轮机自动化课件 第五章

1、 第五章第五章 冷却水温度自动控制系统冷却水温度自动控制系统 柴油机在运行时，缸套和缸盖必须用淡水冷柴油机在运行时，缸套和缸盖必须用淡水冷却，将冷却水温度控制在所要求的范围内，这对却，将冷却水温度控制在所要求的范围内，这对柴油机安全、可靠和经济地运转都是十分重要的。柴油机安全、可靠和经济地运转都是十分重要的。其控制方法是，把气缸冷却淡水分成两部分：一其控制方法是，把气缸冷却淡水分成两部分：一部分通过淡水冷却器，用海水冷却淡水使淡水温部分通过淡水冷却器，用海水冷却淡水使淡水温度降低；另一部分不通过淡水冷却器，与经过冷度降低；另一部分不通过淡水冷却器，与经过冷却的淡水混合，然后进人柴油机气缸的冷却

2、空间。却的淡水混合，然后进人柴油机气缸的冷却空间。 柴油机冷却水温度自动控制方式可分为直接作柴油机冷却水温度自动控制方式可分为直接作用式、基地式、单元组合式和现场总线微机控制用式、基地式、单元组合式和现场总线微机控制式几种。式几种。 冷却器冷却器M调调节节器器冷却器冷却器M调调节节器器主主机机主主机机三通调节阀三通调节阀三通调节阀三通调节阀执行电机执行电机执行电机执行电机感温元件感温元件感温元件感温元件第一节电动式冷却水温度控制系统第一节电动式冷却水温度控制系统一一 、柴油机冷却水温度控制系统组成及工、柴油机冷却水温度控制系统组成及工作原理作原理(1)(1)采用采用MR型调节器的气缸冷却水温型

3、调节器的气缸冷却水温 度自动控制系统的组成：度自动控制系统的组成：(2)(2)采用采用MRMR型调节器的气缸冷却水温型调节器的气缸冷却水温 度自动控制系统的工作原理：度自动控制系统的工作原理： (3) 保护措施：保护措施： a、过载保护继电器、过载保护继电器 b、限位开关、限位开关 c、防止增温、减温接触器同时工作、防止增温、减温接触器同时工作二、二、MR-MR-型电动调节仪电路及工作原理型电动调节仪电路及工作原理 MRBMRB板板输入和指示电路输入和指示电路 MRVMRV板板比例微分控制电路比例微分控制电路 MRDMRD板板脉冲宽度调制电路脉冲宽度调制电路 MRKMRK板板继电器和开关电路继

4、电器和开关电路 MRPMRP板板主电源电路主电源电路 MRSMRS板板稳压电源电路稳压电源电路（1 1）输入和指示电路）输入和指示电路 输入电路：将冷却水温度的测量输入电路：将冷却水温度的测量值与给定值相比较得到偏差信号，值与给定值相比较得到偏差信号，送到比例微分控制电路。送到比例微分控制电路。 指示电路：由电流表指针读数指示指示电路：由电流表指针读数指示冷却水温度的测量值和给定值。冷却水温度的测量值和给定值。TU1TU2-16V+16V+16V+16VR1R2R4R5W1R3C1R7C6R6R8C2R10R11R12W2W3R13T1G+_+T802SW1SW2R9C7AB1510U6Ue（

5、2 2）比例微分控制电路：）比例微分控制电路：接收输入回路的信号接收输入回路的信号 经经PDPD运算后，输出至脉冲宽度调制器。运算后，输出至脉冲宽度调制器。 比例控制比例控制电路电路： 微分微分控制控制电路：电路： 加法器：加法器： 最后得：最后得： U5=Kp（UB+Td ），式中式中UB等于等于K1U15 Kp Kp为为PDPD调节器的比例系数，调调节器的比例系数，调W W1 1可调可调KpKp。 T Td d为为PDPD调节器的微分时间，调调节器的微分时间，调W W2 2可调微分时间。可调微分时间。 dtdUBC5TU1+_TU2+_TU3+_R12R8R10W2R9R11R6C4R3R

