輪機自動化控制講座-第一章反饋控制系統(tǒng)實例

第一章反饋控制系統(tǒng)實例第二節(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控制第五節(jié)

大型油輪輔鍋爐蒸汽壓力自動控制第一節(jié)柴油機汽缸冷卻水溫度自動控制系統(tǒng)返回目錄圖1-1-1汽汽缸冷冷卻水溫溫度控制制原理冷卻器M調節(jié)器冷卻器M調節(jié)器主機主機三通調節(jié)節(jié)閥三通調節(jié)節(jié)閥執(zhí)行電機機執(zhí)行電機機感溫元件件感溫元件件第一節(jié)柴柴油機機冷卻水水溫度控控制系統(tǒng)統(tǒng)返回本章章泵主機冷卻器膨脹水柜直接作用用式冷卻卻水溫度度控制返回本節(jié)節(jié)MR-ⅡⅡ型電動冷冷卻水溫溫度控制制系統(tǒng)一、控制制系統(tǒng)的的組成及及工作過過程圖1-1-2二、電源源電路及及繼電器器開關電電路三、輸入入電路和和指示電電路四、PD控制電路路五、脈沖沖寬度調調制電路路六、管理要點點圖1-1-3d圖1-1-3a圖1-1-3b圖1-1-3c返回本節(jié)節(jié)圖1-1-2組成調節(jié)器開關組限位開關關過載保護護三相伺服服馬達三通閥返回最近近MR-ⅡⅡ型調節(jié)器器MR-ⅡⅡ型調節(jié)器器是電動動基地式式儀表，，它把測測量、顯示、調調節(jié)等各各個單元元及相關關附件均均組裝在在一個控制盒盒內，設設置在集集中控制制室?？刂坪械牡慕M成：：1.MRB板，輸入入與指示示電路2.MRV板，比例例微分控控制電路路3.MRD板，脈沖沖寬度調調制電路路4.MRK板，繼電電器和開開并裝置置5.MRP板，主電電源電路路6.MRS板，穩(wěn)壓壓電源電電路圖1-1-4返回本節(jié)節(jié)圖1-1-4返回最近近Re2Re1D1D2Sr1Sr2L1L2R3R4R1R2C1C2SW1SW2SW+16V-16V0VF1F2D1C1增溫降溫降溫增溫220V+16VMRP板，主電電源電路路圖1-1-3d返回最近近TU1TU2-16V+16V+16V+16VR1R2R4R5W1R3C1R7C4R6R8C2R10R11R12W2W3R13T1G+__+T802SW1SW2R9C7MRB板，輸入入與指示示電路圖1-1-3aAB1510返回最近近TU1+_TU2+_降溫增溫R11R13D7D8T2T1R10R12D6D5R8R9D3D4D1D2R5R6R2R3W2R4R7C2C1R1C3W1MRD板，脈沖沖寬度調調制電路路圖1-1-3c5-16V-16V+16V返回最近近C4TU1+_TU2+_TU3+_R13R8R10W2R9R11R6C4R3R2R5C3C2R1C1R14R4R7W151415MRV板，比例例微分控控制電路路圖1-1-3b返回最近近TU1+_TU2+_降溫增溫R11R13D7D8T2T1R10R12D6D5R8R9D3D4D1D2R5R6R2R3W2R4R7C2C1R1C3W1MRD板，脈沖沖寬度調調制電路路圖1-1-3c5-16V-16V+16V返回最近近TU1+_TU2+_降溫增溫R11R13D7D8T2T1R10R12D6D5R8R9D3D4D1D2R5R6R2R3W2R4R7C2C1R1C3W1MRD板，脈沖沖寬度調調制電路路圖1-1-3c5-16V-16V+16V返回最近近管理要點點1.面板功能能2.投入入使用3.故障障排除通通則4.參數數調整返回本節(jié)節(jié)第二節(jié)VAF型燃油粘度度控制系系統(tǒng)目標：控控制柴油油機燃油油的粘度度，使之之保持在最佳佳噴射粘粘度值上上。原理：燃燃油的粘粘度隨溫溫度增加加而下降降。方法：改改變燃油油的加熱熱程度。。船舶柴油油機，尤尤其是主主機，通通常燃用用重油。。重油的的粘度較較大，為為便于燃燃油的輸輸送和霧霧化，必必須對燃燃油進行行加熱，，并使其其粘度值值維持在在設定范范圍內。。返回本章章第二節(jié)VAF型燃油粘度度控制系系統(tǒng)常用燃油油粘度控控制系統(tǒng)統(tǒng)：（1）VAF型燃油粘粘度控制制系統(tǒng)；；（2）NAKAKITA型燃油粘粘度控制制系統(tǒng)；（3）VISCOCHIEF型燃油粘粘度控制系統(tǒng)（（單片機機控制））。