武汉理工大学轮机自动化历年试题集锦

1、武汉理工大学历年轮机自动化试题集锦） MR-II型调节器 执行机构 三通阀 一rT802热敏电阻一、主机气缸冷却水温度控制系统。、分析图示燃油粘度控制系统。敬告：本复习参考仅根据历年考试内容汇总，仅供作为应试参考，由于 近年考试的改革，预测今年问答题数量将减少，分析题数量会增多，故提 醒广大同学，务必将书中的各种重要系统的原理及功能加以熟悉了解，计 算题及部分设计题还是要求了解!【一】第一章反馈控制系统1根据测温元件安装位置不同，气缸冷却水温度 控制系统有哪两种控制方式？各有何特点？答：（1）控制冷却水进口温度： 控制在给定值或给 定值附近，但冷却水出口温度会随柴油机负荷 的变化而有所变化，在

2、超负荷运行时，出口温 度将会发生过高的现象；（2）控制冷却水出口 温度：冷却水出口温度可以控制在给定值或给 定值附近，但冷却水进口温度会随着柴油机负 荷的变化，特别是在负荷增加时， 冷却水温度 会下降。2、参照图1.1所示系统，指出反馈环节、调节器和执行机构，并画出系统的控制原理 框图；答：反馈环节：T802型热敏电阻；调节器：MR-II型调节器；执行机构：限位开关、过载保护继电器、三相交流伺服电机。系统的控制原理框图如果：3、参照图2电路，分析其比例微分原理，并指出如何整定比例系数和微分时间。答：Us（S）二 K（1 TdS）UB（S）其中 K = Ri3（R6 +WJ，t = RWiCi八

3、R9，d _ 艮 +W1 1 + sc1r2调整电位器 W1可改变放大倍数 K，既可整定比例微分调节器的比例带PB，调整W2可整定微分时间。1、简述图示2.1燃油粘度控制系统的功能；答：在燃油进入高压油泵以前，把燃油粘度作为被控量，根据燃油粘度的偏差值，控制加热器蒸汽调节阀的开度或电加热器的接触器，使燃油粘度维持在给定值上。2、简述系统投入工作的步骤和注意事项；答：（1）步骤：接通气源再接通输入信号，打开气源截止阀，调整过滤减压阀5使其输出压力为0.14MPa；启动测粘计马达，关闭截止阀11,打开截止阀10，让测粘计开始工作；先将燃油转换阀打开“轻油”运行一段时间后再转向“重油”， 关14,打

4、开12,13,让气动调节阀8开始工作；燃油经燃油加热器7加热，经过燃油细滤器6过滤，进入粘度计 1,粘度计把测得的粘度转换成压差信号送至差压变送器4,差压变送器再把压差信号转换成气压信号送至调节器3和记录仪2,调节器根据偏差值输出控制信号来调节阀的开度，从而控制燃油粘度。（2）注意事项：投入工作时要先接通气源再接通输入信号，切断时应先切断测 粘计的工作，再切断气源；启动测粘计马达以前，要先打开平衡阀9,防止差压变送器在短时间内单向受力；定期打开过滤减压阀 5放残，并清洗燃油细滤器 6。3、画出系统闭环控制原理框图，分析各环节功能；答：系统原理框图：气动调节器：根据偏差信号输出控制信号； 气动调

5、节阀：根据控制信号调节蒸汽阀的开度； 燃油加热器：对燃油进行加热；测粘计：对燃油粘度进行测量，得到测量值并输出差压信号； 差压变送器：将差压信号成比例地转换成气动信号。4、 简述为什么要先接通气源（打开截止阀D、B）再启动粘度计，并且要先打开平衡 阀再起至U粘度计马达；答：先接通气源（打开截止阀D、B）再启动粘度计，并且要先打开平衡阀再起到粘度计马达，以免差压变送器的测量单元正、负压室单向受力。5、答：（1）特点：不通蒸汽时，该阀因活塞本身重量而关闭，接通蒸汽后，若活塞上部没有空气压力信号，则用蒸汽压力可顶起阀芯使阀全开；（2）气关式调节阀应该与反作用式调节器配套使用，保证一旦气源中断或控制系

