第4章 §4-3 NAKATITA粘度控制

1、4-2 NAKAKIT型燃油粘度自動(dòng)控制系統(tǒng)n常用的粘度控制系統(tǒng)有常用的粘度控制系統(tǒng)有 VAF型型 NAKAKITA型型 VISCOCHIEF型型n一、系統(tǒng)的組成及功能一、系統(tǒng)的組成及功能n1 1、系統(tǒng)的組成系統(tǒng)的組成n （1）粘度定值控制系統(tǒng)粘度定值控制系統(tǒng) 測(cè)粘計(jì)、雙杠桿差壓變送器、測(cè)粘計(jì)、雙杠桿差壓變送器、NAKAKITANAKAKITA型型反作用式反作用式PIDPID調(diào)節(jié)器、氣關(guān)式蒸汽調(diào)節(jié)閥、蒸調(diào)節(jié)器、氣關(guān)式蒸汽調(diào)節(jié)閥、蒸汽加熱器。汽加熱器。 1 1、系統(tǒng)的組成系統(tǒng)的組成（續(xù)）（續(xù)）n（2 2）溫度程序控制系統(tǒng)）溫度程序控制系統(tǒng) 溫度變送器、正作用式溫度變送器、正作用式PIDPID溫度

2、程序調(diào)溫度程序調(diào)節(jié)器、氣關(guān)式蒸汽調(diào)節(jié)閥、節(jié)器、氣關(guān)式蒸汽調(diào)節(jié)閥、蒸汽加熱器蒸汽加熱器。n（3 3）輕油重油轉(zhuǎn)換裝置（三通電磁閥）輕油重油轉(zhuǎn)換裝置（三通電磁閥和三通活塞閥）和三通活塞閥）n（4 4）溫度粘度控制選擇閥）溫度粘度控制選擇閥 （選大輸出）（選大輸出）n（5 5）控制電路）控制電路2 2、系統(tǒng)的主要功能系統(tǒng)的主要功能n（1）粘度定值控制）粘度定值控制 n（2）溫度程序控制）溫度程序控制n（3）輕油）輕油/重油自動(dòng)轉(zhuǎn)換重油自動(dòng)轉(zhuǎn)換n（4）溫度）溫度/粘度控制自動(dòng)切換粘度控制自動(dòng)切換 二、二、測(cè)粘計(jì)測(cè)粘計(jì)n將燃油粘度成比例地轉(zhuǎn)換成毛細(xì)管前后將燃油粘度成比例地轉(zhuǎn)換成毛細(xì)管前后的壓差信號(hào)，并送

3、到差壓變送器。的壓差信號(hào)，并送到差壓變送器。n 差壓變送器差壓變送器 測(cè)粘計(jì)測(cè)粘計(jì) 三、三、NAKATITA型反作用式型反作用式PID調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器n作用：作用：接收差壓變送器的信號(hào)，經(jīng)接收差壓變送器的信號(hào)，經(jīng)PIDPID運(yùn)算后，運(yùn)算后，輸出至氣關(guān)式調(diào)節(jié)閥。輸出至氣關(guān)式調(diào)節(jié)閥。n工作原理：工作原理：位移平衡。位移平衡。n 當(dāng)燃油粘度的測(cè)量值與給定值相等時(shí)，當(dāng)燃油粘度的測(cè)量值與給定值相等時(shí)，調(diào)節(jié)器處于平衡狀態(tài)，黑色測(cè)量指針與紅色調(diào)節(jié)器處于平衡狀態(tài)，黑色測(cè)量指針與紅色給定指針重合。比例波紋管，積分波紋管，給定指針重合。比例波紋管，積分波紋管，微分氣室及積分氣室的壓力都相等，并等于微分氣室及積分氣室的

4、壓力都相等，并等于調(diào)節(jié)器的輸出壓力調(diào)節(jié)器的輸出壓力。 假設(shè)粘度測(cè)量值大于給定值，則差壓變送器輸出假設(shè)粘度測(cè)量值大于給定值，則差壓變送器輸出增大，經(jīng)控制板進(jìn)入彈簧管，增大，經(jīng)控制板進(jìn)入彈簧管，彈簧管因壓力增大而膨彈簧管因壓力增大而膨脹脹，通過(guò)四連桿機(jī)構(gòu)，一方面使黑色測(cè)量指針向指示，通過(guò)四連桿機(jī)構(gòu)，一方面使黑色測(cè)量指針向指示粘度增大的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，另一方面使粘度增大的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，另一方面使OOOO桿以桿以O(shè) O為支點(diǎn)為支點(diǎn)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，使順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，使擋板離開(kāi)噴嘴擋板離開(kāi)噴嘴，噴嘴背壓降低，經(jīng)功，噴嘴背壓降低，經(jīng)功率放大器后使調(diào)節(jié)器的率放大器后使調(diào)節(jié)器的輸出壓力降低輸出壓力降低( (反作用式調(diào)節(jié)反作用式調(diào)

