輪機(jī)自動(dòng)化課件 第五章

第五章冷卻水溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)

柴油機(jī)在運(yùn)行時(shí)，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(duì)柴油機(jī)安全、可靠和經(jīng)濟(jì)地運(yùn)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：一部分通過(guò)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(guò)淡水冷卻器，與經(jīng)過(guò)冷卻的淡水混合，然后進(jìn)人柴油機(jī)氣缸的冷卻空間。柴油機(jī)冷卻水溫度自動(dòng)控制方式可分為直接作用式、基地式、單元組合式和現(xiàn)場(chǎng)總線微機(jī)控制式幾種。

冷卻器M調(diào)節(jié)器冷卻器M調(diào)節(jié)器主機(jī)主機(jī)三通調(diào)節(jié)閥三通調(diào)節(jié)閥執(zhí)行電機(jī)執(zhí)行電機(jī)感溫元件感溫元件第一節(jié)電動(dòng)式冷卻水溫度控制系統(tǒng)

一、柴油機(jī)冷卻水溫度控制系統(tǒng)組成及工作原理(1)采用MR—Ⅱ型調(diào)節(jié)器的氣缸冷卻水溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成：(2)采用MR—Ⅱ型調(diào)節(jié)器的氣缸冷卻水溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)的工作原理：

(3)保護(hù)措施：

a、過(guò)載保護(hù)繼電器

b、限位開(kāi)關(guān)

c、防止增溫、減溫接觸器同時(shí)工作二、MR-Ⅱ型電動(dòng)調(diào)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(diào)制電路

MRK板—繼電器和開(kāi)關(guān)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(cè)量值與給定值相比較得到偏差信號(hào)，送到比例微分控制電路。②指示電路：由電流表指針讀數(shù)指示冷卻水溫度的測(cè)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(hào)經(jīng)PD運(yùn)算后，輸出至脈沖寬度調(diào)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(diào)節(jié)器的比例系數(shù)，調(diào)W1可調(diào)Kp。

Td為PD調(diào)節(jié)器的微分時(shí)間，調(diào)W2可調(diào)微分時(shí)間。

C5TU1+_TU2+_TU3+_R12R8R10W2R9R11R6C4R3R2R5C3C2R1C1R14R4R7W151415UBU6’U6”

（3）脈沖寬度調(diào)制電路：接受比例微分電路的控制信號(hào)，調(diào)制成脈沖信號(hào)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(shí)間取決于U5，其決定了電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)、停止時(shí)間的長(zhǎng)短。2）W1：調(diào)脈沖寬度。

W2：調(diào)整不靈敏區(qū)。（4）繼電器開(kāi)關(guān)電路：TU1+_TU2+_降溫增溫R11R13D7D8T1T2R10R12D6D5R8R9D3D4D1D2R5R6R2R3W2R4R7C2C1R1C3W15-16V-16V+16V

三、控制系統(tǒng)管理要點(diǎn)及常見(jiàn)故障分析（1）MR-Ⅱ型電動(dòng)調(diào)節(jié)儀操作面板

0~1mA(0—1000C)指示冷卻水的實(shí)際值或給定值

顯示選擇按鈕，拔出顯示測(cè)量值；按下顯示給定值相當(dāng)于MRV板上的W1用來(lái)調(diào)整比例帶PB

相當(dāng)于MRV板上的W2

用于調(diào)整積分時(shí)間

相當(dāng)于MRB板上的W1

用來(lái)調(diào)整水溫給定值

A

相當(dāng)于MRD板上的W2，用于調(diào)整TU1、TU2的不靈敏區(qū)

相當(dāng)于MRD板上的W1，

用來(lái)調(diào)整脈沖寬度

指示燈L2

相當(dāng)于手動(dòng)開(kāi)關(guān)SW1

F2

指示燈L1電源主開(kāi)關(guān)，右合左斷

F1

手—自動(dòng)選擇開(kāi)關(guān)SW2，右邊自動(dòng)，左邊手動(dòng)