6、 统出现故障使调节器无信号输出时，则蒸汽阀会保持全开状态。三、分析大型油轮辅锅炉水位控制系统。1、大型油轮辅锅炉水位控制系统主要功能包括哪些？答：水位自动控制；蒸汽压力自动控制；锅炉点火及燃烧的时序控制和自动安全保护。2、简述锅炉水位测量中虚假水位的概念：答：假如蒸汽量突然增大，而炉膛中的然绕情况还未来得及随之变化，锅炉气压就要 降低，蒸汽的饱和温度也随之下降，这样会使水面下蒸汽比容增大，造成水面下 蒸汽总容积增大，另一方面，由于炉水变成过热水，将产生更多气泡也使水面下 蒸汽总容积增大，由于这种自蒸发现象，尽管在蒸汽流量大于给水量的情况下， 水位却虚假地上升；反之，当锅炉负荷突然减小时，尽管给

7、水量大于蒸发量，水位却虚假地下降。3、分析图示答：检测装置有：检测水位变化的水位冲量信号3,检测蒸汽流量的蒸汽冲量信号 4。这两个信号送到双冲量调节器5,对于双冲量给水控制系统，当蒸汽流量发生变化时，就给给水调节器发出一个信号，使给水量和蒸汽流量同方向变化，因此可 以减小或抵消由于虚假水位使给水量和蒸汽流量向相反方向变化的误动作，使调节器开始就向正确的方向调节，从而减小了给水量和水位的波动，改变了水位的控制品质。4、解释名词：调零，调量程，迁移；答：调零：当测量信号为零时，使仪器仪表指在零点上； 调量程：测量信号处于最大值时，调整仪表指示在某一刻度值；迁移：根据实际需要将变送器量程的起点由零移

8、到某 一数值而不改变量程范围。5、 简述变送器的概念，推导图示3.2输入输出的关系；答：变送器属于测量仪表，它用以控制测量各种被控量 （温 度、压力、液位等），并把被控量的变化按比例地转 变成统一的信号输出， 这个输出信号送至调节器和显 示仪表。图示输入信号为 p，在主杠杆上，测量力矩 M测- p膜们，反馈力矩 M反二q反12。杠杆平衡时， M测二M反，即匚p卡膜l q反12。在副杠杆 上，有q反“4二p出 F波I3 ,且q反二q反，则输出信号为：巾二Kp，其中K双【二】第二章辅助设备的自动控制四、分油机控制系统。6、简述图示3.3用参考水位罐测量锅炉水位装置的测量原理;答：参考水位罐上端与锅

9、炉气空间相通，下端有测量 水位管3和参考水位管4分别接在差压变送器的 正负压室。测量水位管还与锅水相通，其水位与 锅炉实际水位一致，称为测量水位，参考水位罐 水位将保持与锅炉最高水位一致，称为参考水 位。差压变送器接受管 4的压力为蒸汽压力加上 参考水位水柱高度，接受管 3的压力为蒸汽压力 加上测量水位水柱高度。因此，差压变送器正、负压室所承受的压差信号Jp是参考水位与测量水位之间的水柱高度差 H。由于参考水位不变，所以随着测量水位的升高H减小，即.巾减小。反之，测量水位降低，H增大，:p增大。7、变送器的连接方式，以及迁移原理的应用方法；答：参考水位管4与变送器的负压室相连，测量水位管3与变

