第一章反饋控制系統(tǒng)

能源與動(dòng)力工程學(xué)院毛小兵maoxiaobing2009@163.com輪機(jī)自動(dòng)化

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第一章反饋控制系統(tǒng)反饋控制e(t)——偏差信號(hào)e(t)=r(t)-b(t)y(t)——被控量p(t)——控制量f(t)——擾動(dòng)量控制單元執(zhí)行單元控制對(duì)象測(cè)量單元p(t)q(t)y(t)b(t)r(t)e(t)+-f(t)第1章反饋控制系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例第二節(jié)VAF型燃油粘度控制系統(tǒng)第三節(jié)

VISCOCHIEF型燃油粘度控制系統(tǒng)第四節(jié)大型油輪輔鍋爐水位自動(dòng)控制第五節(jié)

大型油輪輔鍋爐蒸汽壓力自動(dòng)控制第一節(jié)柴油機(jī)汽缸冷卻水溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)本章內(nèi)容：控制進(jìn)口溫度出口溫度會(huì)隨柴油機(jī)負(fù)荷的變化而變化，當(dāng)負(fù)荷大時(shí)會(huì)出現(xiàn)出口溫度過高第一節(jié)柴油機(jī)冷卻水溫度控制系統(tǒng)返回本章冷卻器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)感溫元件感溫元件給水泵淡水入淡水入海水入海水入圖1-1-1汽缸冷卻水溫度控制原理控制進(jìn)口溫度進(jìn)口溫度會(huì)隨柴油機(jī)負(fù)荷的變化而變化，當(dāng)負(fù)荷大時(shí)，進(jìn)口溫度會(huì)下降泵主機(jī)冷卻器膨脹水柜直接作用式冷卻水溫度控制MR-Ⅱ型電動(dòng)冷卻水溫度控制系統(tǒng)1調(diào)節(jié)器2開關(guān)組3限位開關(guān)4過載保護(hù)5三相伺服馬達(dá)eT802熱敏電阻比例微分脈沖調(diào)制控制盒的組成：1輸入與指示電路2比例微分控制電路3脈沖寬度調(diào)制電路4繼電器和開并裝置5主電源電路6穩(wěn)壓電源電路MR-Ⅱ型調(diào)節(jié)器是電動(dòng)基地式儀表，它把測(cè)量、顯示、調(diào)節(jié)等各個(gè)單元及相關(guān)附件均組裝在一個(gè)控制盒內(nèi)，設(shè)置在集中控制室。管理要點(diǎn)1.面板功能2.使用方法3.故障檢測(cè)排除4.參數(shù)調(diào)整MR-Ⅱ型調(diào)節(jié)器MR-Ⅱ型調(diào)節(jié)器是電動(dòng)基地式儀表，它把測(cè)量、顯示、調(diào)節(jié)等各個(gè)單元及相關(guān)附件均組裝在一個(gè)控制盒內(nèi)，設(shè)置在集中控制室?？刂坪械慕M成：1. MRB板，輸入與指示電路2. MRV板，比例微分控制電路3. MRD板，脈沖寬度調(diào)制電路4. MRK板，繼電器和開并裝置5. MRP板，主電源電路6.MRS板，穩(wěn)壓電源電路圖1-1-4返回本節(jié)圖1-1-4返回最近MRB板的W1整定給定值溫度表盤0-100度MRB板的SW2水溫實(shí)測(cè)值和給定值MRV板的W2整定微分時(shí)間MRV板的W1調(diào)整比例帶MRD板的W2整定TU1和TU2的不靈敏區(qū)MRD板的W1調(diào)整脈沖寬度7、8是MRK板的L1和L2，指示M的轉(zhuǎn)向MRK板的9是SW1，系統(tǒng)故障時(shí)使M回指定位置MRP板的10、11是F，14指示電源。12是“手-自”選擇開關(guān)SW2。13是電源主開關(guān)SW1。補(bǔ)充（也可作本節(jié)課堂練習(xí)）＋、－端：虛短＋端：虛地

圖1-1-3a

MRB板，輸入與指示電路將實(shí)際溫度與設(shè)定值比較輸出偏差信號(hào)e

溫度升高，輸出U15增大，反之減小給定值TU1TU2-16V+16V+16V+16VR1R2R4R5W1R3C1R7C4R6R8C2R10R11R12W2W3R13T1G+__+T802SW1SW2R9C7AB1510熱敏電阻具有負(fù)的溫度系數(shù)差動(dòng)輸入放大器V/I變換

MRV板，比例微分控制電路圖1-1-3bC5TU1+_TU2+_TU3+_R13R8R10W2R9R11R6C4R3R2R5C3C2R1C1R14R4R7W151415比例微分加法器

