輪機自動化課件 第五章

第五章冷卻水溫度自動控制系統

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，這對柴油機安全、可靠和經濟地運轉都是十分重要的。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，與經過冷卻的淡水混合，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用式、基地式、單元組合式和現場總線微機控制式幾種。

冷卻器M調節(jié)器冷卻器M調節(jié)器主機主機三通調節(jié)閥三通調節(jié)閥執(zhí)行電機執(zhí)行電機感溫元件感溫元件第一節(jié)電動式冷卻水溫度控制系統

一、柴油機冷卻水溫度控制系統組成及工作原理(1)采用MR—Ⅱ型調節(jié)器的氣缸冷卻水溫度自動控制系統的組成：(2)采用MR—Ⅱ型調節(jié)器的氣缸冷卻水溫度自動控制系統的工作原理：

(3)保護措施：

a、過載保護繼電器

b、限位開關

c、防止增溫、減溫接觸器同時工作二、MR-Ⅱ型電動調節(jié)儀電路及工作原理

MRB板—輸入和指示電路

MRV板—比例微分控制電路

MRD板—脈沖寬度調制電路

MRK板—繼電器和開關電路

MRP板—主電源電路

MRS板—穩(wěn)壓電源電路（1）輸入和指示電路①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，送到比例微分控制電路。②指示電路：由電流表指針讀數指示冷卻水溫度的測量值和給定值。TU1TU2-16V+16V+16V+16VR1R2R4R5W1R3C1R7C6R6R8C2R10R11R12W2W3R13T1G+__+T802SW1SW2R9C7AB1510U6Ue（2）比例微分控制電路：接收輸入回路的信號經PD運算后，輸出至脈沖寬度調制器。比例控制電路：

微分控制電路：

加法器：

最后得：

U5=Kp（UB+Td

），式中UB等于K1·U15

Kp為PD調節(jié)器的比例系數，調W1可調Kp。

Td為PD調節(jié)器的微分時間，調W2可調微分時間。

C5TU1+_TU2+_TU3+_R12R8R10W2R9R11R6C4R3R2R5C3C2R1C1R14R4R7W151415UBU6’U6”

（3）脈沖寬度調制電路：接受比例微分電路的控制信號，調制成脈沖信號輸出，控制“減溫”或“增溫”接觸器斷續(xù)通電。注意：1）脈沖寬度和間歇時間取決于U5，其決定了電機轉動、停止時間的長短。2）W1：調脈沖寬度。

W2：調整不靈敏區(qū)。（4）繼電器開關電路：TU1+_TU2+_降溫增溫R11R13D7D8T1T2R10R12D6D5R8R9D3D4D1D2R5R6R2R3W2R4R7C2C1R1C3W15-16V-16V+16V

三、控制系統管理要點及常見故障分析（1）MR-Ⅱ型電動調節(jié)儀操作面板

0~1mA(0—1000C)指示冷卻水的實際值或給定值

顯示選擇按鈕，拔出顯示測量值；按下顯示給定值相當于MRV板上的W1用來調整比例帶PB

相當于MRV板上的W2

用于調整積分時間

相當于MRB板上的W1

用來調整水溫給定值

A

相當于MRD板上的W2，用于調整TU1、TU2的不靈敏區(qū)

相當于MRD板上的W1，

用來調整脈沖寬度

指示燈L2

相當于手動開關SW1

F2

指示燈L1電源主開關，右合左斷

F1

手—自動選擇開關SW2，右邊自動，左邊手動

B

C

D

E

F

(2)控制系統投入工作的操作首先將開關12扳到左面的手動位置，開關9保持中間位置，然后把開關13扳到右邊位置，接通主電源，電源指示燈14亮。若不亮，可檢查保險絲10和11是否燒壞。電源正常后，按下按鈕2，轉動旋鈕1，讓溫度表指示冷卻水溫度的給定值，再把按鈕2拔出，讓溫度表指示冷卻水溫度的測量值。接著，手操開關9，將冷卻水溫度調節(jié)到給定值附近后，把開關9回復到中間位置，然后，把開關12扳到右面的自動位置，從而可實現無擾動切換，自動控制系統便可投入工作。

