輪機自動化課件第五章

1、 第五章第五章 冷卻水溫度自動控制系統(tǒng)冷卻水溫度自動控制系統(tǒng) 柴油機在運行時，缸套和缸蓋必須用淡水冷柴油機在運行時，缸套和缸蓋必須用淡水冷卻，將冷卻水溫度控制在所要求的范圍內(nèi)，這對卻，將冷卻水溫度控制在所要求的范圍內(nèi)，這對柴油機安全、可靠和經(jīng)濟地運轉(zhuǎn)都是十分重要的。柴油機安全、可靠和經(jīng)濟地運轉(zhuǎn)都是十分重要的。其控制方法是，把氣缸冷卻淡水分成兩部分：一其控制方法是，把氣缸冷卻淡水分成兩部分：一部分通過淡水冷卻器，用海水冷卻淡水使淡水溫部分通過淡水冷卻器，用海水冷卻淡水使淡水溫度降低；另一部分不通過淡水冷卻器，與經(jīng)過冷度降低；另一部分不通過淡水冷卻器，與經(jīng)過冷卻的淡水混合，然后進人柴油機氣缸的冷卻

2、空間。卻的淡水混合，然后進人柴油機氣缸的冷卻空間。 柴油機冷卻水溫度自動控制方式可分為直接作柴油機冷卻水溫度自動控制方式可分為直接作用式、基地式、單元組合式和現(xiàn)場總線微機控制用式、基地式、單元組合式和現(xiàn)場總線微機控制式幾種。式幾種。 冷卻器冷卻器M調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)器器冷卻器冷卻器M調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)器器主主機機主主機機三通調(diào)節(jié)閥三通調(diào)節(jié)閥三通調(diào)節(jié)閥三通調(diào)節(jié)閥執(zhí)行電機執(zhí)行電機執(zhí)行電機執(zhí)行電機感溫元件感溫元件感溫元件感溫元件第一節(jié)電動式冷卻水溫度控制系統(tǒng)第一節(jié)電動式冷卻水溫度控制系統(tǒng)一一 、柴油機冷卻水溫度控制系統(tǒng)組成及工、柴油機冷卻水溫度控制系統(tǒng)組成及工作原理作原理(1)(1)采用采用MR型調(diào)節(jié)器的氣缸冷卻水溫型

3、調(diào)節(jié)器的氣缸冷卻水溫 度自動控制系統(tǒng)的組成：度自動控制系統(tǒng)的組成：(2)(2)采用采用MRMR型調(diào)節(jié)器的氣缸冷卻水溫型調(diào)節(jié)器的氣缸冷卻水溫 度自動控制系統(tǒng)的工作原理：度自動控制系統(tǒng)的工作原理： (3) 保護措施：保護措施： a、過載保護繼電器、過載保護繼電器 b、限位開關(guān)、限位開關(guān) c、防止增溫、減溫接觸器同時工作、防止增溫、減溫接觸器同時工作二、二、MR-MR-型電動調(diào)節(jié)儀電路及工作原理型電動調(diào)節(jié)儀電路及工作原理 MRBMRB板板輸入和指示電路輸入和指示電路 MRVMRV板板比例微分控制電路比例微分控制電路 MRDMRD板板脈沖寬度調(diào)制電路脈沖寬度調(diào)制電路 MRKMRK板板繼電器和開關(guān)電路繼

4、電器和開關(guān)電路 MRPMRP板板主電源電路主電源電路 MRSMRS板板穩(wěn)壓電源電路穩(wěn)壓電源電路（1 1）輸入和指示電路）輸入和指示電路 輸入電路：將冷卻水溫度的測量輸入電路：將冷卻水溫度的測量值與給定值相比較得到偏差信號，值與給定值相比較得到偏差信號，送到比例微分控制電路。送到比例微分控制電路。 指示電路：由電流表指針讀數(shù)指示指示電路：由電流表指針讀數(shù)指示冷卻水溫度的測量值和給定值。冷卻水溫度的測量值和給定值。TU1TU2-16V+16V+16V+16VR1R2R4R5W1R3C1R7C6R6R8C2R10R11R12W2W3R13T1G+_+T802SW1SW2R9C7AB1510U6Ue（

