、MRV板和MRD板，人为地输入一个信号，观察其输出端U15、U5、U9和U10是否变化。哪块板输出不变化，故障就出在那块板上。换一块备件板，控制系统就能恢复正常工作，若手操开关9时，电机M仍不转动，说明自动控制系统没有故障，故障是出在执行机构中，如电机M烧毁或卡死；过载保护继电器动作，切断电机M的电源等。如果手操开关9电机M能在一个方向转动，而不能在另一个方向转动，可能的原因是“减少输出接触器”或“增加输出接触器”的线圈断路，或者它们的触头磨损、烧蚀而不能闭合，第二节燃油粘度自动控制系统一、NAKAKITA型燃油粘度自动控制系统1、系统的组成燃油粘度定值控制系统包括：测粘计、差压变送器、粘度调节器、蒸汽调节阀、燃油加热器。燃油温度程序控制系统包括：温度变送器、温度调节器、蒸汽调节阀、燃油加热器。燃油粘度控制系统中，蒸汽调节阀采用气关式，粘度调节器采用反作用式，温度调节器采用正作用式。系统功能包括：柴油-重油的自动切换、燃油温度可按设定速率升降、油温达上限值时可对油温定值控制、油温达上限值时可对粘度定值控制。2、测粘计3、粘度调节器4、温度程序调节器温度程序设定装置1）温度“上升-下降速度”的设定方法2）柴油-重油转换温度的设定方法3）上、下限温度的设定方法表4-2-1温度给定值的上升速度表5、“温度—粘度”控制选择阀温度程序调节器和粘度调节器的输出信号都送到“温度－粘度”控制选择阀，选择阀的输出信号送入蒸汽调节阀控制其开度。当温度低于上限值时，选择阀输出温度程序信号；当油温达到上限值时，选择阀输出粘度控制信号。6、三通电磁阀和三通活塞阀三通电磁阀的逻辑功能是：SV1和SV2不能同时通电，它们中一个通电，另一个必定断电。SV2通电，三通电磁阀上位通；SV1通电，三通电磁阀下位通。如果SV1和SV2都断电，三通电磁阀保持原状态。7、控制电路