NAKAKITA調(diào)節(jié)器故障處理及管理要點1

/NAKAKITA調(diào)節(jié)器故障處理與管理要點[內(nèi)容提要]介紹NAKAKITA調(diào)節(jié)器固二種不同原因引起其輸出振蕩的不同處理，提出經(jīng)驗法整定比例帶、積分時間與微分時間的步驟和日常管理要點。關(guān)鍵詞：調(diào)節(jié)器參數(shù)整定管理要點振蕩處理0引子自動控制裝置，因其工作可靠、管理方便，在現(xiàn)代船舶燃油溫度和粘度控制、冷卻水溫度控制、鍋爐壓力與水位控制等自動控制系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛，已成為船舶動力裝置的重要組成部分，在很大程度上改善船員的工作條件，減低勞動強度。但是，自動控制器一旦出現(xiàn)故障，就帶來極大不便，甚至不能滿足無人機艙的條件，管好用好自動控制裝置，對提高動力裝置的可靠性、安全性和經(jīng)濟性(減低船舶營運成本)，改善船員工作條件，提高船舶管理水平等，都具有十分重要的意義。要保證自動控制裝置的穩(wěn)定性和可靠性，降低故障率，關(guān)鍵是靠平時正確有效的管理、使用和維護，修理只是一種輔助的補救措施。NAKAKITA品牌的PID型調(diào)節(jié)器，是應(yīng)用較多的一種?，F(xiàn)將本人管理該型調(diào)節(jié)器的體會，以與近年來遇到的輸出振蕩、被控參數(shù)振蕩等故障的處理，寫出來與大家交流。1原理簡介PID型調(diào)節(jié)器，P是比例帶調(diào)節(jié)；I是積分調(diào)節(jié)；D是微分調(diào)節(jié)。NAKAKITA品牌PID型調(diào)節(jié)器的工作原理，是位移平衡。給定值，通過轉(zhuǎn)動給定值調(diào)整旋鈕凋節(jié)。調(diào)節(jié)器上有三個調(diào)整盤，分別用來調(diào)整比例帶P、積分時間Ti和微分時間Td。以燃油粘度控制為例。其結(jié)構(gòu)原理如圖1所示。(1)平衡狀態(tài)測量值與給定值相等，黑色測量指針與紅色給定指針重合。此時噴嘴擋板之間的開度不變，比例波紋管、微分氣室與積分氣室壓力都相等并等于調(diào)節(jié)器的輸出壓力，調(diào)節(jié)器有一個穩(wěn)定的輸出。(2）系統(tǒng)受到擾動燃油粘度測量值離開給定值(偏差，以粘度增大為例)，會引起下列變化。①差壓變送器將輸出一個與之成比例的增大的氣壓信號，經(jīng)控制板送入彈簧管。②彈簧管張開，GH桿經(jīng)FG桿推動向上。HEN桿和HED桿均以E為軸逆時針轉(zhuǎn)動．一方面，使NM桿右移，黑色測量指針繞軸Q'向粘度增大方向轉(zhuǎn)動；另一方面，D點右移使AC桿繞C軸逆時針轉(zhuǎn)動，令BO'桿右移，OO'桿以O(shè)為支點順時針轉(zhuǎn)動，擋板離開噴嘴，噴嘴背壓下降，經(jīng)氣動功率放大器使調(diào)節(jié)器輸出壓力降低(這是反作用式調(diào)節(jié)器)：③這一降低的壓力信號：·一路送人氣關(guān)式蒸汽調(diào)節(jié)閥，開大調(diào)節(jié)閥使燃油粘度降下來?！ち硪宦放c微分氣室中的波紋管相通，波紋管收縮，波紋管外面氣室壓力略有降低．則比例波紋管壓力略有降低，OO'桿略下移，使擋板略微靠近噴嘴．這一負反饋很弱，不足以抵制擋板繼續(xù)離開噴嘴，但調(diào)節(jié)器輸出壓力會降低較大，調(diào)節(jié)閥的開度較大。這是調(diào)節(jié)器的微分輸出?！ざ⒎謿馐业膲毫?，又經(jīng)微分閥與調(diào)節(jié)器的輸出相通，其壓力不斷下降，負反饋作用不斷增強，擋板逐漸靠近噴嘴，調(diào)節(jié)器輸出壓力信號不斷增大。這是微分的消失過程。與測量信號使擋板離開噴嘴的位移量與負反饋信號使擋板靠近噴嘴的位移量相平衡時，微分輸出就消失在比例輸出上?！しe分波紋管壓力，經(jīng)積分閥不斷放氣而降低，使擋板離開噴嘴又遠一點。這一附加正反饋，消除靜態(tài)偏差，最終使黑色測量指針與紅色設(shè)定指針重合，系統(tǒng)達到新的平衡狀態(tài)。2故障與處理調(diào)節(jié)器的輸出不穩(wěn)定，執(zhí)行機構(gòu)動作頻繁，被控參數(shù)振蕩，甚至超出正常范圍，除氣路被污染導(dǎo)致的不暢甚至堵塞外，主要原時往往有以下二種，處理方法也大不相同。2.l測量(黑色)指針轉(zhuǎn)動支點處孔和銷子磨損(1)直觀現(xiàn)象指針與其轉(zhuǎn)動軸銷之間有較大空隙，嚴重時測量指針轉(zhuǎn)動軸銷磨斷，調(diào)節(jié)器不能工作。(2)原因：調(diào)節(jié)器長期處于振動較大的場所。本人在HTH輪上曾見到二個損壞的調(diào)節(jié)器，都是因安裝位置環(huán)境振動過大，磨斷了測量指針轉(zhuǎn)動軸。(3)特點：雙針壓力表輸出壓力指針與執(zhí)行機構(gòu)的動作頻率較高。