5、2 2）比例微分控制電路：）比例微分控制電路：接收輸入回路的信號接收輸入回路的信號 經(jīng)經(jīng)PDPD運算后，輸出至脈沖寬度調(diào)制器。運算后，輸出至脈沖寬度調(diào)制器。 比例控制比例控制電路電路： 微分微分控制控制電路：電路： 加法器：加法器： 最后得：最后得： U5=Kp（UB+Td ），式中式中UB等于等于K1U15 Kp Kp為為PDPD調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)，調(diào)調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)，調(diào)W W1 1可調(diào)可調(diào)KpKp。 T Td d為為PDPD調(diào)節(jié)器的微分時間，調(diào)調(diào)節(jié)器的微分時間，調(diào)W W2 2可調(diào)微分時間。可調(diào)微分時間。 dtdUBC5TU1+_TU2+_TU3+_R12R8R10W2R9R11R6C4R3R

6、2R5C3C2R1C1R14R4R7W151415UBU6U6” （3）脈沖寬度調(diào)制電路：）脈沖寬度調(diào)制電路： 接受比例微分電路的控制信號，調(diào)制接受比例微分電路的控制信號，調(diào)制成脈沖信號輸出，控制成脈沖信號輸出，控制 “減溫減溫”或或“增溫增溫”接觸器斷續(xù)通電。接觸器斷續(xù)通電。注意：注意： 1 1）脈沖寬度和間歇時間取決于）脈沖寬度和間歇時間取決于U U5 5，其，其 決定了電機轉(zhuǎn)動、停止時間的長短。決定了電機轉(zhuǎn)動、停止時間的長短。 2 2）W1W1：調(diào)脈沖寬度。：調(diào)脈沖寬度。 W2W2：調(diào)整不靈敏區(qū)。：調(diào)整不靈敏區(qū)。 （4）繼電器開關(guān)電路）繼電器開關(guān)電路 ：TU1+_TU2+_降溫降溫增溫增

7、溫R11R13D7D8T1T2R10R12D6D5R8R9D3D4D1D2R5R6R2R3W2R4R7C2C1R1C3W15-16V-16V+16V 三、控制系統(tǒng)管理要點及常見故障分析三、控制系統(tǒng)管理要點及常見故障分析 （1）MR-型電動調(diào)節(jié)儀操作面板型電動調(diào)節(jié)儀操作面板 01mA(001mA(01001000 0C)C)指示冷卻水的實際指示冷卻水的實際值或給定值值或給定值 顯示選擇按鈕，拔出顯顯示選擇按鈕，拔出顯示測量值；按下顯示給示測量值；按下顯示給定值定值相當(dāng)于相當(dāng)于MRVMRV板上的板上的WW1 1用來調(diào)整比例帶用來調(diào)整比例帶PBPB 相當(dāng)于相當(dāng)于MRVMRV板上的板上的WW2 2 用

8、于調(diào)整積分時間用于調(diào)整積分時間 相當(dāng)于相當(dāng)于MRBMRB板上的板上的WW1 1 用來調(diào)整水溫給定值用來調(diào)整水溫給定值 A 相當(dāng)于相當(dāng)于MRDMRD板上的板上的WW2 2，用用于調(diào)整于調(diào)整TUTU1 1、TUTU2 2的不靈敏的不靈敏區(qū)區(qū) 相當(dāng)于相當(dāng)于MRDMRD板上的板上的WW1 1， 用來調(diào)整脈沖寬度用來調(diào)整脈沖寬度 指示燈指示燈L L2 2 相當(dāng)于手動開關(guān)相當(dāng)于手動開關(guān)SWSW1 1 F2 指示燈指示燈L L1 1電源主開關(guān)，右合左斷電源主開關(guān)，右合左斷 F1 手手自動選擇開關(guān)自動選擇開關(guān)SWSW2 2，右邊自動，左邊手，右邊自動，左邊手動動 B C D E F (2)控制系統(tǒng)投入工作的操

