第七章第一节冷却水温度控制系统

1、第七章 船舶机舱辅助控制系统第一节 冷却水温度控制系统图7-1组成调节器调节器开关组开关组限位开关限位开关过载保护过载保护三相伺服马三相伺服马达达三通阀三通阀 一、冷却水会温度控制系统的组成及基本工作原理一、冷却水会温度控制系统的组成及基本工作原理二、冷却水温度控制系统的操作与管理 控制盒的组成：控制盒的组成：MRB板，输入与指示电路板，输入与指示电路（A板板-指示；指示；B板板测量，测量，1给定给定值；值；2切换开关）切换开关）MRV板，比例微分控制电路板，比例微分控制电路（C板板PD调节；调节；3Td调整；调整；4PB调整）调整）MRD板，脉冲宽度调制电路板，脉冲宽度调制电路（D板板脉冲宽

2、度调节；脉冲宽度调节；5不灵敏不灵敏区调整；区调整；6脉冲宽度调节）脉冲宽度调节）MRK板，继电器和开并装置板，继电器和开并装置 （E板板继电器、开关电路；继电器、开关电路；9手操开关；手操开关；7、8指示灯）指示灯）MRP板，主电源电路（板，主电源电路（F板）板） MRS板，稳压电源电路（板，稳压电源电路（F板）板）1.操作管理要点 1）控制系统投入工作操作）控制系统投入工作操作开关开关13扳至右位，电源指示灯扳至右位，电源指示灯14亮，亮，10、11保险系；保险系；按下按钮按下按钮2，转动钮，转动钮1看温度表看温度表A设定给定值，拔出设定给定值，拔出按钮按钮2，显示测量值；把开关，显示测量

3、值；把开关12扳至左位，手操开扳至左位，手操开关关9将温度调至给定值，再把手操开关将温度调至给定值，再把手操开关9扳至右位自扳至右位自动位，实现无扰动切换动位，实现无扰动切换 2）参数调整）参数调整PB、Td、脉冲宽带、不灵敏区、脉冲宽带、不灵敏区2.故障分析故障分析 在自动控制系统工作的过程中。如果温度指示的测量值与给定值之间有较大的偏差值，而指示灯7和8都不亮，说明电机M没有转动。这时，必须把开关12立即扳到左面的手动位置，然后手操开关9，如果此时电机M可按逆时针和顺时针方向转动，说明控制系统出故障，可分别抽出RMB板、MRV板和MRD板，人为地输入一个信号，观察其输出端U15、U5、U9

4、和U10是否变化。哪块板输出不变化，故障就出在那块板上。换一块备件板，控制系统就能恢复正常工作，若手操开关9时，电机M仍不转动，说明自动控制系统没有故障，故障是出在执行机构中，如电机M烧毁或卡死；过载保护继电器动作，切断电机M的电源等。如果手操开关9电机M能在一个方向转动，而不能在另一个方向转动，可能的原因是“减少输出接触器”或“增加输出接触器”的线圈断路，或者它们的触头磨损、烧蚀而不能闭合，要及时检查修复。三、中央冷却水温度控制系统（单片机式冷却水三、中央冷却水温度控制系统（单片机式冷却水温度自动控制系统）温度自动控制系统） 1、中央冷却系统、中央冷却系统 ENGARD中央冷却水温度控制系中

5、央冷却水温度控制系统概述统概述 是是ALFA-LAVAL的产品，它采用的产品，它采用8032单片机取代单片机取代常规的变送器和调节器，是新一代船舶中央冷却水自动控常规的变送器和调节器，是新一代船舶中央冷却水自动控制系统制系统 系统的基本特点是：由高温淡水、低温淡水、海水三个系统的基本特点是：由高温淡水、低温淡水、海水三个分系统组成：闭式的高温淡水分系统组成：闭式的高温淡水(80 cC85 0C)用于冷却主柴用于冷却主柴油机、气缸盖、废气涡轮增压器；低温淡水油机、气缸盖、废气涡轮增压器；低温淡水(30 cC45 0C)用于冷却高温淡水；用于冷却高温淡水；1.1、系统组件：、系统组件：ENGARD

6、控制器（控制器（8032单片机）、中央单片机）、中央冷却器（板式）、冷却器（板式）、LT淡水温度调节阀、主海水泵组、主淡水温度调节阀、主海水泵组、主淡水泵、淡水泵、PT100传感器传感器 1-ENGARD控制单元；控制单元；2-LT回路温度传感器回路温度传感器(TTl)；3-LT回路调节阀回路调节阀(V1)；4-SW回路温度传感器回路温度传感器(1Tr2)；、；、 5-冷却海水泵；（冷却海水泵；（B D双速）双速）6-低温淡水泵；低温淡水泵；M-执执行机构伺服电机行机构伺服电机1.2、系统优点：、系统优点：(1)海水管系及热交换器少，海水管系及热交换器少，减少海水腐蚀、机舱舱底水量和维修工作量