5、節(jié)器器) )。這個(gè)降低的輸出信號(hào)分這個(gè)降低的輸出信號(hào)分4 4路。路。 一路去氣關(guān)式蒸汽調(diào)節(jié)閥，開(kāi)大調(diào)節(jié)閥使燃油粘一路去氣關(guān)式蒸汽調(diào)節(jié)閥，開(kāi)大調(diào)節(jié)閥使燃油粘度降低。度降低。 其余三路經(jīng)反饋環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)其余三路經(jīng)反饋環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)PIDPID控制作用。調(diào)節(jié)控制作用。調(diào)節(jié)器的反饋環(huán)節(jié)由器的反饋環(huán)節(jié)由比例波紋管、微分氣室、微分閥、積比例波紋管、微分氣室、微分閥、積分氣室、積分閥和積分波紋管等組成。分氣室、積分閥和積分波紋管等組成。 比例微分作用比例微分作用 調(diào)節(jié)器輸出的氣壓信號(hào)首先進(jìn)入微分波紋管，由調(diào)節(jié)器輸出的氣壓信號(hào)首先進(jìn)入微分波紋管，由于波紋管內(nèi)壓力小于微分氣室的壓力，微分波紋管收于波紋管內(nèi)壓力小于微分

6、氣室的壓力，微分波紋管收縮，使微分氣室和比例波紋管內(nèi)的壓力瞬間減小，這縮，使微分氣室和比例波紋管內(nèi)的壓力瞬間減小，這時(shí)比例桿以傳動(dòng)桿時(shí)比例桿以傳動(dòng)桿B點(diǎn)為支點(diǎn)略有下移，使擋板略微點(diǎn)為支點(diǎn)略有下移，使擋板略微靠近噴嘴，這一負(fù)反饋?zhàn)饔煤苋?，所以輸出壓力還是靠近噴嘴，這一負(fù)反饋?zhàn)饔煤苋?，所以輸出壓力還是大大降低，構(gòu)成調(diào)節(jié)器的比例微分輸出。大大降低，構(gòu)成調(diào)節(jié)器的比例微分輸出。 隨著時(shí)間的增加，微分氣室和比例波紋管不斷經(jīng)隨著時(shí)間的增加，微分氣室和比例波紋管不斷經(jīng)微分閥放氣，使比例波紋管內(nèi)壓力不斷減小，負(fù)反饋微分閥放氣，使比例波紋管內(nèi)壓力不斷減小，負(fù)反饋不斷加強(qiáng)，擋板又逐漸靠近噴嘴，調(diào)節(jié)器的輸出壓力不斷加

7、強(qiáng)，擋板又逐漸靠近噴嘴，調(diào)節(jié)器的輸出壓力不斷上升，這就是微分調(diào)節(jié)作用的消失過(guò)程。不斷上升，這就是微分調(diào)節(jié)作用的消失過(guò)程。 當(dāng)測(cè)量信號(hào)使擋板離開(kāi)噴嘴的位移量與負(fù)反饋信當(dāng)測(cè)量信號(hào)使擋板離開(kāi)噴嘴的位移量與負(fù)反饋信號(hào)使擋板靠近噴嘴的位移量相平衡時(shí)，微分作用便消號(hào)使擋板靠近噴嘴的位移量相平衡時(shí)，微分作用便消失在比例輸出上。失在比例輸出上。 積分作用的形成積分作用的形成n積分作用是通過(guò)節(jié)流盲室的正反饋實(shí)現(xiàn)的。積分作用是通過(guò)節(jié)流盲室的正反饋實(shí)現(xiàn)的。n調(diào)節(jié)器輸出的氣壓信號(hào)經(jīng)微分氣室放氣的同時(shí)，調(diào)節(jié)器輸出的氣壓信號(hào)經(jīng)微分氣室放氣的同時(shí)，積分氣室經(jīng)積分閥放氣，使積分波紋管內(nèi)壓力積分氣室經(jīng)積分閥放氣，使積分波紋管內(nèi)