9、作控制系統(tǒng)投入工作的操作 首先將開關(guān)首先將開關(guān)12扳到左面的手動位置，開關(guān)扳到左面的手動位置，開關(guān)9保持中保持中間位置，然后把開關(guān)間位置，然后把開關(guān)13扳到右邊位置，接通主電源，電扳到右邊位置，接通主電源，電源指示燈源指示燈14亮。亮。若不亮，可檢查保險絲若不亮，可檢查保險絲10和和11是否燒壞。是否燒壞。電源正常后，按下按鈕電源正常后，按下按鈕2，轉(zhuǎn)動旋鈕，轉(zhuǎn)動旋鈕1，讓溫度表指示冷，讓溫度表指示冷卻水溫度的給定值，再把按鈕卻水溫度的給定值，再把按鈕2拔出，讓溫度表指示冷拔出，讓溫度表指示冷卻水溫度的測量值。卻水溫度的測量值。接著，手操開關(guān)接著，手操開關(guān)9，將冷卻水溫度，將冷卻水溫度調(diào)節(jié)到給

10、定值附近后，把開關(guān)調(diào)節(jié)到給定值附近后，把開關(guān)9回復(fù)到中間位置，然后，回復(fù)到中間位置，然后，把開關(guān)把開關(guān)12扳到右面的自動位置，從而可實現(xiàn)無擾動切換，扳到右面的自動位置，從而可實現(xiàn)無擾動切換，自動控制系統(tǒng)便可投入工作。自動控制系統(tǒng)便可投入工作。 (3)參數(shù)調(diào)整參數(shù)調(diào)整 控制系統(tǒng)安裝以后，控制系統(tǒng)安裝以后，MR-型電動調(diào)節(jié)儀的比例帶、型電動調(diào)節(jié)儀的比例帶、微分時間、不靈敏區(qū)和脈沖寬度等調(diào)整旋鈕不要輕易轉(zhuǎn)微分時間、不靈敏區(qū)和脈沖寬度等調(diào)整旋鈕不要輕易轉(zhuǎn)動。確實發(fā)現(xiàn)控制系統(tǒng)過渡過程不理想需要調(diào)整時，每動。確實發(fā)現(xiàn)控制系統(tǒng)過渡過程不理想需要調(diào)整時，每次調(diào)整量要小，每調(diào)一次都要仔細觀察溫度表指針的變次調(diào)整

11、量要小，每調(diào)一次都要仔細觀察溫度表指針的變化情況，直到調(diào)好為止?；闆r，直到調(diào)好為止。 (4)常見故障分析常見故障分析 在自動控制系統(tǒng)工作的過程中，如果測量值在自動控制系統(tǒng)工作的過程中，如果測量值與給定值之間有較大的偏差值，而指示燈與給定值之間有較大的偏差值，而指示燈7和和8都都不亮，說明電機不亮，說明電機M沒有轉(zhuǎn)動。這時，必須把開關(guān)沒有轉(zhuǎn)動。這時，必須把開關(guān)12立即扳到手動位置，手操開關(guān)立即扳到手動位置，手操開關(guān)9，如果此時電，如果此時電機機M可正常正反轉(zhuǎn)動，說明控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障，可正常正反轉(zhuǎn)動，說明控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障，可分別抽出可分別抽出B、C和和D板，人為輸入一個信號，觀板，人為輸入一個信