10、送器的正压室相连。由于当锅炉水位处于最低水位时邙=-600mmH2O，为使.p =0时，差压变送器的输出p出 =0.02MPa,调整迁移弹簧，把挡板拉向喷嘴，直到变送器的输出 p出 =0.02MPa 为止。以后随着水位的上升，卩的负值减小，靠迁移弹簧的张力使挡板不断靠向喷嘴，变送器的输出不断增加，当测量水位上升到最高水位时，卩=0,变送器的输出p出 =0.1MPa，这就是迁移原理。8、根据图示，简述锅炉水位控制系统双回路控制原理。答：控制原理：双回路是由水位控制回路和给水差压回路构成的，当锅炉水位低于给 定值时，水位调节器输出控制信号使得开大给水阀开度，开度增大后，给水阀前 后压差减小，给水差

11、压调节器输出控制信号，开打蒸汽调节阀4,提高汽轮机给水泵的转速，是给水阀前后压差保持恒定。1、简述图示4.1分油机排水排渣控制过程；答：线1： 63min内，含水量很少，没有达到触发值，首先向分油机内注入置换水，当含水量达到触发值时，进行一次排渣；线2： 10min<63min，含水量达到触发值，不需进行置换便可进行一次排渣；线3： 10min内达到触发值，打开排水阀排水；线4：排水一次后，距上次排渣时间仍在10min内，含水量又达到触发值，并且连续两次打开排水阀120s后，含水量仍不能降到触发值以下，在进行一次排渣后，停止待分油进入分油机，发出声光报警。2、由此解释：时序控制，逻辑控制

12、； 答：时序控制：按照预先设定好的时间顺序进行控制；逻辑控制（开关量控制）：只有满足逻辑条件时，逻辑回路才能输出信号，不满 足条件就不输出信号。1、设计相应的控制分油机排水排渣的单片机控制系统，要求：硬件框图、程序流程。 注：由于老师说设计题不考，为节省纸张，故不给出参考答案）五、辅锅炉的自动控制。i点炀81蔣-T粘卜Wkj-V.水分离器的不断工作，集油舱的油逐渐增多，当油水分界面下移到S,和S2之间,S对地断路，S2对地通路，V断电不工作，当油水分界面下移到 S2以下，S、S2对地均断路，电磁阀V通电打开，将污油排至废油柜，随着污油的排出，分界面1简述LAEI型辅锅炉自动控制系统的主要功能；

13、答：按微动开关动作的时间和顺序分别完成预扫风、预点火、喷油点火、正常燃烧等时序动作，并具有完善的报警、安全保护及手动控制功能。2、什么是时序控制？答：给辅锅炉一个启动信号后，能按时序的先后自动进行预扫风、预点火、喷油点火,点火成功后对锅炉进行预热，接着转入正常燃烧负荷控制阶段，同时对锅炉进行 一系列的安全保护。逐渐上移，当上移到以后重复上述动作。S以上时，S、S2均对地通路，V断电不工作（停止排油）图6.1动到最小（或最小转动到最大）的时间为4秒，预点火时间3秒，点火和预热总时间20秒。请设计辅锅炉时序控制开关表。（注：由于老师说设计题不考，为节省纸3、图示5.1为辅锅炉点火燃烧时序控制框图，

14、设：预扫风时间60秒，风门由最大转张，故不给出参考答案）六、油水分离器的自动控制。1简述油水分离器的作用；答：用物理方法将水中所含的污油分离出去。以重力分离作为粗分离，以聚合及过滤 吸附作为细分离。2、简述双位控制原理及特点；答：对被控量进行控制，使其在上、下限之间变化，而不是稳定于某个值，且只有两 种输出状态，通与断（或开与关）。3、分析图示6.1自动排油的控制原理： 答：当油水分界面在 S1以上时，S、S2对地构成通路，电磁阀 V断电不供油；随着油4、 由此设计辅锅炉水位控制系统，要求：系统原理框图、控制电路。（注：由于老师 说设计题不考，为节省纸张，故不给出参考答案）5、根据图示6.2简