溫度升高，輸出U15增大，U5增加；反之減小。令是比例微分控制作用的放大倍數(shù)是微分時(shí)間。若則：MRD板，脈沖寬度調(diào)制電路：將連續(xù)變化的偏差信號(hào)調(diào)制成脈沖信號(hào)，控制增加（減少）繼電器斷續(xù)通電圖1-1-3cU5溫度為給定值U5＝0；TU1正飽和；TU2負(fù)飽和；T1、T2截止。-16V-16VTU1+_TU2+_降溫增溫R11R13D7D8T1T2R10R12D6D5R8R9D3D4D1D2R5R6R2R3W2R4R7C2C1R1C3W1+16VVTU1+VTU2－VTU2、VTU1絕對(duì)值相等正反饋正反饋輸入正正飽和,輸入負(fù)負(fù)飽和。電壓比較器概念，正反饋用以提高速度和穩(wěn)定性-16V+16VTU1正飽和，T1截止TU2負(fù)飽和，T2截止MRD板，脈沖寬度調(diào)制電路：將連續(xù)變化的偏差信號(hào)調(diào)制成脈沖信號(hào)，控制增加（減少）繼電器斷續(xù)通電圖1-1-3cU5-16V-16VTU1+_TU2+_降溫增溫R11R13D7D8T1T2R10R12D6D5R8R9D3D4D1D2R5R6R2R3W2R4R7C2C1R1C3W1+16VVTU1+VTU2－VTU2、VTU1絕對(duì)值相等正反饋正反饋-16V+16VTU1負(fù)飽和，T1導(dǎo)通TU2負(fù)飽和，T2截止溫度升高，U5

升高高于VTU1時(shí)：TU2負(fù)飽和T2截止；TU1變負(fù)飽和；D6和T1導(dǎo)通；TU1負(fù)飽和，D1導(dǎo)通；C1經(jīng)W1R5D1放電，電壓降低；低于VTU1TU1正飽和；T1截止；調(diào)整VTUI和VTU2可以調(diào)整不靈敏區(qū)MRD板，脈沖寬度調(diào)制電路：將連續(xù)變化的偏差信號(hào)調(diào)制成脈沖信號(hào)，控制增加（減少）繼電器斷續(xù)通電圖1-1-3cU5-16V-16VTU1+_TU2+_降溫增溫R11R13D7D8T1T2R10R12D6D5R8R9D3D4D1D2R5R6R2R3W2R4R7C2C1R1C3W1+16VVTU1+VTU2－VTU2、VTU1絕對(duì)值相等正反饋正反饋-16V+16VTU1正飽和，T1截止TU2正飽和，T2導(dǎo)通溫度降低，U5（負(fù)）降低；TU1正飽和T1截止；TU2變?yōu)檎柡?；D5和T2導(dǎo)通TU2正飽和時(shí)，D2導(dǎo)通，C1經(jīng)W1R5D2充電。MRD板，脈沖寬度調(diào)制電路：將連續(xù)變化的偏差信號(hào)調(diào)制成脈沖信號(hào)，控制增加（減少）繼電器斷續(xù)通電MRD板圖1-1-3cD3D4連鎖；D3保持上低下一定低；R11R13R9TU1+_TU2+_R8D1D2R6R7C2C3Re1D1Sr1－16V降溫增溫D7D8T1T2R10R12D6D5D3D4+16V-16VRe2D2Sr2+16VD1D2續(xù)流二極管D4保持下高上一定高；T1T2不能同時(shí)導(dǎo)通。繼電器電路圖1-1-3d