12、號，觀察其輸出端是否有變化。哪塊板輸出不變化，故察其輸出端是否有變化。哪塊板輸出不變化，故障就出在那塊板上。若手操開關(guān)障就出在那塊板上。若手操開關(guān)9時，電機時，電機M仍仍不轉(zhuǎn)動，說明自動控制系統(tǒng)沒有故障，故障出在不轉(zhuǎn)動，說明自動控制系統(tǒng)沒有故障，故障出在執(zhí)行機構(gòu)中，如電機執(zhí)行機構(gòu)中，如電機M燒毀或卡死；過載保護繼燒毀或卡死；過載保護繼電器動作等。如果手操開關(guān)電器動作等。如果手操開關(guān)9，電機，電機M只能在一只能在一個方向轉(zhuǎn)動，可能的原因是個方向轉(zhuǎn)動，可能的原因是“減少輸出接觸器減少輸出接觸器”或或“增加輸出接觸器增加輸出接觸器”的線圈斷路，或者它們的的線圈斷路，或者它們的觸頭磨損、燒蝕而不能閉合

13、。觸頭磨損、燒蝕而不能閉合。思考題思考題（1 1）MR-IIMR-II型柴油機氣缸冷卻水溫度控制系統(tǒng)由型柴油機氣缸冷卻水溫度控制系統(tǒng)由哪幾部分組成？被控溫度的靜態(tài)偏差與哪幾個因哪幾部分組成？被控溫度的靜態(tài)偏差與哪幾個因素有關(guān)？素有關(guān)？（2 2）MR-IIMR-II型柴油機氣缸冷卻水溫度控制系統(tǒng)在型柴油機氣缸冷卻水溫度控制系統(tǒng)在控制系統(tǒng)投入工作時，如何實現(xiàn)無擾動切換？控制系統(tǒng)投入工作時，如何實現(xiàn)無擾動切換？（3 3） MR-型型溫度調(diào)節(jié)儀的溫度調(diào)節(jié)儀的脈沖寬度調(diào)制器的脈沖寬度調(diào)制器的作用是什么？脈沖寬度調(diào)制器的調(diào)整有哪些？作用是什么？脈沖寬度調(diào)制器的調(diào)整有哪些？ 第二節(jié)第二節(jié) 數(shù)字式中央冷卻水溫

14、度控制系統(tǒng)數(shù)字式中央冷卻水溫度控制系統(tǒng) 一、控制系統(tǒng)的概述一、控制系統(tǒng)的概述 ENGARD型中央冷卻水溫度控制系統(tǒng)與常規(guī)型中央冷卻水溫度控制系統(tǒng)與常規(guī)的冷卻水溫度控制系統(tǒng)相比，具有如下特點：的冷卻水溫度控制系統(tǒng)相比，具有如下特點：（1）節(jié)能效果明顯，）節(jié)能效果明顯，100%流量時，功率流量時，功率50KW；75-85%流量時，功率流量時，功率22KW；40-60%流量時，功率流量時，功率4KW。（2）使用有級調(diào)速后，水泵電機溫升明顯下降，同時減）使用有級調(diào)速后，水泵電機溫升明顯下降，同時減少了機械磨損和維修工作量。少了機械磨損和維修工作量。（3）保護功能可靠，消除電機因過載或單相運行而燒壞）保

15、護功能可靠，消除電機因過載或單相運行而燒壞電機的現(xiàn)象。電機的現(xiàn)象。（4）由于采用單片機，因此系統(tǒng)具有完善的自檢、控制、）由于采用單片機，因此系統(tǒng)具有完善的自檢、控制、顯示、故障報警等功能，大大提高了系統(tǒng)的可靠性。很顯示、故障報警等功能，大大提高了系統(tǒng)的可靠性。很多功能的設(shè)置是靠改變控制系統(tǒng)的某些參數(shù)來實現(xiàn)的，多功能的設(shè)置是靠改變控制系統(tǒng)的某些參數(shù)來實現(xiàn)的，這就使它具有很強的適應(yīng)性和靈活性，控制系統(tǒng)具有與這就使它具有很強的適應(yīng)性和靈活性，控制系統(tǒng)具有與上位機進行通信的功能，為實現(xiàn)全船動力裝置集中控制上位機進行通信的功能，為實現(xiàn)全船動力裝置集中控制和監(jiān)視提供了必要條件。和監(jiān)視提供了必要條件。二、二