8、壓力不斷減小，擋板離開(kāi)噴嘴，調(diào)節(jié)器輸出壓力又不斷減小，擋板離開(kāi)噴嘴，調(diào)節(jié)器輸出壓力又逐漸減小，這一附加的正反饋?zhàn)饔檬怯脕?lái)消除逐漸減小，這一附加的正反饋?zhàn)饔檬怯脕?lái)消除靜態(tài)偏差的。靜態(tài)偏差的。n當(dāng)燃油粘度的測(cè)量值與給定值相等時(shí)，調(diào)節(jié)器當(dāng)燃油粘度的測(cè)量值與給定值相等時(shí)，調(diào)節(jié)器又重新處于平衡狀態(tài)，噴嘴與擋板之間的開(kāi)度又重新處于平衡狀態(tài)，噴嘴與擋板之間的開(kāi)度不再變化，調(diào)節(jié)器的輸出壓力穩(wěn)定在某一數(shù)值不再變化，調(diào)節(jié)器的輸出壓力穩(wěn)定在某一數(shù)值上，測(cè)量指針與給定指針又相重合。上，測(cè)量指針與給定指針又相重合。 調(diào)節(jié)器參數(shù)的調(diào)整調(diào)節(jié)器參數(shù)的調(diào)整n(1)(1)比例帶比例帶PBPB的調(diào)整的調(diào)整 比例帶調(diào)整盤是個(gè)偏心機(jī)構(gòu)

9、，轉(zhuǎn)動(dòng)比例帶比例帶調(diào)整盤是個(gè)偏心機(jī)構(gòu)，轉(zhuǎn)動(dòng)比例帶盤可平行地改變噴嘴相對(duì)于擋板的位置。這樣，盤可平行地改變噴嘴相對(duì)于擋板的位置。這樣，擋板轉(zhuǎn)動(dòng)相同的角度，擋板與噴嘴之間的開(kāi)度變擋板轉(zhuǎn)動(dòng)相同的角度，擋板與噴嘴之間的開(kāi)度變化量不同，比例帶就不同?；坎煌壤龓Ь筒煌?。 n轉(zhuǎn)動(dòng)比例帶調(diào)整盤，平行移動(dòng)噴嘴擋板機(jī)構(gòu)，改轉(zhuǎn)動(dòng)比例帶調(diào)整盤，平行移動(dòng)噴嘴擋板機(jī)構(gòu)，改變比例帶（上移變比例帶（上移PBPB減少，下移減少，下移PBPB增大）。增大）。 調(diào)節(jié)器參數(shù)的調(diào)整調(diào)節(jié)器參數(shù)的調(diào)整n(2)(2)積分時(shí)間積分時(shí)間TiTi的調(diào)整的調(diào)整 開(kāi)大積分閥，開(kāi)大積分閥，TiTi減小。減小。 n(3)(3)微分時(shí)間微分時(shí)間TdT

10、d的調(diào)整的調(diào)整 關(guān)小微分閥，關(guān)小微分閥，TdTd增加。增加。 n(4)(4)給定值的調(diào)整給定值的調(diào)整 順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)給定值旋鈕，可增大給定值順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)給定值旋鈕，可增大給定值（相當(dāng)于給定值不變、測(cè)量值減?。?。（相當(dāng)于給定值不變、測(cè)量值減?。?四、溫度程序調(diào)節(jié)器四、溫度程序調(diào)節(jié)器n 組成：組成： 正作用式正作用式PID調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器+溫度程序設(shè)定裝置溫度程序設(shè)定裝置n 作用：作用： 以預(yù)先設(shè)定的速度增加（或減少）燃以預(yù)先設(shè)定的速度增加（或減少）燃油溫度給定值油溫度給定值TS，并按，并按PID調(diào)節(jié)規(guī)律使實(shí)調(diào)節(jié)規(guī)律使實(shí)際燃油溫度際燃油溫度T跟蹤跟蹤TS變化。變化。四、溫度程序調(diào)節(jié)器（續(xù)）四、溫度程序調(diào)節(jié)