B

C

D

E

F

(2)控制系統(tǒng)投入工作的操作首先將開(kāi)關(guān)12扳到左面的手動(dòng)位置，開(kāi)關(guān)9保持中間位置，然后把開(kāi)關(guān)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(xiǎn)絲10和11是否燒壞。電源正常后，按下按鈕2，轉(zhuǎn)動(dòng)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(cè)量值。接著，手操開(kāi)關(guān)9，將冷卻水溫度調(diào)節(jié)到給定值附近后，把開(kāi)關(guān)9回復(fù)到中間位置，然后，把開(kāi)關(guān)12扳到右面的自動(dòng)位置，從而可實(shí)現(xiàn)無(wú)擾動(dòng)切換，自動(dòng)控制系統(tǒng)便可投入工作。

(3)參數(shù)調(diào)整

控制系統(tǒng)安裝以后，MR-Ⅱ型電動(dòng)調(diào)節(jié)儀的比例帶、微分時(shí)間、不靈敏區(qū)和脈沖寬度等調(diào)整旋鈕不要輕易轉(zhuǎn)動(dòng)。確實(shí)發(fā)現(xiàn)控制系統(tǒng)過(guò)渡過(guò)程不理想需要調(diào)整時(shí)，每次調(diào)整量要小，每調(diào)一次都要仔細(xì)觀察溫度表指針的變化情況，直到調(diào)好為止。(4)常見(jiàn)故障分析在自動(dòng)控制系統(tǒng)工作的過(guò)程中，如果測(cè)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(shuō)明電機(jī)M沒(méi)有轉(zhuǎn)動(dòng)。這時(shí)，必須把開(kāi)關(guān)12立即扳到手動(dòng)位置，手操開(kāi)關(guān)9，如果此時(shí)電機(jī)M可正常正反轉(zhuǎn)動(dòng)，說(shuō)明控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障，可分別抽出B、C和D板，人為輸入一個(gè)信號(hào)，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(kāi)關(guān)9時(shí)，電機(jī)M仍不轉(zhuǎn)動(dòng)，說(shuō)明自動(dòng)控制系統(tǒng)沒(méi)有故障，故障出在執(zhí)行機(jī)構(gòu)中，如電機(jī)M燒毀或卡死；過(guò)載保護(hù)繼電器動(dòng)作等。如果手操開(kāi)關(guān)9，電機(jī)M只能在一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)，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(jī)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(gè)因素有關(guān)？（2）MR-II型柴油機(jī)氣缸冷卻水溫度控制系統(tǒng)在控制系統(tǒng)投入工作時(shí)，如何實(shí)現(xiàn)無(wú)擾動(dòng)切換？（3）MR-Ⅱ型溫度調(diào)節(jié)儀的脈沖寬度調(diào)制器的作用是什么？脈沖寬度調(diào)制器的調(diào)整有哪些？第二節(jié)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ENGARD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(diǎn)：（1）節(jié)能效果明顯，100%流量時(shí)，功率50KW；75-85%流量時(shí)，功率22KW；40-60%流量時(shí)，功率4KW。（2）使用有級(jí)調(diào)速后，水泵電機(jī)溫升明顯下降，同時(shí)減少了機(jī)械磨損和維修工作量。（3）保護(hù)功能可靠，消除電機(jī)因過(guò)載或單相運(yùn)行而燒壞電機(jī)的現(xiàn)象。（4）由于采用單片機(jī)，因此系統(tǒng)具有完善的自檢、控制、顯示、故障報(bào)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(lái)實(shí)現(xiàn)的，這就使它具有很強(qiáng)的適應(yīng)性和靈活性，控制系統(tǒng)具有與上位機(jī)進(jìn)行通信的功能，為實(shí)現(xiàn)全船動(dòng)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(jī),是一種具有比例積分控制規(guī)律的全自動(dòng)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(chǔ)器（PROM、EEPROM、RAM等）及輸入輸出接口?？刂破鲗?duì)冷卻水溫度進(jìn)行PI定值控制，既可以自動(dòng)控制，必要時(shí)經(jīng)轉(zhuǎn)換也可以手動(dòng)控制。