7、。减少海水腐蚀、机舱舱底水量和维修工作量。(2)高温、低温两路淡水分别冷却不同受热部高温、低温两路淡水分别冷却不同受热部件，便于控制温度，便于保持柴油机气缸冷件，便于控制温度，便于保持柴油机气缸冷却水温度稳定，使柒油机保持最佳冷却状态却水温度稳定，使柒油机保持最佳冷却状态运转。运转。(3)淡水系统管路清洁、腐蚀小，维修淡水系统管路清洁、腐蚀小，维修工作量小，工作可靠。工作量小，工作可靠。1.3核心部件核心部件ENGARD控制器主要任务：控制器主要任务：1）通过低温淡水调节阀实现低温淡水的温度）通过低温淡水调节阀实现低温淡水的温度定制控制定制控制2）控制海水泵的运转台数和运转转速实现冷）控制海水

8、泵的运转台数和运转转速实现冷却海水流量控制（海水流量的有级调节和却海水流量控制（海水流量的有级调节和PI作用）作用）1.4系统工作介绍系统工作介绍 海水泵组海水泵组A/B/C中中2台是单速的，台是单速的，1台台是双速的（或是双速的（或1台是单速的，台是单速的，2台是双台是双速的）。任意速的）。任意2台在台在50%负荷并联工作负荷并联工作可达到系统可达到系统100%海水流量。海水流量。ENGARD控制器根据负荷变化大小控控制器根据负荷变化大小控制制3台泵实现并联、解列、调速，是海台泵实现并联、解列、调速，是海水流量满足负荷大小的合理需要水流量满足负荷大小的合理需要 水量水量Q与转速与转速n的一次

9、的一次方成正比，方成正比， 水压水压H与与n的二次方成的二次方成正比，正比， 轴功率轴功率P与与n的三次方的三次方成正比成正比 见当见当100%流量时，流量时，功率功率50kW; 75%85%流量时，流量时，功率功率22 kW; 40%60%流量时，流量时，功率功率4 kW。 1.5ENGARD控制系统特点：控制系统特点： (1)通过优化进入中央冷却器的海水流量，节能效果通过优化进入中央冷却器的海水流量，节能效果明显。明显。 (2)使用有级调速电机后，水泵电机运行温度明显下使用有级调速电机后，水泵电机运行温度明显下降，同时减少了机械磨损和维修工作量。降，同时减少了机械磨损和维修工作量。 (3)

10、保护功能可靠，大大减少了因过载或单相运行而保护功能可靠，大大减少了因过载或单相运行而烧坏电机的现象。烧坏电机的现象。 (4) ENGARD控制系统采用了控制系统采用了8032单片机，具有完善单片机，具有完善的自检、控制、显示、多种故障报警，系统可靠性提的自检、控制、显示、多种故障报警，系统可靠性提高高系统可通过系统可通过RS232与上位机进行通信，便于全船动力与上位机进行通信，便于全船动力装置的集中控制与监视。装置的集中控制与监视。 2ENGARD控制单元控制单元具有比例积分控制作用的全自动温度控制。具有比例积分控制作用的全自动温度控制。微处理器微处理器8位，位，有有PROM、EEP-ROM、

11、RAM存储器。存储器。 海水泵手动操作海水泵手动操作时，调节阀仍可工作在自动状态；反之亦然时，调节阀仍可工作在自动状态；反之亦然 。3工作原理工作原理 海水泵的控制不仅取决于中央冷却器热负荷，而且还与海水泵的控制不仅取决于中央冷却器热负荷，而且还与淡水泵流量、海水泵流量、海水温度及中央冷却器的脏污淡水泵流量、海水泵流量、海水温度及中央冷却器的脏污程度有关。淡水温度在一定的范围内变化时，低温淡水调程度有关。淡水温度在一定的范围内变化时，低温淡水调节阀控制流经中央冷却器的淡水量。当某一工况下海水流节阀控制流经中央冷却器的淡水量。当某一工况下海水流量已经达到预先设定值，且淡水温度无法回到设定值时，量

12、已经达到预先设定值，且淡水温度无法回到设定值时，控制单元将产生一控制信号，切换海水泵工况，改变海水控制单元将产生一控制信号，切换海水泵工况，改变海水通过冷却器的流量，从而达到控制低温淡水回路中低温淡通过冷却器的流量，从而达到控制低温淡水回路中低温淡水温度的目的水温度的目的 。 (1)低温淡水回路温度的自动控制低温淡水回路温度的自动控制 偏差偏差EL=T1-TL 在在PI作用下：作用下：EL0时，时，VLT旁通口开小；旁通口开小； 温差控制淡水的旁通阀；高温或低温报警温差控制淡水的旁通阀；高温或低温报警 旁通阀开度在旁通阀开度在ENGARD控制单元面板上可显控制单元面板上可显示旁通阀的开度百分数