MRP板

繼電器、開關(guān)及主電源電路L1L2R3R4R1R2C1C2SW2電源主開關(guān)+16V-16V0VF1F2D1C1增溫降溫220VRe2Re1D1D2Sr2Sr1SW1增溫降溫+16V自動(dòng)手動(dòng)－16V手動(dòng)第二節(jié)VAF型燃油粘度控制系統(tǒng)船舶柴油機(jī)，尤其是主機(jī)，通常燃用重油。重油的粘度較大，為便于燃油的輸送和霧化，必須控制柴油機(jī)燃油的粘度，使其粘度值維持在設(shè)定范圍內(nèi)或保持在最佳粘度值。一種燃油的粘度與溫度有一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，燃油的粘度隨溫度增加而下降?？梢哉{(diào)節(jié)燃油的加熱程度改變粘度。不同品質(zhì)的燃油，在相同溫度下的粘度差別很大，所以不進(jìn)行溫度控制而直接進(jìn)行粘度控制。常用燃油粘度控制系統(tǒng)：（1）VAF型燃油粘度控制系統(tǒng)；（2）NAKAKITA型燃油粘度控制系統(tǒng)；（3）VISCOCHIEF型燃油粘度控制系統(tǒng)（單片機(jī)控制）。粘度計(jì)：檢測(cè)加熱器出口燃油粘度10a粘度計(jì)：檢測(cè)加熱器出口燃油粘度10a1恒定排量的齒輪泵2毛細(xì)管正負(fù)連接管的壓差表征了粘度燃油入口粘度計(jì)：檢測(cè)加熱器出口燃油粘度差壓變送器：差壓信號(hào)變成標(biāo)準(zhǔn)氣壓信號(hào)（0.02－0.1MPa）10a差壓輸入波紋管波紋管彈簧壓差增大傳動(dòng)桿5左移扭轉(zhuǎn)軸6逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)輸出角位移信號(hào)變送器測(cè)量單元粘度計(jì)：檢測(cè)加熱器出口燃油粘度差壓變送器：差壓信號(hào)變成標(biāo)準(zhǔn)氣壓信號(hào)（0.02－0.1MPa）10a噴嘴擋板測(cè)量單元角位移粘度增大1逆轉(zhuǎn)10右上左下噴嘴被壓升高Pi增大框架下移8緊7松Po增大輸出壓力增大Po使框架受力平衡輸出壓力穩(wěn)定粘度計(jì)：檢測(cè)加熱器出口燃油粘度差壓變送器：差壓信號(hào)變成標(biāo)準(zhǔn)氣壓信號(hào)（0.02－0.1MPa）氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥10a圖1-2-6帶有閥門定位器的活塞式調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)原理圖氣源0.4－0.6MPa減壓閥0.14MPa氣關(guān)式調(diào)節(jié)閥沒有氣源時(shí)自重使閥芯關(guān)閉；在沒有輸入信號(hào)時(shí)，使閥芯17處于開啟狀態(tài)；控制信號(hào)增大使閥門關(guān)小?？刂菩盘?hào)調(diào)節(jié)器輸出壓力升高，閥軛2右移8右移，D室壓力增大膜片10帶閥座12右移關(guān)閉13開大14，F(xiàn)壓力升高活塞16下降、閥芯17關(guān)小，減少進(jìn)入加熱器的蒸汽反作用式調(diào)節(jié)器，氣關(guān)式調(diào)節(jié)閥正作用式調(diào)節(jié)器，氣開式調(diào)節(jié)閥粘度降低，要求溫度升高，要求開大調(diào)節(jié)閥，要求調(diào)節(jié)器輸出壓力升高；B壓力升高粘度降低，調(diào)節(jié)器輸出壓力（信號(hào)）升高，反作用式調(diào)節(jié)器粘度降低，調(diào)節(jié)器輸出壓力（信號(hào)）減小，正作用式調(diào)節(jié)器反饋，新的平衡粘度計(jì)：檢測(cè)加熱器出口燃油粘度差壓變送器：差壓信號(hào)變成標(biāo)準(zhǔn)氣壓信號(hào)（0.02－0.1MPa）氣動(dòng)調(diào)節(jié)器：實(shí)現(xiàn)比例積分控制氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥記錄儀過濾減壓閥燃油濾器燃油加熱器平衡閥9DE調(diào)零閥10a系統(tǒng)工作原理方框圖課外作業(yè)：1應(yīng)用學(xué)過的知識(shí)設(shè)計(jì)電控系統(tǒng)注意順序返回最近黑指針紅指針氣動(dòng)功率放大器壓力表反饋波紋管積分閥積分室調(diào)壓閥旋鈕積分氣室qp比例帶調(diào)整方法：比例帶調(diào)整盤上M點(diǎn)的位置逆時(shí)針→負(fù)反饋↑→比例帶↑順時(shí)針→負(fù)反饋↓→比例帶↓積分時(shí)間調(diào)整方法：積分閥開大→Ti↓

積分閥關(guān)小→Ti↑返回本節(jié)調(diào)節(jié)器桿系返回最近離開噴嘴P軸繞C點(diǎn)OC繞P軸M繞N、J鉸點(diǎn)BD繞B點(diǎn)輸入信號(hào)反饋信號(hào)調(diào)節(jié)器表盤返回最近正作用與反作用正作用式調(diào)節(jié)器：當(dāng)測(cè)量輸入增加時(shí)，輸出也增加反作用式調(diào)節(jié)器：當(dāng)測(cè)量輸入增加時(shí)，輸出減少。正作用式→反作用式：（1）噴嘴旋轉(zhuǎn)90℃（2）M點(diǎn)由左上角→右上角返回本節(jié)調(diào)節(jié)器與調(diào)節(jié)閥作用形式的配合正作用式調(diào)節(jié)器與氣開式調(diào)節(jié)閥反作用式調(diào)節(jié)器與氣關(guān)式調(diào)節(jié)閥（優(yōu)選）返回本節(jié)六、控制系統(tǒng)常見故障分析及管理要點(diǎn)１、常見故障分析１）系統(tǒng)不穩(wěn)定，測(cè)量指針不能穩(wěn)定在給定值上。儀表參數(shù)整定不當(dāng)，如：比例帶調(diào)得過小，比例作用或積分作用太強(qiáng)，積分時(shí)間太短。

２）系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定平衡時(shí)，測(cè)量指針與給定指針不重合。參數(shù)整定不當(dāng)，如：積分時(shí)間太長(zhǎng)，積分作用太弱；差壓變送器零點(diǎn)和量程不正確。六、控制系統(tǒng)常見故障分析及管理要點(diǎn)２、管理要點(diǎn)１）投入工作時(shí)，先接通氣源再接輸入信號(hào)，即先打開截止閥，通過調(diào)整減壓閥使輸出為０.１４Ｍｐａ。再啟動(dòng)測(cè)粘度馬達(dá)。２）保持氣源的清潔與干燥。３）定期沖洗恒節(jié)流閥。４）電動(dòng)機(jī)軸承每年清洗一次，并從新注潤(rùn)滑油。５）齒輪箱每年要檢查和清洗一次。第三節(jié)

VISCOCHIEF型燃油粘度控制系統(tǒng)一、控制系統(tǒng)的組成、功能及特點(diǎn)二、測(cè)量單元三、VCU－160粘度控制器返回本章第三節(jié)