(4)后果：導(dǎo)致其小幅振動，引起調(diào)節(jié)器的輸出值的振蕩，執(zhí)行機構(gòu)頻繁動作。(5)解決方法·將調(diào)節(jié)器就近移位至振動較小的合適位置?！ふ{(diào)節(jié)器的輸出管上，盡量靠近調(diào)節(jié)器的位置(因為調(diào)節(jié)器到執(zhí)行機構(gòu)的空氣管長度往往有一米左右，節(jié)流閥和其后的這段空氣管就可以視為一個定容氣室，在氣路中的壓力變化有慣性作用)，加裝一個節(jié)流閥，開度調(diào)節(jié)到恰當值——先開大節(jié)流閥，然后慢慢關(guān)小節(jié)流閥并觀察執(zhí)行機構(gòu)的振動情況，直到振動剛剛消除為止；最后固定以防止松動。該方法經(jīng)XJP輪的主機滑油溫度調(diào)節(jié)器和FYH輪的主機缸套水溫度調(diào)節(jié)器等多次使用，都達到了預(yù)期的效果?！と糁羔樀匿N子已被磨斷，將一段直徑與指針孔相當?shù)蔫F絲代替指針銷。方法是，鐵絲的一端在指針銷對應(yīng)的位置折成直角代替指針銷，另一端用尖嘴鉗彎一個小圓環(huán)，利用位于調(diào)節(jié)器左上角的螺釘固定好即可，非常簡單實用。HTH輪上用這一方法修理，只用五分鐘時間，成本為零，節(jié)省了上萬元的備件費。2．2調(diào)節(jié)器的參數(shù)設(shè)定不當調(diào)節(jié)器的參數(shù)，包括比例帶PB、積分時間Ti、微分時間Td等不當，必然引起被控參數(shù)振蕩。(1)特點，是調(diào)節(jié)器輸出壓力振蕩頻率較低。(2)原因，可能有：·初始設(shè)定不當；·調(diào)節(jié)不當，或不經(jīng)意中改變了設(shè)定；·振動，等、(3)解決方法，是整定調(diào)節(jié)器參數(shù)。參數(shù)整定方法多種多樣。船舶常用經(jīng)驗法(又稱現(xiàn)場湊試法)，即通過改變給定值對控制系統(tǒng)施加一個擾動，現(xiàn)場觀察判斷控制過程曲線形狀，反復(fù)調(diào)整湊試比例帶PB、積分時間Ti微分時間Td等，直到控制質(zhì)量符合要求為止。(4)經(jīng)驗法整定調(diào)節(jié)器參數(shù)的步驟①切除調(diào)節(jié)器的積分和微分作用，即將積分時間Ti調(diào)到最大值，微分時間Td調(diào)到最小值，先湊試整定純比例控制作用的PB。②加入積分作用，反復(fù)湊試出PB和Ti的最佳值。在加入積分作用時，PB應(yīng)適當加大一點，使穩(wěn)定性不會下降，⑧最后再加進微分作用，進一步湊試。同樣因微分作用有抵制偏差變化的能力，所以加進微分作用后，要將整定好的PB和Ti減小一點再湊試。④直到PB、Ti、Td都達到滿意值。(5)經(jīng)驗法整定調(diào)節(jié)器參數(shù)的注意事項經(jīng)驗法整定參數(shù)，往往需要反復(fù)湊試，費時較多為縮短整定時間，應(yīng)注意以下幾點：·據(jù)不同的控制對象的特性確定初始的參數(shù)，使確定值盡可能接近理想值(參照表1）可大大減少湊試次數(shù)。表1經(jīng)驗法整定參數(shù)范圍·根據(jù)各參數(shù)變化對系統(tǒng)影響的效果不同，確定該參數(shù)應(yīng)調(diào)大還是調(diào)小，做到有的放矢(參照表二）。若PB過大或Ti過大，會引起被控參數(shù)變化緩慢，不能盡快達到穩(wěn)定值；若PB過小、Ti過短或Td過長，會引起振蕩過程衰減得太慢或不衰減、表2各參數(shù)變化對控制系統(tǒng)的影響效果·除了整定調(diào)節(jié)器的參數(shù)，還要考慮并檢查影響被控參數(shù)的其他因素。例如執(zhí)行機構(gòu)(調(diào)節(jié)閥)傳動部分的間隙，溫度控制系統(tǒng)中蒸汽壓力的波動等，都會使被控參數(shù)出現(xiàn)波動振蕩這時就不能只注意整定調(diào)解器參數(shù)，還要檢查與調(diào)校其他儀表和環(huán)節(jié)。3管理要點只有按照管理要點去使用、管理和維護，才能保證自動控制裝置的穩(wěn)定性和可靠性，降低故障率。(1)注意調(diào)節(jié)器整定旋鈕的狀態(tài)NAKAKITA調(diào)節(jié)器的比例帶PB、積分時間Ti和微分時間Td，系統(tǒng)投入工作前已整定好，工作過程中切不可輕易轉(zhuǎn)動這三個旋鈕。否則，調(diào)節(jié)器的特性參數(shù)離開最佳值后，控制系統(tǒng)的工作就會不正常。(2)盡量保證氣源純凈氣動儀表要求用無塵、無油、無水的干燥空氣。·空氣瓶定時放殘：·保持控制空氣干燥器正常運轉(zhuǎn)：·NAKAKITA調(diào)節(jié)器氣源經(jīng)常放殘(減壓閥底部有一個放殘閥)。(3)定期按壓疏通按鈕打開NAKAKITA調(diào)節(jié)器的門，右側(cè)有一個標有“ORIFICECLEANl