15、述油分浓度检测原理。答：图中I为入射光光强，Io为透射光光强，I q为散射光光强，C为油分浓度。由图（b）可以看出，散射光光强与油分浓度只是在一定的范围内成线性关系。超过一定的油分浓度，散射光光强不仅不随油分浓度的增加而增大，反而随油分浓度的增加而减弱。原因在于油分浓度增大后，油颗粒的 增多反而阻挡了散射光。OCD-1型油分浓度报警器在电路设计上，充分利用了瑞利散射定律和比耳定律。利用瑞利散射定律，在水样传感器中获得反映油分浓度的散射光强度，经光电池将光强转变成相应的电流信号送到比较放大电路，若超过设定值（15 ppm）则将触发两个报警电路，输出报警及控制信号。利用比耳定律，当光敏晶体管感受不

16、到透射光 时，两个报警电路也均被触发，发出污油报警。【三】第三章主机遥控系统的逻辑与控制回路第四章主机遥控系统实例七、主机遥控系统。11简述主机遥控系统的功能；答：换向逻辑功能；（2）起动逻辑功能；（3）重复起动功能；（4）重起动功能；（5）慢转起 动功能；（6）发讯速率限制功能；（7）程序负荷功能；（8）运行中换向和制动；（9）临界 转速避让；（10）应急操作功能；（11）安全保护功能；（12）系统模拟功能。主机遥控 系统改善了轮机管理人员的工作条件，改善船舶的操纵性能，还提高了船舶航行的安全性，以及主机工作的可靠性和经济性。2、根据发送的信号不同主机遥控系统可以分成哪几种类型；答：（1）气

17、动遥控系统；（2）电动遥控系统；（3）电一气结合遥控系统。3、答：柴油机轴系都有其固有的自振频率，当外界强制干扰频率 （直接与主机转速有关）与其自振频率相同时，将引起共振。柴油机在临界转速区工作时，产生的扭转振 动应力将超过材料的允许应力，造成曲轴的扭伤或折断，或者造成组合式曲柄组合件的相对滑移。因此，柴油机在运行期间必须避开临界转速区。回避临界转速 的方式有三种：一是避上限，二是避下限，三是避上、下限。在实际应用中，为 使该环节结构简单，多采用避上限。4、 参照如图7.1微机主机遥控装置， 简述主机遥控系统的总体结构原理，针对应用于 电子调速器的遥控装置，分别列出微机系统的输入量和输出量；答

18、：驾驶台车钟手柄及集中控制室的操纵手柄所发出的各种车钟指令，通过输入接口电路送人计算机。计算机把车令与主机当前的运行状态相比较，经分析和判断后，由输入接口电路发出各种控制指令，以实现车钟所要求的操作。主要的输入信号 为：开关量和模拟量。主要的输出信号为：开关量输出、模拟量输出、数字量输 出。图7.15、参照图7.2的提示简述主机遥控系统的启动过程；答：在起动逻辑条件全部得到满足后，G4输出Ys为0，G6为1,经放大器G7输出1使晶体管T导通。发光二极管LD亮表明主机在启动过程中，同时电磁阀25E通电上位通，对主机进行强制制动和起动。当主机达到发火转速时Nr为0，G4的6、根据图7.3简述换向逻

19、辑回路的功能及换向操 作条件；答：功能：换向逻辑回路应具有逻辑判断和识别 能力。当有开车指令时，根据车令和凸轮轴 实际位置，首先要判断是否需要换向操作， 如果需要，就会自动输出一个换向信号，对图7.3输出YS为1，G5=1并经电阻R （图中可变电阻器 P）向电容充电。当充电电压超 过G6动作的门槛电压时， G6输出0，晶体管T截止，电磁阀25E断电停止工作。主机进行换向。换向完成后，自动取消换向信号，并为后续逻辑动作提供换向完 成信号。换向操作条件：（1）换向的鉴别逻辑：车令与凸轮轴位置一致；（2）停油条件：主机在换向过程中必须停油；（3）转速条件：必须待主机转速下降允许换向转速nR,或下降到