返回本節(jié)節(jié)第二節(jié)VAF型燃油粘度度控制系系統(tǒng)一、VAF型燃油粘粘度控制制系統(tǒng)的的組成fig..1-2-1二、測粘粘計fig..1-2-2三、差壓壓變送器器fig..1-2-3四、調節(jié)器五、氣動動調節(jié)閥閥fig..1-2-6六、控制制系統(tǒng)常常見故障障分析及及管理要要點返回本節(jié)節(jié)返回最近近返回最近近返回最近近返回最近近第二節(jié)VAF型燃油粘度度控制系系統(tǒng)四、調節(jié)節(jié)器立體圖fig..1-2-4簡圖桿系表盤PB和Ti的調整正作用式式與反作作用式調節(jié)器與與調節(jié)閥閥作用形形式的配配合手－自動動切換返回本節(jié)節(jié)返回最近近第二節(jié)VAF型燃油粘度度控制系系統(tǒng)比例帶調調整方法法：比例帶調調整盤上上M點的位置置逆時針→→負反饋饋↑→→比例例帶↑順時針→→負反饋饋↓→→比例例帶↓積分時間間調整方方法：積分閥開開大→Ti↓積分閥關關小→Ti↑返回本節(jié)節(jié)調節(jié)器桿桿系返回最近近調節(jié)器表表盤返回最近近正作用與與反作用用正作用式式調節(jié)器器：當測測量輸入入增加時時，輸出出也增加加反作用式式調節(jié)器器：當測測量輸入入增加時時，輸出出減少。。正作用式式→反作作用式：：（1）噴噴嘴旋轉轉90℃℃（2）M點由左上上角→右右上角返回本節(jié)節(jié)調節(jié)器與與調節(jié)閥閥作用形形式的配配合正作用式式調節(jié)器器與氣開開式調節(jié)節(jié)閥反作用式式調節(jié)器器與氣關關式調節(jié)節(jié)閥（優(yōu)優(yōu)選）返回本節(jié)節(jié)第三節(jié)VISCOCHIEF型燃油粘粘度控制制系統(tǒng)一、控制系統(tǒng)統(tǒng)的組成成、功能能及特點點二、測量單元元三、VCU－－160粘度控制制器返回本章章第三節(jié)VISCOCHIEF型燃油粘粘度控制制系統(tǒng)一、控制制系統(tǒng)的的組成、、功能及及特點Fig..1--3-1特點：P22返回本節(jié)節(jié)返回最近近第三節(jié)VISCOCHIEF型燃油粘粘度控制制系統(tǒng)二、測量量單元Fig..1--3-21.EVT--10C粘度傳感感器2.PT100溫度傳感感器Fig..1--3-4粘度傳感感器單片機變變送器Fig..1--3-3返回本節(jié)節(jié)返回最近近返回最近近返回最近近第三節(jié)VISCOCHIEF型燃油粘粘度控制制系統(tǒng)三、VCU--160粘度控制制器1.控制制方式和和過程控制方式式：溫度度程序控控制、溫溫度定值值控制、粘度度定值控控制作用規(guī)律律：PI控制（由由單片機機程序實實現(xiàn)）控制方式式選擇開開關：DO、STOP、HFO返回本節(jié)節(jié)第三節(jié)VISCOCHIEF型燃油粘粘度控制制系統(tǒng)三、VCU--160粘度控制制器1.控制制方式和和過程控制過程程：STOP→DO程序加溫溫，直到到DOTset±3℃℃,進入溫度定定值控制制。DO指示燈亮亮，粘度度報警關關返回本節(jié)節(jié)第三節(jié)VISCOCHIEF型燃油粘粘度控制制系統(tǒng)三、VCU--160粘度控制制器1.控制制方式和和過程控制過程程：STOP→HFO程序加溫溫，直到到HFOTset±3℃,或DO→HFO進入粘度度定值控控制。穩(wěn)穩(wěn)定后，，改為粘度//溫度定定值控制制。DO指示燈熄熄滅，HFO指示燈亮亮返回本節(jié)節(jié)第三節(jié)VISCOCHIEF型燃油粘粘度控制制系統(tǒng)三、VCU--160粘度控制制器1.控制制方式和和過程控制過程程：HFO→→DO粘度定值值控制，，降溫，，直到DOTset±3℃℃,進入溫度度定值控控制。DO指示燈亮亮，HFO指示燈熄熄滅返回本節(jié)節(jié)第三節(jié)VISCOCHIEF型燃油粘粘度控制制系統(tǒng)三、VCU--160粘度控制制器2.控制制板電路路Fig..1--3-6（1）模擬量輸輸入電路路（2）開開關量輸輸入電路路（3）輸輸出電路路（4）顯顯示電路路返回本節(jié)節(jié)返回最近近第四節(jié)大型油輪輪輔鍋爐爐水位自自動控制制主鍋爐：蒸汽動動力船舶舶上用于于蒸汽動動力裝置置的鍋爐。蒸蒸發(fā)量大大，蒸汽汽壓力高高，對水水位和蒸汽汽壓力力的控制制要求較較高，常常采用帶有有積分作作用的的調節(jié)器器。輔鍋爐：內燃機機動力船船舶上的的鍋爐。。油輪輔鍋鍋爐：加熱貨貨油，驅驅動甲板板設備，，蒸發(fā)量量較大，類似似主鍋爐爐。貨輪輔鍋鍋爐：燃油、、滑油及及生活用用水加熱熱，要求求不高。其水水位和壓壓力常用用雙位控控制。