13、示旁通阀的开度百分数 (2)海水泵工况的自动切换海水泵工况的自动切换 V1/T1共同控制方式：最大排量海水泵是由共同控制方式：最大排量海水泵是由低温淡水回路中低温淡水的温度低温淡水回路中低温淡水的温度T1控制；而控制；而较小排量的海水泵是由三通调节阀的开度较小排量的海水泵是由三通调节阀的开度V1所决定的所决定的 V控制方式：控制方式：根据热负荷变化旁通阀开度开大或关小到设根据热负荷变化旁通阀开度开大或关小到设定值（定值（2%/98%），则增），则增/减海水泵流量或启减海水泵流量或启/停备用泵。停备用泵。 T控制方式：控制方式：根据热负荷大小，先全关或全开旁通阀，根据热负荷大小，先全关或全开旁通

14、阀， T1到设定值时控制海水泵向大流量切换（并上备用泵）到设定值时控制海水泵向大流量切换（并上备用泵） 或或控制海水泵向小流量切换（解列控制海水泵向小流量切换（解列1台泵）台泵）低温淡水调节阀控制旁通口开度低温淡水调节阀控制旁通口开度vl的变化范围在的变化范围在05 %之之内，并且淡水温度偏离设定值不超过内，并且淡水温度偏离设定值不超过0.5，则不需要对，则不需要对海水泵的流量进行调节海水泵的流量进行调节 每隔每隔2 min的间隔起动一次非正在运转的水泵，目的是增的间隔起动一次非正在运转的水泵，目的是增加海水流量以实现对管路内的沉积物进行冲洗。加海水流量以实现对管路内的沉积物进行冲洗。在冲洗期

15、间，低温淡水阀位的百分数和淡水温度与在冲洗期间，低温淡水阀位的百分数和淡水温度与“FLU”将在操作面板的显示窗口中交替出现将在操作面板的显示窗口中交替出现 (3)报警与显示报警与显示 ENGARD控制器的报警分为过程报警和功控制器的报警分为过程报警和功能报警能报警 过程报警是关于海水泵、淡水温度越限等过程报警是关于海水泵、淡水温度越限等故障故障 功能报警是关于功能报警是关于ENGARD控制器内部及控制器内部及I/O故障故障4.系统操作 （1）控制面板123456711121314（2）系统投入运行的操作开启系统的主进、出口阀，启动低温淡水泵开启海水泵的吸入阀和排出阀，排除海水泵内的空气海水泵控

16、制屏置“MAN”位，手动启动大容量海水泵，用“STBY”开关选择备用泵开启中央冷却器的海水进出口阀，系统开始工作合上engard控制器的电源开关，同时复位15。10s后按下按钮8在控制屏上检查系统的工作参数按下按钮15，3s以上，检查控制面板上的指示灯是否异常待系统稳定后，转为“自动”（3)手动自动模式切换手动自动模式切换手动操作分海水泵和调节手动操作分海水泵和调节阀两种手动操作模式，都阀两种手动操作模式，都是通过操作面板上按钮是通过操作面板上按钮8来选择的来选择的 系统工作在自动方式时，系统工作在自动方式时，操作面板操作面板LED7亮（绿亮（绿色），此时按下按钮色），此时按下按钮8，LED6

17、壳（橙色），壳（橙色），L ED7灭，表明选择了海水泵手灭，表明选择了海水泵手动工作方式；再按下（第动工作方式；再按下（第二次）按钮二次）按钮8，LED5亮亮（橙色），（橙色），LED6灭，表灭，表明选择了调节阀手动工作明选择了调节阀手动工作方式；第三次再按按钮方式；第三次再按按钮8，LED7亮，亮，LED5灭，则又灭，则又回到了自动工作状态回到了自动工作状态。 选择海水泵自动选择海水泵自动手动操作模式手动操作模式：按按钮8 LED6亮；IED7灭。将海水泵控制屏上的转换开关“MAN/AUT”置到“MAN”位置，手动启停海水泵 ； 选择海水泵手动选择海水泵手动自动操作模式：自动操作模式：首先将

18、开关“MAN/AUT”置到“AUT”位置，按两次按钮8，LED7亮，LED6灭。 选择调节阀自动选择调节阀自动手动操作模式手动操作模式：按两次按钮8，LED5闪亮，LED7灭。通过按钮9(+)和10（-）调节阀从全关到全开，对应显示值为2%98%； 选择调节阀自动选择调节阀自动手动操作模式：手动操作模式：按一次按钮8 即可LED7亮，LED5灭 选择海水泵手动操作模式选择海水泵手动操作模式 (4)系统工作状况检查系统工作状况检查 自动方式下正常工作，操作面板上液晶窗口自动方式下正常工作，操作面板上液晶窗口11显示调节阀开度值和低温淡水温度值显示调节阀开度值和低温淡水温度值 按按钮按按钮15“A