20、应急换向转速nER时，方可进行换向操作；（4）进排气阀顶升机构抬起。7、分析图示7.4气动加速速率限制控制原理； 答:在气动遥控系统中，加速速率限制一般是用分级延时阀实现的，当车令与转向一致时，S为1，阀A右位通，实现了起动油量和运行油量的切换.车令设定的转速信号经阀 A右位、分级延时阀B 向气容充气。当设定转速低于额定转速 30%左右 时，该信号不经阀 B的节流直接向气容 C充气，主机转速可迅速升高.当设定转速高于额定转速30%以上时，该信号要经阀 B的节流再向气容 C充气，这时，主机转速 的增加要稍慢一些。减速时气压信号不经 阀B中节流孔的节流，而直接通减小了的 设定信号，实现快减速。8、

21、分析图示7.5气动程序负荷原理；答：阀2是程序负荷设定调压阀， 它的最大输 出是程序负荷开始转速值所对应的气压答：转速设定值小于临界转速下限值时，Pa=Ps，阀2上位通，Ps经阀1、阀2上位和速放阀4输出，Po=Ps。 转速设定在临界转速区时，Ps>Pa，阀1输出Pa不变， 阀2上位通不变，Po=Pa,主机在临界转速下限值运 行。设定转速Ps大于临界转速上限值时，阀 2下位 通，其输出Po由临界转速的下限值立即跳变到大于 临界转速上限值得 Pb，可快速通过临界转速区。11、以减速过程分析图 7.6气动临界转速回避逻辑回路的工作原理；答：在减速时，当Ps>Pb时，阀2下位通，Po=P

22、s，而当Pa<Ps<Pb时，即转速设定在临 界转速区时，阀2上位通，Ps截止，Po = Pa。Ps<Pa时，Po=Ps。所以在减速时也是 避上限的，且可快速通过临界转速区。12、设计与图7.6相同功能的电子元件组成的临界转速回避逻辑回路；答：图中为气动临界转速回避回路，该回路是按避上限方式工作的，故设计以下避上 限电动临界转速回避回路：式中得U 0信号。当输入信号小于这个设定值时，输出与输入相等。Pi是车令设定转速值。当该信号小于程序负荷开始转速时，只经分级延时阀1的节流，通过阀2向气容6充气。气容内的压力升高较快，再经比例阀7送至调速器转速设定波纹管，这就是加速速率限制。当

23、车令设定转速大于负荷开始转速时，该信号不仅要经分级 延时阀1节流，还要经单向节流阀3的节流，再经节流阀4的上位向气容6充气, 气容内压力升高较慢，从港内全速到海上全速大约需25mi n,称为快程序。如果把节流阀4转至下位通，则单向节流阀 3还要经节流阀9的节流，其程序负荷时 间大约需55min，称为慢程序。9、简述加速速率限制和程序负荷的概念，分析图示7.5的工作原理；答：加速速率限制：是指在低速区加速时，对主机转速增加速率的限制。程序负荷：当主机转速达到额定转速的70%以上时，主机已经承受很高的机械负荷和热负荷，为防止超负荷，必须设置一个特殊的时间程序，使之慢慢加速。10、分析图7.6避上限

24、气动临界转速回避原理，并设计避下限气动临界转速回避回路；13、答：当车钟手柄从正车全速推到倒车全速时，遥控系统进行的操作：主机停油作， 主机转速下降到应急换向转速进行换向，换向后能耗制动，主机转速下降 到发火转速后强制制动，主机转速过"0”后反向启动，达到发火转速后起动成功，停止起动，否则重复起动。14、 图示7.7为电子调速器 PI的控制原理图，试推导输出 U。，并指出输出特性应满 足什么要求，如何调节？答：A1的放大倍数K 1=t 1/t，U1= Q（Us Ur） ； A2是比例积分运算放大器，其放大倍1数& =外1,积分时间Ti=C 丁2,所以Uo=心(5U1dt )o