11、器（續(xù)）n（1）TL、TH的設(shè)定的設(shè)定 調(diào)節(jié)上、下限溫度設(shè)定器的位置。調(diào)節(jié)上、下限溫度設(shè)定器的位置。 當(dāng)當(dāng)T= TL時(shí)，時(shí)，LLS和和ULS均在左方；均在左方； 當(dāng)當(dāng)T= TH時(shí)，時(shí)，LLS和和ULS均在右方。均在右方。n（2）TM的設(shè)定的設(shè)定 改變調(diào)整凸輪的位置。改變調(diào)整凸輪的位置。n（3）溫度給定值上升速度的設(shè)定）溫度給定值上升速度的設(shè)定 SM1：1.5/分鐘；分鐘；SM2：2.5/分鐘。分鐘。 正轉(zhuǎn)加溫，反轉(zhuǎn)減溫。正轉(zhuǎn)加溫，反轉(zhuǎn)減溫。檔位檔位SM1轉(zhuǎn)動(dòng)方向轉(zhuǎn)動(dòng)方向SM2轉(zhuǎn)動(dòng)方向轉(zhuǎn)動(dòng)方向溫度給定值上升速率溫度給定值上升速率（min）0停轉(zhuǎn)停轉(zhuǎn)停轉(zhuǎn)停轉(zhuǎn)0（溫度定值控制）（溫度定值控制）1反轉(zhuǎn)

12、反轉(zhuǎn)正轉(zhuǎn)正轉(zhuǎn)12正轉(zhuǎn)正轉(zhuǎn)停轉(zhuǎn)停轉(zhuǎn)1.53停轉(zhuǎn)停轉(zhuǎn)正轉(zhuǎn)正轉(zhuǎn)2.55正轉(zhuǎn)正轉(zhuǎn)正轉(zhuǎn)正轉(zhuǎn)4五、三通電磁閥和三通活塞閥五、三通電磁閥和三通活塞閥三通電磁閥和三通活塞閥（續(xù)）三通電磁閥和三通活塞閥（續(xù)）nT TT TM M，SV1SV1有電、有電、SV2SV2失電，三通電磁閥工作失電，三通電磁閥工作在下位，三通活塞閥工作在上位（在下位，三通活塞閥工作在上位（A A、C C相通），相通），輕油進(jìn)入系統(tǒng)。輕油進(jìn)入系統(tǒng)。nT TT TM M，SV2SV2有電、有電、SV1SV1失電，三通電磁閥工作失電，三通電磁閥工作在上位，三通活塞閥工作在下位（在上位，三通活塞閥工作在下位（A A、B B相通），相通），重油進(jìn)

13、入系統(tǒng)。重油進(jìn)入系統(tǒng)。nSV1SV1、SV2SV2不能同時(shí)通電，但能同時(shí)斷電（保持不能同時(shí)通電，但能同時(shí)斷電（保持原來(lái)閥位）。原來(lái)閥位）。nSV1SV1、SV2SV2分別受繼電器分別受繼電器MV1SMV1S、MV10MV10控制?？刂?。六、控制電路六、控制電路n（一）投入運(yùn)行（一）投入運(yùn)行n準(zhǔn)備工作準(zhǔn)備工作n（1 1）接通電源；）接通電源；n（2 2）選擇燃油程序加溫速率（如檔位）選擇燃油程序加溫速率（如檔位 “ “1”1/1”1/分鐘）；分鐘）；n（3 3）將）將“D/H”D/H”開(kāi)關(guān)扳至開(kāi)關(guān)扳至“H”H”位置。位置。 投入運(yùn)行后的工作過(guò)程投入運(yùn)行后的工作過(guò)程n（1 1）T TL LT TT

14、 TM M（DODO程序加溫）程序加溫） RHRH有電，測(cè)粘計(jì)、差壓變送器、粘度指示儀有電，測(cè)粘計(jì)、差壓變送器、粘度指示儀和粘度記錄儀投入工作，但粘度調(diào)節(jié)器因氣源未和粘度記錄儀投入工作，但粘度調(diào)節(jié)器因氣源未接通故不工作。接通故不工作。n（2 2）T TM MTTT TH H（DODOHFOHFO，HFOHFO程序加溫）程序加溫） 油溫上升至油溫上升至T TM M時(shí)，時(shí)，MV10MV10有電、有電、MV1SMV1S失電，使失電，使得三通電磁閥工作在上位，三通活塞閥工作在下得三通電磁閥工作在上位，三通活塞閥工作在下位，進(jìn)行輕油位，進(jìn)行輕油重油轉(zhuǎn)換。重油轉(zhuǎn)換。 101020S20S后，后，TL-2T