19、larm Reset/Lamp Test”，将显，将显示示F参数的读数参数的读数 按钮按钮15被按后被按后5 min，系统将恢复到正常指示，系统将恢复到正常指示状态。状态。 (5)报警功能报警功能 出现报警时，操作面板上的出现报警时，操作面板上的LED2.LED13闪闪亮（红色亮（红色) 按按“Alarm Reset”按钮按钮15对报警对报警进行确认。所有报警被确认，进行确认。所有报警被确认，LED2、LED13常亮。最后再按按钮常亮。最后再按按钮15进行复位，进行复位，LED13熄熄灭灭(6)停止系统工作停止系统工作某台海水泵停车检修，必须设置与其对应的某台海水泵停车检修，必须设置与其对应的

20、“P25 - P30”中的某一参数为中的某一参数为“off=0”，使该采退出控制系统，切断该，使该采退出控制系统，切断该泵电源关闭其进出口阀，但必须选择一台备用泵替代它工泵电源关闭其进出口阀，但必须选择一台备用泵替代它工作作 要停止控制系统的工作，首先在操作面板上选择手动要停止控制系统的工作，首先在操作面板上选择手动操作模式，海水泵控制屏上转换开关操作模式，海水泵控制屏上转换开关“MAN/AUT”置到置到“MAN”位置。位置。 5维修保养及参数设置维修保养及参数设置 (1)参数参数整定整定 首先将首先将ENGARD控制箱内的模式选择开关置到控制箱内的模式选择开关置到“P”位位置，操作面板上显示

21、置，操作面板上显示“Cll”和间歇。显示和间歇。显示“Pro” 两个两个按钮按钮10和和15可调整可调整Cl-12参数值，按下按钮参数值，按下按钮8可选择可选择下一个被设置的参数，按上面两个按钮下一个被设置的参数，按上面两个按钮8和和9进人参进人参数内容数内容 ，同时按，同时按10和和15按钮，则将存储修改以前的按钮，则将存储修改以前的参数值参数值 。结束参数整定后，将模式开关由置于。结束参数整定后，将模式开关由置于L/R，否则，否则，10min后发出后发出A3报警（报警（program modle报警）报警） (2)淡水回路调节阀整定。淡水回路调节阀整定。 模式选择开关置到模式选择开关置到“

22、P”（Program）位置。）位置。 按操作面按操作面板上的按钮板上的按钮8“ManualMode”（见图（见图10-3）两次，）两次，LED5闪亮橙色），通过按钮闪亮橙色），通过按钮9（升温）、（升温）、10（降（降温）温） ，按按钮，按按钮10，手动操作调节阀旁通关小，关到，手动操作调节阀旁通关小，关到2%开度时，设置参数开度时，设置参数P39 =1。按按钮。按按钮9，使调节阀，使调节阀旁通开大，开到旁通开大，开到98%开度时，设置参数开度时，设置参数P40 =1 ,测量测量调节阀动作全行程所需时间为调节阀动作全行程所需时间为P21 。(2)淡水回路调节阀整定淡水回路调节阀整定 模式选择开

23、关置到模式选择开关置到“P”（Program）位置。）位置。 按操按操作面板上的按钮作面板上的按钮8“ManualMode”（见图（见图10-3）两次，两次，LED5闪亮橙色），通过按钮闪亮橙色），通过按钮9（升温）、（升温）、10（降温）（降温） ，按按钮，按按钮10，手动操作调节阀旁通关，手动操作调节阀旁通关小，关到小，关到2%开度时，设置参数开度时，设置参数P39 =1。按按钮。按按钮9，使调节阀旁通开大，开到使调节阀旁通开大，开到98%开度时，设置参数开度时，设置参数P40 =1 ,测量调节阀动作全行程所需时间为测量调节阀动作全行程所需时间为P21 。 (3)检查海水泵切换功能检查海水泵切换功能 按按钮按按钮8选择调节阀手动模式，选择调节阀手动模式，LED5闪亮（橙闪亮（橙色色 )，按钮，按钮10调小旁通阀开度至调小旁通阀开度至2%，观察切换到，观察切换到大流量海水泵的时间应不超过大流量海水泵的时间应不超过5s ；由按钮；由按钮9调大调大旁通阀开度至旁通阀开度至98%时，观察切换到小流量海水泵时，观察切换到小流量海水泵的时间在的时间在15 min之内。最后转至自动模式。之内。最后转至自动模式。 (4) ENGARD维修保养维修保养 每周进行试灯和报警功能实验，每月进行淡水温每周进行试灯和报警功能实验，每