25、把U1代入Uo表达Ti二 K (U s - U r) 丁 (U s -U R)dt，其中 K=K g。- T 输出特性应满足如图所示特性曲线:由上述推导出Uo的关系可知：改变反馈电阻值ri和2可改变PI控制电路的输出特性。【四】第五章监视与报警系统 八、监视与报警系统1、 闭锁、延伸报警、分组报警、失职报警；答：长时故障报警：当运行设备发生故障时，系统立即发出声响报警以通知轮机值班员，同时相应的故障指示灯快速闪光，以指示故障部位和内容；短时故障报警：当运行设备发生故障时，系统立即发出声光报警，值班轮机员未作出应当操作前，由运行设备自动切换到备用设备，使参数恢复正常；长延时报警：在船舶可能出现某

26、种情况时，采用延时230s的延时报警，在此时间内不报警，超过延时时间后再报警，以防误报；短延时报警：报警设备中设置延时环节，以防误报采用0.5s左右的延时后再报警；报警闭锁：根据动力设备的不同工作状态，封闭一些不必要的报警监视点，禁止其报警；延伸报警：在机舱无人值班时，必须将机舱报警信号分组后传送到驾驶室、公共场所、轮机长和值班轮机员住所的延伸报警箱；分组报警：根据故障的严重程度，将监视点的报警信息分组；失职报警：在机舱无人值班时，当监视和报警系统出现故障时立即启动3分钟计时器，若值班轮机员3分钟内没有达到集中控制室完成应答操作，而 是只在报警箱上作出反应，将被视为失职，报警系统就向所有延伸报

27、 警箱发出声光报警。2、简述监视与报警系统的组成及各部分功能；答：监视与报警系统由三大部分组成，其组成及功能为：（1）分布在机舱各监视点的传感器：用来检测各监测点的参数，传感器是监视和报警系统的获取装置；（2）安装在集中控制室内的监视屏和控制柜：是系统的核心单元， 根据传感器送来的信号进行逻辑判断，另外控制机舱内的电笛、旋转警灯及蜂鸣器；（3）安装在驾驶室、公共场所、轮机长和轮机员居住室的延伸报警箱：延伸报警控制单元用来 把报警控制单元中各监视通道送来的故障报警信号归类分组后，传送到各个延伸报警箱，以实现分组功能。此外，还进行三分钟失职报警。3、热电阻式温度传感器和热电偶式温度传感器的测温原理

28、及应用场合；答：热电阻式温度传感器，利用金属材料的电阻随温度升高而变大的特性，把被测温度变成相应的电阻值，再由直流电桥变成电压信号。可用于测量冷却水温度和轴 承温度。4、简述图示7.1模拟信号输入原理；答：先通过模拟量传感器和信号变换电路将被检测的物理量转为电压信号，并经模/数（A/D ）转换器转换成数字量后，再由计算机读入系统。*颅*扫印 试闭閒闪试 图7.2 舍魔音光灯.5、分析图示7.2开关量报警控制单元组成原理；答：当监视点的运行设备发生故障，其相关参数越限时，传感器触点断开，输入回路送出故障信号VF ,经延时环节后输出故障信号 VA至逻辑判断环节。逻辑判断环节在无闭锁报警的情况下， 控制集中控制室报警指示灯快速闪光；输出声响启动信号至报警 器控制单元，控制机舱内的电笛发声，旋转警灯闪烁，集中控制室内的蜂鸣器鸣响； 输出分组报警信号至延伸报警控制单元进行归类分组后，控制延伸报警箱实现分组， 并且启动三分钟失职报警计时器；输出故障打印启动信号至打印记录单元，自动打印故障发生时间、名称和内容。曙釋筑idssum-ku uh n| T a,H&l