15、L-2延時(shí)結(jié)束。若轉(zhuǎn)換成功，延時(shí)結(jié)束。若轉(zhuǎn)換成功，重油進(jìn)入系統(tǒng)并繼續(xù)進(jìn)行程序加溫。重油進(jìn)入系統(tǒng)并繼續(xù)進(jìn)行程序加溫。n若轉(zhuǎn)換失敗，三通活塞閥的限位開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)若轉(zhuǎn)換失敗，三通活塞閥的限位開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)HLHL仍停留在仍停留在1 1、2 2位置上，不能合到位置上，不能合到3 3、4 4位位置上，置上，繼電器繼電器AX2AX2有電，有電，進(jìn)而使進(jìn)而使RHRH斷電，停斷電，停止加溫。止加溫。n此時(shí)，此時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)行輕油中間溫度定值控制并系統(tǒng)進(jìn)行輕油中間溫度定值控制并發(fā)出聲光報(bào)警。發(fā)出聲光報(bào)警。nAX2AX2被稱為被稱為“故障繼電器故障繼電器”。投入運(yùn)行后的工作過(guò)程（續(xù)）投入運(yùn)行后的工作過(guò)程（續(xù)）n（3 3）T T

16、T TH H（延時(shí)后轉(zhuǎn)入粘度定值控制）（延時(shí)后轉(zhuǎn)入粘度定值控制） 油溫上升至油溫上升至T TH H，ULSULS切換到右方，加溫切換到右方，加溫繼電器繼電器RHRH斷電，程序加溫結(jié)束，系統(tǒng)進(jìn)行斷電，程序加溫結(jié)束，系統(tǒng)進(jìn)行重油上限溫度定值控制。重油上限溫度定值控制。 經(jīng)定時(shí)器經(jīng)定時(shí)器T T1 1延時(shí)（延時(shí)（0 06060）分鐘后，）分鐘后，MV20MV20有電、有電、MV2SMV2S失電，接通粘度調(diào)節(jié)器的失電，接通粘度調(diào)節(jié)器的氣源，系統(tǒng)轉(zhuǎn)入粘度定值控制。氣源，系統(tǒng)轉(zhuǎn)入粘度定值控制。 定時(shí)器定時(shí)器T T1 1延時(shí)的作用是什么？延時(shí)的作用是什么？（二）退出運(yùn)行（二）退出運(yùn)行n操作操作 （1 1）將）

17、將“D/H”D/H”開(kāi)關(guān)扳至開(kāi)關(guān)扳至“D”D”位置；位置； （2 2）待油溫降至下限溫度時(shí)，切斷電源。）待油溫降至下限溫度時(shí)，切斷電源。n系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程n （1）TMTTH（HFO程序降溫）程序降溫） MV20MV20失電、失電、MV2SMV2S有電，粘度調(diào)節(jié)器氣源有電，粘度調(diào)節(jié)器氣源被切斷。被切斷。RLRL有電，有電，SM1SM1、SM2SM2以與原來(lái)相反的以與原來(lái)相反的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，系統(tǒng)進(jìn)行重油程序降溫。方向轉(zhuǎn)動(dòng)，系統(tǒng)進(jìn)行重油程序降溫。n（2）TMTTL （HFODO，DO程序降溫）程序降溫） 油溫下降至油溫下降至TM時(shí)，時(shí)，MV10失電、失電、MV1S有電，使有電，使得三通電磁閥工

18、作在下位，三通活塞閥工作在上位，得三通電磁閥工作在下位，三通活塞閥工作在上位，進(jìn)行重油進(jìn)行重油輕油轉(zhuǎn)換。輕油轉(zhuǎn)換。 1020S后，后，TL-1延時(shí)結(jié)束。若轉(zhuǎn)換成功，輕延時(shí)結(jié)束。若轉(zhuǎn)換成功，輕油進(jìn)入系統(tǒng)并繼續(xù)進(jìn)行程序降溫；若轉(zhuǎn)換失敗，繼油進(jìn)入系統(tǒng)并繼續(xù)進(jìn)行程序降溫；若轉(zhuǎn)換失敗，繼電器電器AX2有電，進(jìn)行重油中間溫度定值控制并發(fā)出有電，進(jìn)行重油中間溫度定值控制并發(fā)出聲光報(bào)警。聲光報(bào)警。n （3）TTL （系統(tǒng)停止工作）（系統(tǒng)停止工作） 油溫下降至油溫下降至TL時(shí)，時(shí)，RL斷電，程序降溫結(jié)束。斷電，程序降溫結(jié)束。AX3有電，測(cè)粘計(jì)和粘度記錄儀退出運(yùn)行，此時(shí)可有電，測(cè)粘計(jì)和粘度記錄儀退出運(yùn)行，此時(shí)可切斷電源。切斷電源。典型故障分析典型故障分析n（1）