第一章反馈控制系统

能源与动力工程学院毛小兵maoxiaobing2009@163.com轮机自动化

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第一章反馈控制系统反馈控制e(t)——偏差信号e(t)=r(t)-b(t)y(t)——被控量p(t)——控制量f(t)——扰动量控制单元执行单元控制对象测量单元p(t)q(t)y(t)b(t)r(t)e(t)+-f(t)第1章反馈控制系统应用实例第二节VAF型燃油粘度控制系统第三节

VISCOCHIEF型燃油粘度控制系统第四节大型油轮辅锅炉水位自动控制第五节

大型油轮辅锅炉蒸汽压力自动控制第一节柴油机汽缸冷却水温度自动控制系统本章内容：控制进口温度出口温度会随柴油机负荷的变化而变化，当负荷大时会出现出口温度过高第一节柴油机冷却水温度控制系统返回本章冷却器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给水泵淡水入淡水入海水入海水入图1-1-1汽缸冷却水温度控制原理控制进口温度进口温度会随柴油机负荷的变化而变化，当负荷大时，进口温度会下降泵主机冷却器膨胀水柜直接作用式冷却水温度控制MR-Ⅱ型电动冷却水温度控制系统1调节器2开关组3限位开关4过载保护5三相伺服马达eT802热敏电阻比例微分脉冲调制控制盒的组成：1输入与指示电路2比例微分控制电路3脉冲宽度调制电路4继电器和开并装置5主电源电路6稳压电源电路MR-Ⅱ型调节器是电动基地式仪表，它把测量、显示、调节等各个单元及相关附件均组装在一个控制盒内，设置在集中控制室。管理要点1.面板功能2.使用方法3.故障检测排除4.参数调整MR-Ⅱ型调节器MR-Ⅱ型调节器是电动基地式仪表，它把测量、显示、调节等各个单元及相关附件均组装在一个控制盒内，设置在集中控制室。控制盒的组成：1. MRB板，输入与指示电路2. MRV板，比例微分控制电路3. MRD板，脉冲宽度调制电路4. MRK板，继电器和开并装置5. MRP板，主电源电路6.MRS板，稳压电源电路图1-1-4返回本节图1-1-4返回最近MRB板的W1整定给定值温度表盘0-100度MRB板的SW2水温实测值和给定值MRV板的W2整定微分时间MRV板的W1调整比例带MRD板的W2整定TU1和TU2的不灵敏区MRD板的W1调整脉冲宽度7、8是MRK板的L1和L2，指示M的转向MRK板的9是SW1，系统故障时使M回指定位置MRP板的10、11是F，14指示电源。12是“手-自”选择开关SW2。13是电源主开关SW1。补充（也可作本节课堂练习）＋、－端：虚短＋端：虚地

图1-1-3a

MRB板，输入与指示电路将实际温度与设定值比较输出偏差信号e

温度升高，输出U15增大，反之减小给定值TU1TU2-16V+16V+16V+16VR1R2R4R5W1R3C1R7C4R6R8C2R10R11R12W2W3R13T1G+__+T802SW1SW2R9C7AB1510热敏电阻具有负的温度系数差动输入放大器V/I变换

MRV板，比例微分控制电路图1-1-3bC5TU1+_TU2+_TU3+_R13R8R10W2R9R11R6C4R3R2R5C3C2R1C1R14R4R7W151415比例微分加法器

温度升高，输出U15增大，U5增加；反之减小。令是比例微分控制作用的放大倍数是微分时间。若则：MRD板，脉冲宽度调制电路：将连续变化的偏差信号调制成脉冲信号，控制增加（减少）继电器断续通电图1-1-3cU5温度为给定值U5＝0；TU1正饱和；TU2负饱和；T1、T2截止。-16V-16VTU1+_TU2+_降温增温R11R13D7D8T1T2R10R12D6D5R8R9D3D4D1D2R5R6R2R3W2R4R7C2C1R1C3W1+16VVTU1+VTU2－VTU2、VTU1绝对值相等正反馈正反馈输入正正饱和,输入负负饱和。电压比较器概念，正反馈用以提高速度和稳定性-16V+16VTU1正饱和，T1截止TU2负饱和，T2截止MRD板，脉冲宽度调制电路：将连续变化的偏差信号调制成脉冲信号，控制增加（减少）继电器断续通电图1-1-3cU5-16V-16VTU1+_TU2+_降温增温R11R13D7D8T1T2R10R12D6D5R8R9D3D4D1D2R5R6R2R3W2R4R7C2C1R1C3W1+16VVTU1+VTU2－VTU2、VTU1绝对值相等正反馈正反馈-16V+16VTU1负饱和，T1导通TU2负饱和，T2截止温度升高，U5

升高高于VTU1时：TU2负饱和T2截止；TU1变负饱和；D6和T1导通；TU1负饱和，D1导通；C1经W1R5D1放电，电压降低；低于VTU1TU1正饱和；T1截止；调整VTUI和VTU2可以调整不灵敏区MRD板，脉冲宽度调制电路：将连续变化的偏差信号调制成脉冲信号，控制增加（减少）继电器断续通电图1-1-3cU5-16V-16VTU1+_TU2+_降温增温R11R13D7D8T1T2R10R12D6D5R8R9D3D4D1D2R5R6R2R3W2R4R7C2C1R1C3W1+16VVTU1+VTU2－VTU2、VTU1绝对值相等正反馈正反馈-16V+16VTU1正饱和，T1截止TU2正饱和，T2导通温度降低，U5（负）降低；TU1正饱和T1截止；TU2变为正饱和；D5和T2导通TU2正饱和时，D2导通，C1经W1R5D2充电。MRD板，脉冲宽度调制电路：将连续变化的偏差信号调制成脉冲信号，控制增加（减少）继电器断续通电MRD板图1-1-3cD3D4连锁；D3保持上低下一定低；R11R13R9TU1+_TU2+_R8D1D2R6R7C2C3Re1D1Sr1－16V降温增温D7D8T1T2R10R12D6D5D3D4+16V-16VRe2D2Sr2+16VD1D2续流二极管D4保持下高上一定高；T1T2不能同时导通。继电器电路图1-1-3d