6、2R5C3C2R1C1R14R4R7W151415UBU6U6” （3）脉冲宽度调制电路：）脉冲宽度调制电路： 接受比例微分电路的控制信号，调制接受比例微分电路的控制信号，调制成脉冲信号输出，控制成脉冲信号输出，控制 “减温减温”或或“增温增温”接触器断续通电。接触器断续通电。注意：注意： 1 1）脉冲宽度和间歇时间取决于）脉冲宽度和间歇时间取决于U U5 5，其，其 决定了电机转动、停止时间的长短。决定了电机转动、停止时间的长短。 2 2）W1W1：调脉冲宽度。：调脉冲宽度。 W2W2：调整不灵敏区。：调整不灵敏区。 （4）继电器开关电路）继电器开关电路 ：TU1+_TU2+_降温降温增温增

7、温R11R13D7D8T1T2R10R12D6D5R8R9D3D4D1D2R5R6R2R3W2R4R7C2C1R1C3W15-16V-16V+16V 三、控制系统管理要点及常见故障分析三、控制系统管理要点及常见故障分析 （1）MR-型电动调节仪操作面板型电动调节仪操作面板 01mA(001mA(01001000 0C)C)指示冷却水的实际指示冷却水的实际值或给定值值或给定值 显示选择按钮，拔出显显示选择按钮，拔出显示测量值；按下显示给示测量值；按下显示给定值定值相当于相当于MRVMRV板上的板上的WW1 1用来调整比例带用来调整比例带PBPB 相当于相当于MRVMRV板上的板上的WW2 2 用

8、于调整积分时间用于调整积分时间 相当于相当于MRBMRB板上的板上的WW1 1 用来调整水温给定值用来调整水温给定值 A 相当于相当于MRDMRD板上的板上的WW2 2，用用于调整于调整TUTU1 1、TUTU2 2的不灵敏的不灵敏区区 相当于相当于MRDMRD板上的板上的WW1 1， 用来调整脉冲宽度用来调整脉冲宽度 指示灯指示灯L L2 2 相当于手动开关相当于手动开关SWSW1 1 F2 指示灯指示灯L L1 1电源主开关，右合左断电源主开关，右合左断 F1 手手自动选择开关自动选择开关SWSW2 2，右边自动，左边手，右边自动，左边手动动 B C D E F (2)控制系统投入工作的操

9、作控制系统投入工作的操作 首先将开关首先将开关12扳到左面的手动位置，开关扳到左面的手动位置，开关9保持中保持中间位置，然后把开关间位置，然后把开关13扳到右边位置，接通主电源，电扳到右边位置，接通主电源，电源指示灯源指示灯14亮。亮。若不亮，可检查保险丝若不亮，可检查保险丝10和和11是否烧坏。是否烧坏。电源正常后，按下按钮电源正常后，按下按钮2，转动旋钮，转动旋钮1，让温度表指示冷，让温度表指示冷却水温度的给定值，再把按钮却水温度的给定值，再把按钮2拔出，让温度表指示冷拔出，让温度表指示冷却水温度的测量值。却水温度的测量值。接着，手操开关接着，手操开关9，将冷却水温度，将冷却水温度调节到给

10、定值附近后，把开关调节到给定值附近后，把开关9回复到中间位置，然后，回复到中间位置，然后，把开关把开关12扳到右面的自动位置，从而可实现无扰动切换，扳到右面的自动位置，从而可实现无扰动切换，自动控制系统便可投入工作。自动控制系统便可投入工作。 (3)参数调整参数调整 控制系统安装以后，控制系统安装以后，MR-型电动调节仪的比例带、型电动调节仪的比例带、微分时间、不灵敏区和脉冲宽度等调整旋钮不要轻易转微分时间、不灵敏区和脉冲宽度等调整旋钮不要轻易转动。确实发现控制系统过渡过程不理想需要调整时，每动。确实发现控制系统过渡过程不理想需要调整时，每次调整量要小，每调一次都要仔细观察温度表指针的变次调整

11、量要小，每调一次都要仔细观察温度表指针的变化情况，直到调好为止。化情况，直到调好为止。 (4)常见故障分析常见故障分析 在自动控制系统工作的过程中，如果测量值在自动控制系统工作的过程中，如果测量值与给定值之间有较大的偏差值，而指示灯与给定值之间有较大的偏差值，而指示灯7和和8都都不亮，说明电机不亮，说明电机M没有转动。这时，必须把开关没有转动。这时，必须把开关12立即扳到手动位置，手操开关立即扳到手动位置，手操开关9，如果此时电，如果此时电机机M可正常正反转动，说明控制系统出现故障，可正常正反转动，说明控制系统出现故障，可分别抽出可分别抽出B、C和和D板，人为输入一个信号，观板，人为输入一个信