VISCOCHIEF型燃油粘度控制系統(tǒng)一、控制系統(tǒng)的組成、功能及特點(diǎn)Fig.1-3-1特點(diǎn)：１、溫度傳感器靈敏度好；２、沒有運(yùn)動(dòng)部件，可在全流量下測(cè)量，不易堵塞，結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕；３、粘度控制系統(tǒng)采用單片機(jī)，具有完善的自檢、控制、顯示、報(bào)警功能，具有很強(qiáng)的適應(yīng)性和靈活性，可以實(shí)現(xiàn)分布式集中控制的監(jiān)控。返回本節(jié)第三節(jié)VISCOCHIEF型燃油粘度控制系統(tǒng)粘度計(jì)PT100溫度計(jì)控制器蒸汽調(diào)節(jié)器蒸汽加熱器電加熱器電源控制箱圖22

VISCOCHIEF粘度自動(dòng)控制系統(tǒng)組成粘度計(jì)PT100溫度計(jì)控制器蒸汽加熱器電加熱器圖1-3-2EVT-10C型粘度傳感器結(jié)構(gòu)原理圖燃油粘度轉(zhuǎn)換為電動(dòng)勢(shì)2、3產(chǎn)生震蕩1不同粘度產(chǎn)生不同阻尼4檢測(cè)信號(hào)振動(dòng)桿動(dòng)力線圈檢測(cè)線圈永久磁鐵永久磁鐵單片機(jī)返回最近振動(dòng)桿永久磁鐵單片機(jī)系統(tǒng)檢測(cè)線圈原理：基于插入到流動(dòng)燃油里振動(dòng)桿的強(qiáng)制振蕩進(jìn)行測(cè)量的。振動(dòng)桿的強(qiáng)制振蕩由２和３產(chǎn)生并保持，其振蕩頻率是固定的。振動(dòng)桿的自振頻率取決于振動(dòng)桿的幾何尺寸。當(dāng)自振頻率等于強(qiáng)制振蕩頻率時(shí)，將發(fā)生共振，此時(shí)振蕩幅值最大。燃油的摩擦阻力將衰減振動(dòng)桿振蕩的幅度，衰減量正比于燃油粘度。而４感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的下降量與衰減量成正比。圖1-3-2EVT-10C型粘度傳感器結(jié)構(gòu)原理圖_+LM23180C31數(shù)據(jù)總線控制總線地址總線AD7543BDV/I4~20mA單片機(jī)變送器電路原理圖返回最近

測(cè)量線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)數(shù)據(jù)經(jīng)放大器放大后送入精密的電壓→頻率轉(zhuǎn)換器，它輸出的脈沖信號(hào)頻率與輸入電壓嚴(yán)格成比例，實(shí)際上LM231起模數(shù)轉(zhuǎn)換作用。該脈沖信號(hào)由80C31內(nèi)部定時(shí)器T0，記錄單位時(shí)間內(nèi)脈沖數(shù)，該數(shù)值就反應(yīng)了粘度實(shí)際值。為了防止振動(dòng)和干擾，在軟件上采用了數(shù)字濾波等抗干擾措施。反應(yīng)燃油粘度的脈沖數(shù)經(jīng)AD7543BD數(shù)模轉(zhuǎn)換器換成標(biāo)準(zhǔn)的4→20mA電流輸出，其對(duì)應(yīng)的范圍就是0-50cSt。返回最近

PT100是電阻式溫度傳感器。利用金屬材料電阻值隨溫度升高而增大，且線性關(guān)系良好。利用測(cè)量電橋把測(cè)溫元件電阻值變化轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，該電信號(hào)與溫度成正比。測(cè)量電阻Rt是測(cè)量電橋的一個(gè)橋臂，它安裝在待檢測(cè)的管路中，離測(cè)量電橋較遠(yuǎn)。為補(bǔ)償環(huán)境溫度變化產(chǎn)生的誤差，在實(shí)際測(cè)量電路中常把“兩線制”接法改為“三線制”。第三節(jié)

VISCOCHIEF型燃油粘度控制系統(tǒng)三、VCU-160粘度控制器1.控制方式和過程控制方式：溫度程序控制、溫度定值控制、粘度定值控制作用規(guī)律：PI控制（由單片機(jī)程序?qū)崿F(xiàn)）控制方式選擇開關(guān)：DO、STOP、HFO返回本節(jié)第三節(jié)

VISCOCHIEF型燃油粘度控制系統(tǒng)三、VCU-160粘度控制器1.控制方式和過程控制過程：STOP→DO程序加溫，直到DOTset±3℃,進(jìn)入溫度定值控制。

DO指示燈亮，粘度報(bào)警關(guān)返回本節(jié)第三節(jié)

VISCOCHIEF型燃油粘度控制系統(tǒng)三、VCU-160粘度控制器1.控制方式和過程控制過程：STOP→HFO程序加溫，直到HFOTset±3℃,或DO→HFO進(jìn)入粘度定值控制。穩(wěn)定后，改為粘度/溫度定值控制。

DO指示燈熄滅，HFO指示燈亮返回本節(jié)第三節(jié)