(3)參數調整

控制系統安裝以后，MR-Ⅱ型電動調節(jié)儀的比例帶、微分時間、不靈敏區(qū)和脈沖寬度等調整旋鈕不要輕易轉動。確實發(fā)現控制系統過渡過程不理想需要調整時，每次調整量要小，每調一次都要仔細觀察溫度表指針的變化情況，直到調好為止。(4)常見故障分析在自動控制系統工作的過程中，如果測量值與給定值之間有較大的偏差值，而指示燈7和8都不亮，說明電機M沒有轉動。這時，必須把開關12立即扳到手動位置，手操開關9，如果此時電機M可正常正反轉動，說明控制系統出現故障，可分別抽出B、C和D板，人為輸入一個信號，觀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9時，電機M仍不轉動，說明自動控制系統沒有故障，故障出在執(zhí)行機構中，如電機M燒毀或卡死；過載保護繼電器動作等。如果手操開關9，電機M只能在一個方向轉動，可能的原因是“減少輸出接觸器”或“增加輸出接觸器”的線圈斷路，或者它們的觸頭磨損、燒蝕而不能閉合。思考題（1）MR-II型柴油機氣缸冷卻水溫度控制系統由哪幾部分組成？被控溫度的靜態(tài)偏差與哪幾個因素有關？（2）MR-II型柴油機氣缸冷卻水溫度控制系統在控制系統投入工作時，如何實現無擾動切換？（3）MR-Ⅱ型溫度調節(jié)儀的脈沖寬度調制器的作用是什么？脈沖寬度調制器的調整有哪些？第二節(jié)數字式中央冷卻水溫度控制系統一、控制系統的概述ENGARD型中央冷卻水溫度控制系統與常規(guī)的冷卻水溫度控制系統相比，具有如下特點：（1）節(jié)能效果明顯，100%流量時，功率50KW；75-85%流量時，功率22KW；40-60%流量時，功率4KW。（2）使用有級調速后，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。（3）保護功能可靠，消除電機因過載或單相運行而燒壞電機的現象。（4）由于采用單片機，因此系統具有完善的自檢、控制、顯示、故障報警等功能，大大提高了系統的可靠性。很多功能的設置是靠改變控制系統的某些參數來實現的，這就使它具有很強的適應性和靈活性，控制系統具有與上位機進行通信的功能，為實現全船動力裝置集中控制和監(jiān)視提供了必要條件。二、PT100型溫度傳感器三、ENGARD控制器

ENGARD控制器采用8032單片機,是一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、電源濾波器、變壓器和接線端子排等組成，印刷電路板上有8位微處理器、存儲器（PROM、EEPROM、RAM等）及輸入輸出接口?？刂破鲗鋮s水溫度進行PI定值控制，既可以自動控制，必要時經轉換也可以手動控制。

ENGARD控制器的輸入信號：表5-2-1ENGARD控制器的輸出信號：表5-2-2

ENGARD控制器的過程參數：表5-2-3

ENGARD控制器的安裝參數：表5-2-4

四、控制系統的工作原理

ENGARD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。低溫淡水溫度在一定的范圍內變化時，通過低溫淡水調節(jié)閥控制流經中央冷卻器的淡水量；若低溫淡水溫度的變化超出調節(jié)閥的設定調節(jié)范圍，則通過海水泵的轉速及臺數控制海水流量。1、低溫淡水溫度控制

PT100型溫度傳感器TT1將低溫淡水溫度的實際值送入ENGARD控制器，與低溫淡水溫度的設定值相比較得到偏差信號，ENGARD控制器將偏差信號進行比例積分運算后控制調節(jié)閥。當淡水溫度的實際值小于設定值時，旁通閥開大，流經中央冷卻器的淡水量減少；反之，旁通閥關小，流經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ENGARD控制器面板上顯示旁通閥開度的百分數。

當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定值，ENGARD控制器將根據海水流量設定值發(fā)送起動控制信號給海水泵，增加或減小海水泵的臺數。海水泵起動時，起動信號反饋回ENGARD控制器以確認海水泵是否運轉，在ENGARD控制器操作面板上有信號指示.若沒有反饋信號，則發(fā)出故障報警。2、海水泵的控制

海水泵的切換控制可以按照旁通閥的開度V1或低溫淡水溫度T1控制；也可按旁通閥的開度V1控制小容量的海水泵，低溫淡水溫度T1控制大容量的海水泵。若采用V1控制方式，當冷卻系統的熱負荷增大時，需要更多的淡水流經中央冷卻器，則逐步關小旁通閥，當旁通閥關小到設定值時，則增大海水泵流量或起動另一臺海水泵并聯運行；當冷卻系統的熱負荷減小時，逐步開大旁通閥，當旁通閥開大到設定值時，減少海水泵流量或退出一臺海水泵。若采用T1控制方式，當冷卻系統的熱負荷增大時，關小旁通閥直至全關，淡水全部流經中央冷卻器，當低溫淡水溫度增大到設定值時，增大海水泵流量或起動另一臺海水泵并行運行；當冷卻系統的熱負荷減小時，旁通閥不斷關小直至全關，低溫淡水溫度隨著熱負荷的減少而降低，當降低到設定值時，減少海水泵流量或退出一臺海水泵。五、控制系統的操作

1、控制系統操作面板1234567891011121314151-報警輸入信號圖表；2-報警輸入信號LED(Red)；3-控制系統輸出信號LED(Green)；4-控制系統輸出信號圖表5-調節(jié)閥手動模式LED(Orange)；6-海水泵手動模式LED(Orange)；7-自動控制模式LED(Green)；8-手動模式按鈕；9-增加溫度按鈕(手動模式)；10-降低溫度按鈕(手動模式)；11-液晶顯示器；12-備用泵工作LED(Orange)；13-主報警LED(Red)；14-功能符號；15-報警復位/