12、号，观察其输出端是否有变化。哪块板输出不变化，故察其输出端是否有变化。哪块板输出不变化，故障就出在那块板上。若手操开关障就出在那块板上。若手操开关9时，电机时，电机M仍仍不转动，说明自动控制系统没有故障，故障出在不转动，说明自动控制系统没有故障，故障出在执行机构中，如电机执行机构中，如电机M烧毁或卡死；过载保护继烧毁或卡死；过载保护继电器动作等。如果手操开关电器动作等。如果手操开关9，电机，电机M只能在一只能在一个方向转动，可能的原因是个方向转动，可能的原因是“减少输出接触器减少输出接触器”或或“增加输出接触器增加输出接触器”的线圈断路，或者它们的的线圈断路，或者它们的触头磨损、烧蚀而不能闭合

13、。触头磨损、烧蚀而不能闭合。思考题思考题（1 1）MR-IIMR-II型柴油机气缸冷却水温度控制系统由型柴油机气缸冷却水温度控制系统由哪几部分组成？被控温度的静态偏差与哪几个因哪几部分组成？被控温度的静态偏差与哪几个因素有关？素有关？（2 2）MR-IIMR-II型柴油机气缸冷却水温度控制系统在型柴油机气缸冷却水温度控制系统在控制系统投入工作时，如何实现无扰动切换？控制系统投入工作时，如何实现无扰动切换？（3 3） MR-型型温度调节仪的温度调节仪的脉冲宽度调制器的脉冲宽度调制器的作用是什么？脉冲宽度调制器的调整有哪些？作用是什么？脉冲宽度调制器的调整有哪些？ 第二节第二节 数字式中央冷却水温

14、度控制系统数字式中央冷却水温度控制系统 一、控制系统的概述一、控制系统的概述 ENGARD型中央冷却水温度控制系统与常规型中央冷却水温度控制系统与常规的冷却水温度控制系统相比，具有如下特点：的冷却水温度控制系统相比，具有如下特点：（1）节能效果明显，）节能效果明显，100%流量时，功率流量时，功率50KW；75-85%流量时，功率流量时，功率22KW；40-60%流量时，功率流量时，功率4KW。（2）使用有级调速后，水泵电机温升明显下降，同时减）使用有级调速后，水泵电机温升明显下降，同时减少了机械磨损和维修工作量。少了机械磨损和维修工作量。（3）保护功能可靠，消除电机因过载或单相运行而烧坏）保

15、护功能可靠，消除电机因过载或单相运行而烧坏电机的现象。电机的现象。（4）由于采用单片机，因此系统具有完善的自检、控制、）由于采用单片机，因此系统具有完善的自检、控制、显示、故障报警等功能，大大提高了系统的可靠性。很显示、故障报警等功能，大大提高了系统的可靠性。很多功能的设置是靠改变控制系统的某些参数来实现的，多功能的设置是靠改变控制系统的某些参数来实现的，这就使它具有很强的适应性和灵活性，控制系统具有与这就使它具有很强的适应性和灵活性，控制系统具有与上位机进行通信的功能，为实现全船动力装置集中控制上位机进行通信的功能，为实现全船动力装置集中控制和监视提供了必要条件。和监视提供了必要条件。二、二

16、、PT100型温度传感器型温度传感器 三、三、ENGARD控制器控制器 ENGARD控制器采用控制器采用8032单片机单片机,是一是一种具有比例积分控制规律的全自动温度控种具有比例积分控制规律的全自动温度控制器，它由印刷电路板、固态继电器、电制器，它由印刷电路板、固态继电器、电源滤波器、变压器和接线端子排等组成，源滤波器、变压器和接线端子排等组成，印刷电路板上有印刷电路板上有8位微处理器、存储器位微处理器、存储器（PROM、EEPROM、RAM等）及输入输等）及输入输出接口。控制器对冷却水温度进行出接口。控制器对冷却水温度进行PI定值定值控制，既可以自动控制，必要时经转换也控制，既可以自动控制

17、，必要时经转换也可以手动控制。可以手动控制。 ENGARD控制器的输入信号：控制器的输入信号：表表5-2-1 ENGARD控制器的输出信号：控制器的输出信号：表表5-2-2 ENGARD 控制器的过程参数：控制器的过程参数：表表5-2-3 ENGARD 控制器的安装参数：控制器的安装参数：表表5-2-4 四、控制系统的工作原理四、控制系统的工作原理 ENGARD型中央冷却水温度控制主要包括型中央冷却水温度控制主要包括低温淡水温度控制和海水泵的控制。低温淡水温低温淡水温度控制和海水泵的控制。低温淡水温度在一定的范围内变化时，通过低温淡水调节阀度在一定的范围内变化时，通过低温淡水调节阀控制流经中央