VISCOCHIEF型燃油粘度控制系統(tǒng)三、VCU-160粘度控制器1.控制方式和過程控制過程：HFO→DO粘度定值控制，降溫，直到DOTset±3℃,進(jìn)入溫度定值控制。DO指示燈亮，HFO指示燈熄滅返回本節(jié)圖1-3-6控制板電路原理圖粘度溫度多路開關(guān)V/F工作方式限位開關(guān)參數(shù)整定電壓比較器光偶光偶雙向晶閘管伺服電機(jī)接觸器單穩(wěn)觸發(fā)器1、模擬量輸入電路控制和顯示所用的輸入信號(hào)DG508多路轉(zhuǎn)換開關(guān)在某一時(shí)刻只能選擇一個(gè)通道的信號(hào)輸入，由內(nèi)部地址譯碼器決定。地址來自于8255。8255選端口的地址線A0和A1這兩個(gè)輸入信號(hào)用來選擇3個(gè)口或控制字寄存器。常接地址總線最低位P0.1和P0.0：00選定PA端口；01選定PB端口；10選PC端口；11選定控制字寄存器端口。8031的P0.1和P0.0通過鎖存器LS373與其端口選地址線相連。LS139為雙2線-4地址譯碼器，當(dāng)P2.3和P2.4輸出為00時(shí)，輸出12端為低電平，送至8255的片選端CS端，此時(shí)8255被選通。地址譯碼器的另一組譯碼4用于選通外部存儲(chǔ)器。8255的PA口主要用于選擇輸入通道和輸出控制信號(hào)，PB、PC口用于8031數(shù)據(jù)總線（p0口）和數(shù)碼顯示器及發(fā)光二極管之間的鏈接。所以：8031可以通過數(shù)據(jù)總線，經(jīng)8255的PA口選擇DG508的一路輸入接通。被選的一路送入精密電壓→頻率轉(zhuǎn)換器LM331，它的輸出是頻率，即與所加輸入電壓嚴(yán)格成正比的一串脈沖信號(hào)，然后送入8031的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，8031將脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的穩(wěn)定或粘度值，為控制和顯示所用。2、開關(guān)量輸入電路VCU-160控制器除有模擬量輸入外，還有工作方式、調(diào)節(jié)閥限位開關(guān)等開關(guān)量輸入?？刂品绞降倪x擇開關(guān)量是通過電壓比較器LM339送入8031.LM339是四電壓比較器，X6.4為手動(dòng)輸入；X6.5為重油輸入；X6.6為柴油工作方式輸入。都接到各自的同相端。如：當(dāng)工作方式轉(zhuǎn)動(dòng)DO時(shí)，X6.6為20V，LM339的A3的2端立即翻轉(zhuǎn)為高電平→8031的P1.0端為高，指示外部選擇為DO工作方式。調(diào)節(jié)限位閥通過輸入端X6.3和X3.2經(jīng)光電耦合器SFH610與8031相連。當(dāng)調(diào)節(jié)閥開、關(guān)動(dòng)作到極限位置時(shí)，對(duì)應(yīng)的極限開關(guān)閉合，使與之對(duì)應(yīng)的光電耦合器的光電隔離管導(dǎo)通，輸出低電平，8031在工作中查詢時(shí)，可檢測(cè)到各開關(guān)工作狀態(tài)，從而給出相應(yīng)的控制輸出量。3、輸出控制電路主要是控制SHS蒸汽加熱裝置的調(diào)節(jié)閥或ＥＨＳ電加熱裝置的接觸器，以達(dá)到控制燃油溫度或粘度的目的。是按比例積分作用規(guī)律輸出控制信號(hào)。４、顯示電路分兩路左三位顯示溫度，右三位顯示粘度。６個(gè)發(fā)光二極管指示不同的方式：１、溫度；２、粘度；３、蒸汽加熱；４、電動(dòng)加熱；５、重油（ＨＦＯ工作方式）；６、柴油（ＤＯ工作方式）。數(shù)字由７段式發(fā)光二極管顯示，７位由８０３１ｐ０端口輸出的Ｄ７－Ｄ０決定（Ｄ３用于控制報(bào)警裝置，送顯示時(shí)始終為“０”）。ＵＬＮ２８０３驅(qū)動(dòng)二極管用。5、報(bào)警電路VISCOCHIEF粘度控制系統(tǒng)具有多種故障和參數(shù)越限報(bào)警功能，如：電源、PTl00信號(hào)、EVT-10C信號(hào)、高溫、低溫、高粘、低粘等。當(dāng)8031在檢測(cè)或查詢過程中發(fā)現(xiàn)故障時(shí)，通過8255接口PB0、PC3輸出報(bào)警信號(hào)，經(jīng)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器LS122轉(zhuǎn)換成脈沖信號(hào)，經(jīng)三極管放大電路驅(qū)動(dòng)繼電器X，使報(bào)警燈發(fā)出閃光信號(hào)和警報(bào)器發(fā)出斷續(xù)聲響報(bào)警。四、控制系統(tǒng)管理要點(diǎn)1）在系統(tǒng)投入工作之前，要先檢查燃油和加熱系統(tǒng)有沒有漏泄或損壞的情況，各閥件是否開關(guān)正確。把控制方式選擇開關(guān)打到OFF位置，合上主電源（此時(shí)警報(bào)器將持續(xù)響10s，并且數(shù)碼顯示器上同時(shí)顯示“OFF”）。觀察比較實(shí)際測(cè)量值與設(shè)定值有無異常情況。一切正常后，起動(dòng)低壓燃油泵，然后根據(jù)燃油系統(tǒng)具體配置情況將控制方式開關(guān)轉(zhuǎn)到DO或HFO位置進(jìn)行溫度或粘度定值控制。這時(shí)數(shù)碼顯示器上將顯示出燃油溫度和粘度的實(shí)際測(cè)量值，系統(tǒng)正式投入調(diào)節(jié)控制工作。2)EVT-10C粘度傳感器的工作情況，可通過設(shè)在傳感器上的電子元件箱內(nèi)上邊一塊印刷線路板上兩個(gè)發(fā)光二極管（H1和H2）的狀態(tài)來檢查。在拆檢粘度傳感器時(shí)，注意不要碰撞或弄彎振動(dòng)桿，否則將影響粘度值的準(zhǔn)確測(cè)量。3）為了人身和設(shè)備的安全，在檢修時(shí)必須關(guān)掉電源?？刂七^程：STOP→DO程序加溫，直到DOTset±3℃,進(jìn)入溫度（PI控制）定值控制。

