轮机自动化课件 第五章

第五章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。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空间。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式几种。

冷却器M调节器冷却器M调节器主机主机三通调节阀三通调节阀执行电机执行电机感温元件感温元件第一节电动式冷却水温度控制系统

一、柴油机冷却水温度控制系统组成及工作原理(1)采用MR—Ⅱ型调节器的气缸冷却水温度自动控制系统的组成：(2)采用MR—Ⅱ型调节器的气缸冷却水温度自动控制系统的工作原理：

(3)保护措施：

a、过载保护继电器

b、限位开关

c、防止增温、减温接触器同时工作二、MR-Ⅱ型电动调节仪电路及工作原理

MRB板—输入和指示电路

MRV板—比例微分控制电路

MRD板—脉冲宽度调制电路

MRK板—继电器和开关电路

MRP板—主电源电路

MRS板—稳压电源电路（1）输入和指示电路①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，送到比例微分控制电路。②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。TU1TU2-16V+16V+16V+16VR1R2R4R5W1R3C1R7C6R6R8C2R10R11R12W2W3R13T1G+__+T802SW1SW2R9C7AB1510U6Ue（2）比例微分控制电路：接收输入回路的信号经PD运算后，输出至脉冲宽度调制器。比例控制电路：

微分控制电路：

加法器：

最后得：

U5=Kp（UB+Td

），式中UB等于K1·U15

Kp为PD调节器的比例系数，调W1可调Kp。

Td为PD调节器的微分时间，调W2可调微分时间。

C5TU1+_TU2+_TU3+_R12R8R10W2R9R11R6C4R3R2R5C3C2R1C1R14R4R7W151415UBU6’U6”

（3）脉冲宽度调制电路：接受比例微分电路的控制信号，调制成脉冲信号输出，控制“减温”或“增温”接触器断续通电。注意：1）脉冲宽度和间歇时间取决于U5，其决定了电机转动、停止时间的长短。2）W1：调脉冲宽度。

W2：调整不灵敏区。（4）继电器开关电路：TU1+_TU2+_降温增温R11R13D7D8T1T2R10R12D6D5R8R9D3D4D1D2R5R6R2R3W2R4R7C2C1R1C3W15-16V-16V+16V

三、控制系统管理要点及常见故障分析（1）MR-Ⅱ型电动调节仪操作面板

0~1mA(0—1000C)指示冷却水的实际值或给定值

显示选择按钮，拔出显示测量值；按下显示给定值相当于MRV板上的W1用来调整比例带PB

相当于MRV板上的W2

用于调整积分时间

相当于MRB板上的W1

用来调整水温给定值

A

相当于MRD板上的W2，用于调整TU1、TU2的不灵敏区

相当于MRD板上的W1，

用来调整脉冲宽度

指示灯L2

相当于手动开关SW1

F2

指示灯L1电源主开关，右合左断

F1

手—自动选择开关SW2，右边自动，左边手动

B

C

D

E

F

(2)控制系统投入工作的操作首先将开关12扳到左面的手动位置，开关9保持中间位置，然后把开关13扳到右边位置，接通主电源，电源指示灯14亮。若不亮，可检查保险丝10和11是否烧坏。电源正常后，按下按钮2，转动旋钮1，让温度表指示冷却水温度的给定值，再把按钮2拔出，让温度表指示冷却水温度的测量值。接着，手操开关9，将冷却水温度调节到给定值附近后，把开关9回复到中间位置，然后，把开关12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。

(3)参数调整

控制系统安装以后，MR-Ⅱ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化情况，直到调好为止。(4)常见故障分析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立即扳到手动位置，手操开关9，如果此时电机M可正常正反转动，说明控制系统出现故障，可分别抽出B、C和D板，人为输入一个信号，观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9时，电机M仍不转动，说明自动控制系统没有故障，故障出在执行机构中，如电机M烧毁或卡死；过载保护继电器动作等。如果手操开关9，电机M只能在一个方向转动，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。思考题（1）MR-II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素有关？（2）MR-II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？（3）MR-Ⅱ型温度调节仪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？第二节数字式中央冷却水温度控制系统一、控制系统的概述ENGARD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：（1）节能效果明显，100%流量时，功率50KW；75-85%流量时，功率22KW；40-60%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、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，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和监视提供了必要条件。二、PT100型温度传感器三、ENGARD控制器

ENGARD控制器采用8032单片机,是一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、电源滤波器、变压器和接线端子排等组成，印刷电路板上有8位微处理器、存储器（PROM、EEPROM、RAM等）及输入输出接口。控制器对冷却水温度进行PI定值控制，既可以自动控制，必要时经转换也可以手动控制。

ENGARD控制器的输入信号：表5-2-1ENGARD控制器的输出信号：表5-2-2

ENGARD控制器的过程参数：表5-2-3

ENGARD控制器的安装参数：表5-2-4

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，则通过海水泵的转速及台数控制海水流量。1、低温淡水温度控制

PT100型温度传感器TT1将低温淡水温度的实际值送入ENGARD控制器，与低温淡水温度的设定值相比较得到偏差信号，ENGARD控制器将偏差信号进行比例积分运算后控制调节阀。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ENGARD控制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，将增大或减小海水流量设定值，ENGARD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，增加或减小海水泵的台数。海水泵起动时，起动信号反馈回ENGARD控制器以确认海水泵是否运转，在ENGARD控制器操作面板上有信号指示.若没有反馈信号，则发出故障报警。2、海水泵的控制

海水泵的切换控制可以按照旁通阀的开度V1或低温淡水温度T1控制；也可按旁通阀的开度V1控制小容量的海水泵，低温淡水温度T1控制大容量的海水泵。若采用V1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T1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，减少海水泵流量或退出一台海水泵。五、控制系统的操作

1、控制系统操作面板1234567891011121314151-报警输入信号图表；2-报警输入信号LED(Red)；3-控制系统输出信号LED(Green)；4-控制系统输出信号图表5-调节阀手动模式LED(Orange)；6-海水泵手动模式LED(Orange)；7-自动控制模式LED(Green)；8-手动模式按钮；9-增加温度按钮(手动模式)；10-降低温度按钮(手动模式)；11-液晶显示器；12-备用泵工作LED(Orange)；13-主报警LED(Red)；14-功能符号；15-报警复位/