16、、PT100型溫度傳感器型溫度傳感器 三、三、ENGARD控制器控制器 ENGARD控制器采用控制器采用8032單片機單片機,是一是一種具有比例積分控制規(guī)律的全自動溫度控種具有比例積分控制規(guī)律的全自動溫度控制器，它由印刷電路板、固態(tài)繼電器、電制器，它由印刷電路板、固態(tài)繼電器、電源濾波器、變壓器和接線端子排等組成，源濾波器、變壓器和接線端子排等組成，印刷電路板上有印刷電路板上有8位微處理器、存儲器位微處理器、存儲器（PROM、EEPROM、RAM等）及輸入輸?shù)龋┘拜斎胼敵鼋涌??？刂破鲗鋮s水溫度進行出接口?？刂破鲗鋮s水溫度進行PI定值定值控制，既可以自動控制，必要時經(jīng)轉(zhuǎn)換也控制，既可以自動控制

17、，必要時經(jīng)轉(zhuǎn)換也可以手動控制?？梢允謩涌刂啤?ENGARD控制器的輸入信號：控制器的輸入信號：表表5-2-1 ENGARD控制器的輸出信號：控制器的輸出信號：表表5-2-2 ENGARD 控制器的過程參數(shù)：控制器的過程參數(shù)：表表5-2-3 ENGARD 控制器的安裝參數(shù)：控制器的安裝參數(shù)：表表5-2-4 四、控制系統(tǒng)的工作原理四、控制系統(tǒng)的工作原理 ENGARD型中央冷卻水溫度控制主要包括型中央冷卻水溫度控制主要包括低溫淡水溫度控制和海水泵的控制。低溫淡水溫低溫淡水溫度控制和海水泵的控制。低溫淡水溫度在一定的范圍內(nèi)變化時，通過低溫淡水調(diào)節(jié)閥度在一定的范圍內(nèi)變化時，通過低溫淡水調(diào)節(jié)閥控制流經(jīng)中央

18、冷卻器的淡水量；若低溫淡水溫度控制流經(jīng)中央冷卻器的淡水量；若低溫淡水溫度的變化超出調(diào)節(jié)閥的設(shè)定調(diào)節(jié)范圍，則通過海水的變化超出調(diào)節(jié)閥的設(shè)定調(diào)節(jié)范圍，則通過海水泵 的 轉(zhuǎn) 速 及 臺 數(shù) 控 制 海 水 流 量 。泵 的 轉(zhuǎn) 速 及 臺 數(shù) 控 制 海 水 流 量 。 1、低溫淡水溫度控制、低溫淡水溫度控制 PT100型溫度傳感器型溫度傳感器TT1將低溫淡水溫度的實際值送將低溫淡水溫度的實際值送入入ENGARD控制器，與低溫淡水溫度的設(shè)定值相比較得控制器，與低溫淡水溫度的設(shè)定值相比較得到偏差信號，到偏差信號，ENGARD控制器將偏差信號進行比例積分控制器將偏差信號進行比例積分運算后控制調(diào)節(jié)閥。當(dāng)?shù)?/p>

19、水溫度的實際值小于設(shè)定值時，運算后控制調(diào)節(jié)閥。當(dāng)?shù)疁囟鹊膶嶋H值小于設(shè)定值時，旁通閥開大，流經(jīng)中央冷卻器的淡水量減少；反之，旁通旁通閥開大，流經(jīng)中央冷卻器的淡水量減少；反之，旁通閥關(guān)小，流經(jīng)中央冷卻器的淡水量增多。淡水溫度超過上閥關(guān)小，流經(jīng)中央冷卻器的淡水量增多。淡水溫度超過上限值或低于下限值，將發(fā)出越限報警。在限值或低于下限值，將發(fā)出越限報警。在ENGARD控制控制器面板上顯示旁通閥開度的百分數(shù)。器面板上顯示旁通閥開度的百分數(shù)。 當(dāng)旁通閥的開度信號達到海水泵的切換值時，將增大當(dāng)旁通閥的開度信號達到海水泵的切換值時，將增大或減小海水流量設(shè)定值，或減小海水流量設(shè)定值，ENGARD控制器將根據(jù)海水