DO指示燈亮，粘度報(bào)警關(guān)STOP→HFO程序加溫，直到HFOTset±3℃,或DO→HFO：進(jìn)入粘度定值控制。

穩(wěn)定后，粘度/溫度定值控制。0.5cst之內(nèi)，

溫度定值；超過0.5轉(zhuǎn)粘度定值，記憶新的

對(duì)應(yīng)溫度，進(jìn)行溫度定值控制。VCU-160粘度控制器升溫：程序控制（設(shè)定的升溫速率）；DO：溫度定值控；HFO：溫度定值控制、粘度定值控制作用規(guī)律：PI控制（單片機(jī)程序?qū)崿F(xiàn)）溫度的變化要比粘度的變化靈敏第四節(jié)

輔鍋爐的自動(dòng)控制鍋爐的控制包括：水位的自動(dòng)控制；蒸汽壓力的自動(dòng)控制；點(diǎn)火及燃燒的時(shí)序控制；自動(dòng)安全保護(hù)。第四節(jié)

輔鍋爐的自動(dòng)控制主鍋爐：蒸汽動(dòng)力船舶上用于蒸汽動(dòng)力裝置的鍋爐。蒸發(fā)量大，蒸汽壓力高，對(duì)水位和蒸汽壓力不允許有較大的波動(dòng)，所以其控制要求較高，常采用帶有積分作用的調(diào)節(jié)器。輔鍋爐：內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力船舶上的鍋爐。

油輪輔鍋爐：加熱貨油，驅(qū)動(dòng)甲板設(shè)備，蒸發(fā)量較大，類其工作特點(diǎn)似主鍋爐。

貨輪輔鍋爐：燃油、滑油及生活用水加熱，蒸發(fā)量小，蒸汽壓力低，對(duì)于水位和壓力的波動(dòng)要求不嚴(yán)格，水位和壓力常用雙位控制。鍋爐水位自動(dòng)控制貨輪輔鍋爐水位控制常閉2常開停鍋爐水位自動(dòng)控制貨輪輔鍋爐水位控制常閉2常開開鍋爐水位自動(dòng)控制雙位控制的概念上限下限鍋爐水位自動(dòng)控制鍋爐水位控制的特點(diǎn)是存在虛假水位。（1）水中含有蒸汽（可達(dá)15%～20%），總量與鍋爐的蒸發(fā)量和汽壓有關(guān)；蒸發(fā)量越大，汽壓越小水面下的蒸汽總?cè)莘e越大；（2）過渡工況時(shí)，水位不僅受蒸發(fā)量和給水量的影響，還受水面下蒸汽容積的影響；蒸汽流量突增，汽壓降低，蒸汽的飽和溫度下降，水面下蒸汽比容增大造成水下蒸汽的容積增大；同時(shí)由于爐水變成過熱水，將產(chǎn)生更多蒸汽。水位虛高。如何克服虛假水位或準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)和控制？大型油輪輔鍋爐水位控制水位控制策略（1）單沖量：僅根據(jù)水位控制給水閥開度；（2）雙沖量：水位＋蒸汽流量（3）三沖量：水位＋蒸汽流量＋給水量1

23456蒸汽給水圖1-4-1雙沖量給水控制原理圖鍋爐過熱器水位信號(hào)蒸汽流量信號(hào)雙沖量調(diào)節(jié)器給水調(diào)節(jié)閥蒸汽流量信號(hào)其實(shí)是前饋信號(hào)水位控制策略雙回路給水控制原理（1）水位控制回路（2）給水壓差控制回路給水流量與給水閥開度及前后壓差有關(guān)對(duì)于汽輪機(jī)給水泵組，蒸汽調(diào)節(jié)閥開度不變，排水量基本不變水位調(diào)節(jié)器給水差壓調(diào)節(jié)器給水調(diào)節(jié)閥蒸汽調(diào)節(jié)閥汽輪機(jī)給水泵組過熱器圖1-4-2雙回路給水控制原理一、鍋爐水位控制的特點(diǎn)第四節(jié)

大型油輪輔鍋爐水位自動(dòng)控制2.雙回路水位控制（1）水位控制回路（2）給水壓差控制回路fig.1-4-2返回本節(jié)返回最近水位調(diào)節(jié)器給水差壓調(diào)節(jié)器蒸汽調(diào)節(jié)閥截止閥過熱器給水調(diào)節(jié)閥回路１：根據(jù)水位偏差和蒸汽流量雙沖量控制給水閥開度；回路２：維持給水閥前后壓差恒定的給水差壓控制回路給水泵組二、某輪輔鍋爐水位自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成fig.1-4-3P→氣動(dòng)計(jì)算器的氣壓輸出A→水位調(diào)節(jié)器的氣壓輸出B→蒸汽流量變送器的氣壓輸出K→系統(tǒng)常數(shù)，此處K＝2C→儀表制造常數(shù)，本儀表為50%（0.6MPa）第四節(jié)