返回本章章第四節(jié)大型油輪輪輔鍋爐爐水位自自動控制制一、鍋爐水位位控制的的特點二、某油輪輔輔鍋爐水水位自動動控制系系統(tǒng)的組成及及工作原原理三、變送器四、調節(jié)器五、給水調節(jié)節(jié)閥六、控制系統(tǒng)統(tǒng)常見故故障分析析及管理理要點返回本節(jié)節(jié)一、鍋爐爐水位控控制的特特點（1）水水中含有有蒸汽（（15%%～20%）（2）蒸蒸汽壓力力變化時時，水下下蒸汽的的體積發(fā)發(fā)生變化。。虛假水位位，難控控制。因此，水水位與給給水量、、蒸發(fā)量量和水下下蒸汽體積有關關。第四節(jié)大型油輪輪輔鍋爐爐水位自自動控制制返回本節(jié)節(jié)一、鍋爐爐水位控控制的特特點第四節(jié)大型油輪輪輔鍋爐爐水位自自動控制制1.雙雙沖量水水位控制制（1）單單沖量：：水位（2）雙雙沖量：：水位＋＋蒸汽流流量fig..1-4-1（3）三三沖量：：水位＋＋蒸汽流流量＋給給水量返回本節(jié)節(jié)返回最近近一、鍋爐爐水位控控制的特特點第四節(jié)大型油輪輪輔鍋爐爐水位自自動控制制2.雙雙回路水水位控制制（1）水水位控制制回路（2）給給水壓差差控制回回路fig..1-4-2返回本節(jié)節(jié)返回最近近二、某輪輪輔鍋爐爐水位自自動控制制系統(tǒng)的的組成fig..1-4-3P—氣動計算算器的氣氣壓輸出出A—水位調節(jié)節(jié)器的氣氣壓輸出出B—蒸汽流量量變送器器的氣壓壓輸出K—系統(tǒng)常數數，此處處K＝2C—儀表制造造常數，，本儀表表為50%（0.6MPa））第四節(jié)大型油輪輪輔鍋爐爐水位自自動控制制返回本節(jié)節(jié)返回最近近作用：測測量被控控量，并并把被控控量的變變化量按按比例的的轉變成成標準信信號，輸輸出至調調節(jié)器和和顯示儀儀表。氣動標準準信號：：19..6KPa~~98.1Kpa0.02MPa~0.1Mpa0.2kg/cm2~1.0kg//cm2三、變送送器Fig..1-4-4返回本節(jié)節(jié)三、變送送器1.氣動差壓壓變送器器的結構構和工作作原理2.遷移原理理返回本節(jié)節(jié)（1）測測量部分分—把被被控量變變化轉換換為軸向向推力。?！鱬→q測＝△p·F膜1.氣動動差壓變變送器的的結構和和工作原原理Fig..1-4-4Fig..1-4-6返回本節(jié)節(jié)返回最近近M測＝△p·F膜·l1M反＝p出·F波·l2M測＝M反（2）氣氣動轉換換部分——把測測量部分分輸出的的軸向推推力轉換換成標準準的氣壓壓信號作作為差壓壓變送器器的輸出出。1.氣動動差壓變變送器的的結構和和工作原原理Fig..1-4-7Fig..1-4-4返回本節(jié)節(jié)返回最近近在K單中，F(xiàn)膜、F波和l1都是固定定不變的的，唯一一可調的的是l2?！答伈úy管→→l2↑→K單↓→量程↑；↓反饋波波紋管→→l2↓→K單↑→量程↓。要得到較較大的量量程，就就必然使使l2增長。為為不使變變送器體體積過于于龐大，，將大量量程變送送器制作作成雙杠杠桿式變變送器。。1.氣動動差壓變變送器的的結構和和工作原原理Fig..1-4-4返回本節(jié)節(jié)△p·F膜·l1＝q反·l2M測＝M反q'反·l4=p出·F波·l31.氣動動差壓變變送器的的結構和和工作原原理（2）氣氣動轉換換部分（（雙杠桿桿）Fig..1-4-5Fig..1-4-8返回本節(jié)節(jié)返回最近近（3）差差壓變送送器調零零和調量量程假定⊿p的最大變變化范圍圍是0～～1000mmH201.讓正負壓壓室均通通大氣，，使⊿p=0，，觀察變送送器輸輸出壓力力是否為為0.02MPa，，若不是，，擰動遷遷移（（調零））彈簧，，使p出=0.02MPa。。2.逐漸增大大正壓室室壓力，，使p出=0.1MPa，，觀察正壓壓室壓力力是否為為1000mmH20，若小于它它，說明明量程小小了，則則松開量量程支點點的鎖緊緊螺母，，上移支支點，反反之亦然然。3.重新調零零、調量量程，直直到零點點和量程程準確為為止。1.氣動動差壓變變送器的的結構和和工作原原理Fig..1-4-4返回本節(jié)節(jié)單杠桿差差壓變送送器結構構原理圖圖氣源輸出Fig..1-4-4返回最近近單杠桿差差壓變送送器結構構原理圖圖氣源輸出6-噴嘴嘴13-膜膜盒9-鎖緊緊螺母8-主杠杠桿7-遷移移彈簧5-檔板板15-緊緊固螺母母14-正正壓室12-負負壓室11-支支架10-靜靜壓誤差差調節(jié)螺母母1-放大大器20-瑣瑣緊螺釘釘19-反反饋波紋紋管18-量量程調節(jié)節(jié)指點17-底底版16-密密封簧片片4-頂針針架3-頂針針2-遷移移螺釘Fig..1-4-4((1)ST返回最近近雙杠桿差差壓變送送器工作作原理圖圖氣源p2