20、流控制器將根據(jù)海水流量設(shè)定值發(fā)送起動控制信號給海水泵，增加或減小海水泵量設(shè)定值發(fā)送起動控制信號給海水泵，增加或減小海水泵的臺數(shù)。海水泵起動時，起動信號反饋回的臺數(shù)。海水泵起動時，起動信號反饋回ENGARD控制控制器以確認海水泵是否運轉(zhuǎn)，在器以確認海水泵是否運轉(zhuǎn)，在ENGARD控制器操作面板控制器操作面板上有信號指示上有信號指示.若沒有反饋信號，則發(fā)出故障報警。若沒有反饋信號，則發(fā)出故障報警。2、海水泵的控制、海水泵的控制 海水泵的切換控制可以按照旁通閥的開度海水泵的切換控制可以按照旁通閥的開度V1或低或低溫淡水溫度溫淡水溫度T1控制；也可按旁通閥的開度控制；也可按旁通閥的開度V1控制小容控制小

21、容量的海水泵，低溫淡水溫度量的海水泵，低溫淡水溫度T1控制大容量的海水泵?？刂拼笕萘康暮Ｋ谩Ｈ舨捎萌舨捎肰1控制方式，當(dāng)冷卻系統(tǒng)的熱負荷增大時，需控制方式，當(dāng)冷卻系統(tǒng)的熱負荷增大時，需要更多的淡水流經(jīng)中央冷卻器，則逐步關(guān)小旁通閥，當(dāng)要更多的淡水流經(jīng)中央冷卻器，則逐步關(guān)小旁通閥，當(dāng)旁通閥關(guān)小到設(shè)定值時，則增大海水泵流量或起動另一旁通閥關(guān)小到設(shè)定值時，則增大海水泵流量或起動另一臺海水泵并聯(lián)運行；當(dāng)冷卻系統(tǒng)的熱負荷減小時，逐步臺海水泵并聯(lián)運行；當(dāng)冷卻系統(tǒng)的熱負荷減小時，逐步開大旁通閥，當(dāng)旁通閥開大到設(shè)定值時，減少海水泵流開大旁通閥，當(dāng)旁通閥開大到設(shè)定值時，減少海水泵流量或退出一臺海水泵。若采用量或退出一臺海水泵。若采用T1控制方式，當(dāng)冷卻系控制方式，當(dāng)冷卻系統(tǒng)的熱負荷增大時，關(guān)小旁通閥直至全關(guān)，淡水全部流統(tǒng)的熱負荷增大時，關(guān)小旁通閥直至全關(guān)，淡水全部流經(jīng)中央冷卻器，當(dāng)?shù)蜏氐疁囟仍龃蟮皆O(shè)定值時，增大經(jīng)中央冷卻器，當(dāng)?shù)蜏氐疁囟仍龃蟮皆O(shè)定值時，增大海水泵流量或起動另一臺海水泵并行運行；當(dāng)冷卻系統(tǒng)海水泵流量或起動另一臺海水泵并行運行；當(dāng)冷卻系統(tǒng)的熱負荷減小時，旁通閥不斷關(guān)小直至全關(guān)，低溫淡水的熱負荷減小時，旁通閥不斷關(guān)小直至全關(guān)，低溫淡水溫度隨著熱負荷的減少而降低，當(dāng)降低到設(shè)定值時，減溫度隨著熱負荷的減少而降低，當(dāng)降低到設(shè)定值時，減少海水泵流量或