大型油輪輔鍋爐水位自動(dòng)控制返回本節(jié)1水位差壓變送器：鍋爐水位信號(hào)變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)氣壓信號(hào)氣容氣阻水位調(diào)節(jié)器：比例積分氣動(dòng)計(jì)算器蒸汽流量變送器給水調(diào)節(jié)閥給水差壓調(diào)節(jié)器給水差壓變送器汽輪機(jī)給水泵組蒸汽調(diào)節(jié)閥圖1-4-3鍋爐水位自動(dòng)控制系統(tǒng)原理圖作用：測(cè)量被控量，并把被控量的變化量按比例的轉(zhuǎn)變成標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，輸出至調(diào)節(jié)器和顯示儀表。氣動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)：19.6KPa~98.1Kpa0.02MPa~0.1Mpa0.2kg/cm2~1.0kg/cm2三、變送器返回本節(jié)三、變送器1.氣動(dòng)差壓變送器的結(jié)構(gòu)和工作原理2.遷移原理返回本節(jié)作用：測(cè)量被控量，并把被控量的變化量按比例的轉(zhuǎn)變成標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，輸出至調(diào)節(jié)器和顯示儀表。氣動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)：0.02MPa~0.1MPa單杠桿

差壓變送器氣源輸出6-噴嘴16-膜盒11-鎖緊螺母9-主杠桿8-遷移彈簧7-檔板18-緊固螺母15-正壓室17-負(fù)壓室14-支架12-靜壓誤差調(diào)節(jié)螺母2-瑣緊螺釘10-反饋波紋管20-量程調(diào)節(jié)支點(diǎn)19-底版13-密封簧片（支點(diǎn)）4-頂針1-氣動(dòng)放大器3-遷移螺釘5-頂針架（1）測(cè)量部分→把被控量變化轉(zhuǎn)換為軸向推力?！鱬→q測(cè)＝△p·F膜1.氣動(dòng)差壓變送器的結(jié)構(gòu)和工作原理Fig.1-4-6（2）氣動(dòng)轉(zhuǎn)換部分→把測(cè)量部分輸出的軸向推力轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的氣壓信號(hào)作為差壓變送器的輸出。M測(cè)＝△p·F膜·l1M反＝p出·F波·l2M測(cè)＝M反Fig.1-4-7測(cè)量部分：把被控量變化轉(zhuǎn)換為軸向側(cè)推力q?！鱬→q測(cè)＝△p·F膜氣動(dòng)差壓變送器的結(jié)構(gòu)和工作原理基體基座膜片C型簧片硅油硬芯單向過載保護(hù)密封圈主杠桿密封圈出軸密封彈簧（支點(diǎn)）Fig.1-4-6測(cè)量部分結(jié)構(gòu)原理圖M測(cè)＝△p·F膜·l1M反＝p出·F波·l2M測(cè)＝M反氣動(dòng)轉(zhuǎn)換部分：把測(cè)量部分輸出的軸向推力轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的氣壓信號(hào)作為差壓變送器的輸出。氣動(dòng)差壓變送器的結(jié)構(gòu)和工作原理p2

p1V氣源p出

l1l3l2F反

單杠桿差壓變送器工作原理圖Fig.1-4-7在K單中，F(xiàn)膜、F波和l1都是固定不變的，唯一可調(diào)的是l2。反饋波紋管上移l2↑→

K單↓、

量程

↑；

l2↓→

K單↑、

量程

↓。調(diào)零？在K單中，F(xiàn)膜、F波和l1都是固定不變的，唯一可調(diào)的是l2?！答伈y管→l2↑→

K單↓→

量程

↑；↓反饋波紋管→l2↓→

K單↑→

量程

↓。要得到較大的量程，就必然使l2增長(zhǎng)。為不使變送器體積過于龐大，將大量程變送器制作成雙杠桿式變送器。1.氣動(dòng)差壓變送器的結(jié)構(gòu)和工作原理返回本節(jié)△p·F膜·l1＝q反·l2M測(cè)＝M反q'反·l4=p出·F波·l31.氣動(dòng)差壓變送器的結(jié)構(gòu)和工作原理（2）氣動(dòng)轉(zhuǎn)換部分（雙杠桿）Fig.1-4-8返回本節(jié)雙杠桿差壓變送器工作原理圖氣源p2