p1p出

Fig..1-4-5返回最近近測量部分分結構原原理圖Fig..1-4-6返回最近近單杠桿差差壓變送送器工作作原理圖圖p2

p1V氣源p出

l1l3l2F反

Fig..1-4-7返回最近近雙杠桿差差壓變送送器受力力分析圖圖p出

p1p2q反量程支點q'反l4l3l2l1Fig..1-4-8返回最近近所謂遷移移，是指指根據實實際需要要將變送送器量程程的起點點由零遷遷到某一一數值。。遷移后后，量程程的起點點和終點點都改變變，但量量程不變變。以測量鍋鍋爐水位位為例說說明其遷遷移原理理。2.遷移移原理Fig..1-4-9返回本節(jié)節(jié)返回最近近用參考水水位罐檢檢測鍋爐爐水位裝裝置512346BACCFig..1-4-9返回最近近圖1-4--9用參考水水位罐檢檢測鍋爐爐水位裝裝置5-差壓壓變送器2-參考考水位罐罐4-參考考水位管6-閥箱箱BACC-泄放閥1-鍋爐爐A-截止閥B-平衡閥3-測量量管Fig..1-4-9返回最近近差壓變送送器的負負遷移特特性MPa0.02mmH2O600-6000負遷移0.1Fig..1-4-10返回最近近MPa0.02Kg/cm2100正遷移0.164返回最近近量程遷移移的優(yōu)點點：1.適應應不同應應用場合合的需要要：例如如，水位位測量2.提高高靈敏度度：量程程越小，，K越大3.減小小誤差：：(10--6)××1%%=0.04<<(10-0)××1%==0.1返回本節(jié)節(jié)四、調節(jié)節(jié)器fig..1-4-11通用正//反作用用式PID調節(jié)器第四節(jié)大型油輪輪輔鍋爐爐水位自自動控制制返回本節(jié)節(jié)返回最近近四、調節(jié)節(jié)器fig..1-4-12第四節(jié)大型油輪輪輔鍋爐爐水位自自動控制制力矩平衡衡原理返回本節(jié)節(jié)四、調節(jié)節(jié)器fig..1-4-12第四節(jié)大型油輪輪輔鍋爐爐水位自自動控制制PB的調整：