18、冷却器的淡水量；若低温淡水温度控制流经中央冷却器的淡水量；若低温淡水温度的变化超出调节阀的设定调节范围，则通过海水的变化超出调节阀的设定调节范围，则通过海水泵 的 转 速 及 台 数 控 制 海 水 流 量 。泵 的 转 速 及 台 数 控 制 海 水 流 量 。 1、低温淡水温度控制、低温淡水温度控制 PT100型温度传感器型温度传感器TT1将低温淡水温度的实际值送将低温淡水温度的实际值送入入ENGARD控制器，与低温淡水温度的设定值相比较得控制器，与低温淡水温度的设定值相比较得到偏差信号，到偏差信号，ENGARD控制器将偏差信号进行比例积分控制器将偏差信号进行比例积分运算后控制调节阀。当淡

19、水温度的实际值小于设定值时，运算后控制调节阀。当淡水温度的实际值小于设定值时，旁通阀开大，流经中央冷却器的淡水量减少；反之，旁通旁通阀开大，流经中央冷却器的淡水量减少；反之，旁通阀关小，流经中央冷却器的淡水量增多。淡水温度超过上阀关小，流经中央冷却器的淡水量增多。淡水温度超过上限值或低于下限值，将发出越限报警。在限值或低于下限值，将发出越限报警。在ENGARD控制控制器面板上显示旁通阀开度的百分数。器面板上显示旁通阀开度的百分数。 当旁通阀的开度信号达到海水泵的切换值时，将增大当旁通阀的开度信号达到海水泵的切换值时，将增大或减小海水流量设定值，或减小海水流量设定值，ENGARD控制器将根据海水

20、流控制器将根据海水流量设定值发送起动控制信号给海水泵，增加或减小海水泵量设定值发送起动控制信号给海水泵，增加或减小海水泵的台数。海水泵起动时，起动信号反馈回的台数。海水泵起动时，起动信号反馈回ENGARD控制控制器以确认海水泵是否运转，在器以确认海水泵是否运转，在ENGARD控制器操作面板控制器操作面板上有信号指示上有信号指示.若没有反馈信号，则发出故障报警。若没有反馈信号，则发出故障报警。2、海水泵的控制、海水泵的控制 海水泵的切换控制可以按照旁通阀的开度海水泵的切换控制可以按照旁通阀的开度V1或低或低温淡水温度温淡水温度T1控制；也可按旁通阀的开度控制；也可按旁通阀的开度V1控制小容控制小

21、容量的海水泵，低温淡水温度量的海水泵，低温淡水温度T1控制大容量的海水泵。控制大容量的海水泵。若采用若采用V1控制方式，当冷却系统的热负荷增大时，需控制方式，当冷却系统的热负荷增大时，需要更多的淡水流经中央冷却器，则逐步关小旁通阀，当要更多的淡水流经中央冷却器，则逐步关小旁通阀，当旁通阀关小到设定值时，则增大海水泵流量或起动另一旁通阀关小到设定值时，则增大海水泵流量或起动另一台海水泵并联运行；当冷却系统的热负荷减小时，逐步台海水泵并联运行；当冷却系统的热负荷减小时，逐步开大旁通阀，当旁通阀开大到设定值时，减少海水泵流开大旁通阀，当旁通阀开大到设定值时，减少海水泵流量或退出一台海水泵。若采用量或退出一台海水泵。若采用T1控制方式，当冷却系控制方式，当冷却系统的热负荷增大时，关小旁通阀直至全关，淡水全部流统的热负荷增大时，关小旁通阀直至全关，淡水全部流经中央冷却器，当低温淡水温度增大到设定值时，增大经中央冷却器，当低温淡水温度增大到设定值时，增大海水泵流量或起动另一台海水泵并行运行；当冷却系统海水泵流量或起动另一台海水泵并行运行；当冷却系统的热负荷减小时，旁通阀不断关小直至全关，低温淡水的热负荷减小时，旁通阀不断关小直至全关，低温淡水温度随着热负荷的减少而降低，当降低到设定值时，减温度随着热负荷的减少而降低，当降低到设定值时，减少海水泵流量或