p1p出

Fig.1-4-5返回最近雙杠桿差壓變送器受力分析圖

p出

p1p2q反量程支點(diǎn)q'反l4l3l2l1Fig.1-4-8返回最近（3）差壓變送器調(diào)零和調(diào)量程假定⊿p的最大變化范圍是0～1000mmH201.讓正負(fù)壓室均通大氣，使⊿p=0，觀察變送器輸出壓力是否為0.02MPa，若不是，擰動(dòng)遷移（調(diào)零）彈簧，使p出=0.02MPa。2.逐漸增大正壓室壓力，使p出=0.1MPa，觀察正壓室壓力是否為1000mmH20，若小于它，說明量程小了，則松開量程支點(diǎn)的鎖緊螺母，上移支點(diǎn)，反之亦然。3.重新調(diào)零、調(diào)量程，直到零點(diǎn)和量程準(zhǔn)確為止。1.氣動(dòng)差壓變送器的結(jié)構(gòu)和工作原理Fig.1-4-4返回本節(jié)所謂遷移，是指根據(jù)實(shí)際需要將變送器量程的起點(diǎn)由零遷到某一數(shù)值。遷移后，量程的起點(diǎn)和終點(diǎn)都改變，但量程不變。顯然，遷移也可以調(diào)整零點(diǎn)。以測(cè)量鍋爐水位為例說明其遷移原理。2.遷移原理Fig.1-4-9返回本節(jié)Fig.1-4-9用參考水位罐檢測(cè)鍋爐水位的裝置水位升高，壓差減少2-參考水位罐4-參考水位管6-閥箱BACC-泄放閥1-鍋爐A-截止閥B-平衡閥3-測(cè)量管管口位置與鍋爐最高水位一致5－差壓變送器負(fù)正正負(fù)參考水位測(cè)量水位水位壓差?

參考水位罐將保持與鍋爐最高水位一致，即最高水位與測(cè)量管管口相平，這個(gè)固定不變的水位，叫參考水位，而測(cè)量管中的液面與鍋爐的實(shí)際水位一致，叫測(cè)量水位。差壓變送器接受管4的壓力為蒸汽壓力加上參考水位水柱高度，接受管3的壓力為蒸汽壓力加上測(cè)量水位水柱高度。因此，差壓變送器正、負(fù)壓室所承受的壓差信號(hào)△p是參考水位與測(cè)量水位之間的水柱高度差H。由于參考水位不變，所以隨著測(cè)量水位的升高H減少，即△p減小。反之，測(cè)量水位降低，H增大，△p增大?，F(xiàn)在分析管3和管4哪根接在差壓變送器的正壓室，哪根接在負(fù)壓室更合適。如果把管4接在正壓室，把管3接在負(fù)壓室，這時(shí)△p為正，差壓變送器能正常工作。但是，隨著鍋爐測(cè)量水位的上升，△p減小，變送器輸出信號(hào)也隨之減小。這樣，變送器的輸出與鍋爐測(cè)量水位的變化方向正好相反，顯示儀表指示鍋爐的水位方向也必然相反。這不符合人們的習(xí)慣，容易造成錯(cuò)覺。

為了解決這個(gè)問題，可把參考水位管4接到變送器的負(fù)壓室，把測(cè)量水位管3接到正壓室。現(xiàn)在變送器的輸出與鍋爐的測(cè)量水位的變化方向一致了，即隨著側(cè)量水位的升高，變送器正壓室壓力不斷增加。但是，由于△p是負(fù)值，擋板遠(yuǎn)離噴嘴，這對(duì)一般差壓變送器是不會(huì)有輸出的，比如鍋爐水位的最大變化范圍是600mmH2O。當(dāng)鍋爐水位處于最低水位時(shí)△p=600mmH2O，本來△p＝0時(shí)，差壓變送器輸出p出＝0.02MPa?，F(xiàn)在鍋爐水位處于最低水位，即△p＝－600mmH2O的情況下，調(diào)整遷移彈簧把擋板拉向噴嘴，直到變送器輸出p出＝0.02MPa為止。以后隨著水位的上升，△p的負(fù)值減小，靠遷移彈簧的張力使擋板不斷靠近噴嘴，變送器的輸出不斷增加。當(dāng)測(cè)量水位上升到最高水位（與參考水位一致）時(shí)，△p＝0，變送器的輸出p出＝0.1MPa。這就是遷移原理。在上述的例子中，把變送器的零點(diǎn)從△p＝0遷移到△p＝－600mmH20，這是負(fù)遷移，遷移量為－600mmH2O，變送器遷移后，量程的起點(diǎn)和終點(diǎn)均改變，但量程沒有變，仍為600mmH2O。差壓變送器的負(fù)遷移特性MPa0.02mmH2O600-6000負(fù)遷移0.1Fig.1-4-10返回最近MPa0.02Kg/cm2100正遷移0.164返回最近量程遷移的優(yōu)點(diǎn)：1.適應(yīng)不同應(yīng)用場(chǎng)合的需要：例如，水位測(cè)量2.提高靈敏度：量程越小，K越大3.減小誤差：(10-6)×1%=0.04<(10-0)×1%=0.1返回本節(jié)四、調(diào)節(jié)器fig.1-4-11通用正/反作用式PID調(diào)節(jié)器第四節(jié)

大型油輪輔鍋爐水位自動(dòng)控制返回本節(jié)返回最近放大器噴嘴浮動(dòng)環(huán)比例帶盤比例帶調(diào)整桿積分氣室積分閥微分氣室微分閥四、調(diào)節(jié)器fig.1-4-12第四節(jié)

大型油輪輔鍋爐水位自動(dòng)控制力矩平衡原理返回本節(jié)若微分閥全開，積分閥全關(guān)，則P12=P出，P11是常數(shù)，即為純比例調(diào)節(jié)器。四、調(diào)節(jié)器fig.1-4-12第四節(jié)

大型油輪輔鍋爐水位自動(dòng)控制PB的調(diào)整：比例帶調(diào)整桿Ti的調(diào)整：積分閥Td的調(diào)整：微分閥返回本節(jié)實(shí)際中一般在0~90度之