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

ENGARD控制器的過(guò)程參數(shù)：表5-2-3

ENGARD控制器的安裝參數(shù)：表5-2-4

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(shí)，通過(guò)低溫淡水調(diào)節(jié)閥控制流經(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(guò)海水泵的轉(zhuǎn)速及臺(tái)數(shù)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(shí)際值送入ENGARD控制器，與低溫淡水溫度的設(shè)定值相比較得到偏差信號(hào)，ENGARD控制器將偏差信號(hào)進(jìn)行比例積分運(yùn)算后控制調(diào)節(jié)閥。當(dāng)?shù)疁囟鹊膶?shí)際值小于設(shè)定值時(shí)，旁通閥開(kāi)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(guò)上限值或低于下限值，將發(fā)出越限報(bào)警。在ENGARD控制器面板上顯示旁通閥開(kāi)度的百分?jǐn)?shù)。

當(dāng)旁通閥的開(kāi)度信號(hào)達(dá)到海水泵的切換值時(shí)，將增大或減小海水流量設(shè)定值，ENGARD控制器將根據(jù)海水流量設(shè)定值發(fā)送起動(dòng)控制信號(hào)給海水泵，增加或減小海水泵的臺(tái)數(shù)。海水泵起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)信號(hào)反饋回ENGARD控制器以確認(rèn)海水泵是否運(yùn)轉(zhuǎn)，在ENGARD控制器操作面板上有信號(hào)指示.若沒(méi)有反饋信號(hào)，則發(fā)出故障報(bào)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(kāi)度V1或低溫淡水溫度T1控制；也可按旁通閥的開(kāi)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(dāng)冷卻系統(tǒng)的熱負(fù)荷增大時(shí)，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)旁通閥關(guān)小到設(shè)定值時(shí)，則增大海水泵流量或起動(dòng)另一臺(tái)海水泵并聯(lián)運(yùn)行；當(dāng)冷卻系統(tǒng)的熱負(fù)荷減小時(shí)，逐步開(kāi)大旁通閥，當(dāng)旁通閥開(kāi)大到設(shè)定值時(shí)，減少海水泵流量或退出一臺(tái)海水泵。若采用T1控制方式，當(dāng)冷卻系統(tǒng)的熱負(fù)荷增大時(shí)，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(shí)，增大海水泵流量或起動(dòng)另一臺(tái)海水泵并行運(yùn)行；當(dāng)冷卻系統(tǒng)的熱負(fù)荷減小時(shí)，旁通閥不斷關(guān)小直至全關(guān)，低溫淡水溫度隨著熱負(fù)荷的減少而降低，當(dāng)降低到設(shè)定值時(shí)，減少海水泵流量或退出一臺(tái)海水泵。五、控制系統(tǒng)的操作

1、控制系統(tǒng)操作面板1234567891011121314151-報(bào)警輸入信號(hào)圖表；2-報(bào)警輸入信號(hào)LED(Red)；3-控制系統(tǒng)輸出信號(hào)LED(Green)；4-控制系統(tǒng)輸出信號(hào)圖表5-調(diào)節(jié)閥手動(dòng)模式LED(Orange)；6-海水泵手動(dòng)模式LED(Orange)；7-自動(dòng)控制模式LED(Green)；8-手動(dòng)模式按鈕；9-增加溫度按鈕(手動(dòng)模式)；10-降低溫度按鈕(手動(dòng)模式)；11-液晶顯示器；12-備用泵工作LED(Orange)；13-主報(bào)警LED(Red)；14-功能符號(hào)；15-報(bào)警復(fù)位/