MRP板

继电器、开关及主电源电路L1L2R3R4R1R2C1C2SW2电源主开关+16V-16V0VF1F2D1C1增温降温220VRe2Re1D1D2Sr2Sr1SW1增温降温+16V自动手动－16V手动第二节VAF型燃油粘度控制系统船舶柴油机，尤其是主机，通常燃用重油。重油的粘度较大，为便于燃油的输送和雾化，必须控制柴油机燃油的粘度，使其粘度值维持在设定范围内或保持在最佳粘度值。一种燃油的粘度与温度有一一对应的关系，燃油的粘度随温度增加而下降。可以调节燃油的加热程度改变粘度。不同品质的燃油，在相同温度下的粘度差别很大，所以不进行温度控制而直接进行粘度控制。常用燃油粘度控制系统：（1）VAF型燃油粘度控制系统；（2）NAKAKITA型燃油粘度控制系统；（3）VISCOCHIEF型燃油粘度控制系统（单片机控制）。粘度计：检测加热器出口燃油粘度10a粘度计：检测加热器出口燃油粘度10a1恒定排量的齿轮泵2毛细管正负连接管的压差表征了粘度燃油入口粘度计：检测加热器出口燃油粘度差压变送器：差压信号变成标准气压信号（0.02－0.1MPa）10a差压输入波纹管波纹管弹簧压差增大传动杆5左移扭转轴6逆时针转动输出角位移信号变送器测量单元粘度计：检测加热器出口燃油粘度差压变送器：差压信号变成标准气压信号（0.02－0.1MPa）10a喷嘴挡板测量单元角位移粘度增大1逆转10右上左下喷嘴被压升高Pi增大框架下移8紧7松Po增大输出压力增大Po使框架受力平衡输出压力稳定粘度计：检测加热器出口燃油粘度差压变送器：差压信号变成标准气压信号（0.02－0.1MPa）气动调节阀10a图1-2-6带有阀门定位器的活塞式调节阀结构原理图气源0.4－0.6MPa减压阀0.14MPa气关式调节阀没有气源时自重使阀芯关闭；在没有输入信号时，使阀芯17处于开启状态；控制信号增大使阀门关小。控制信号调节器输出压力升高，阀轭2右移8右移，D室压力增大膜片10带阀座12右移关闭13开大14，F压力升高活塞16下降、阀芯17关小，减少进入加热器的蒸汽反作用式调节器，气关式调节阀正作用式调节器，气开式调节阀粘度降低，要求温度升高，要求开大调节阀，要求调节器输出压力升高；B压力升高粘度降低，调节器输出压力（信号）升高，反作用式调节器粘度降低，调节器输出压力（信号）减小，正作用式调节器反馈，新的平衡粘度计：检测加热器出口燃油粘度差压变送器：差压信号变成标准气压信号（0.02－0.1MPa）气动调节器：实现比例积分控制气动调节阀记录仪过滤减压阀燃油滤器燃油加热器平衡阀9DE调零阀10a系统工作原理方框图课外作业：1应用学过的知识设计电控系统注意顺序返回最近黑指针红指针气动功率放大器压力表反馈波纹管积分阀积分室调压阀旋钮积分气室qp比例带调整方法：比例带调整盘上M点的位置逆时针→负反馈↑→比例带↑顺时针→负反馈↓→比例带↓积分时间调整方法：积分阀开大→Ti↓

积分阀关小→Ti↑返回本节调节器杆系返回最近离开喷嘴P轴绕C点OC绕P轴M绕N、J铰点BD绕B点输入信号反馈信号调节器表盘返回最近正作用与反作用正作用式调节器：当测量输入增加时，输出也增加反作用式调节器：当测量输入增加时，输出减少。正作用式→反作用式：（1）喷嘴旋转90℃（2）M点由左上角→右上角返回本节调节器与调节阀作用形式的配合正作用式调节器与气开式调节阀反作用式调节器与气关式调节阀（优选）返回本节六、控制系统常见故障分析及管理要点１、常见故障分析１）系统不稳定，测量指针不能稳定在给定值上。仪表参数整定不当，如：比例带调得过小，比例作用或积分作用太强，积分时间太短。

２）系统达到稳定平衡时，测量指针与给定指针不重合。参数整定不当，如：积分时间太长，积分作用太弱；差压变送器零点和量程不正确。六、控制系统常见故障分析及管理要点２、管理要点１）投入工作时，先接通气源再接输入信号，即先打开截止阀，通过调整减压阀使输出为０.１４Ｍｐａ。再启动测粘度马达。２）保持气源的清洁与干燥。３）定期冲洗恒节流阀。４）电动机轴承每年清洗一次，并从新注润滑油。５）齿轮箱每年要检查和清洗一次。第三节

VISCOCHIEF型燃油粘度控制系统一、控制系统的组成、功能及特点二、测量单元三、VCU－160粘度控制器返回本章第三节

VISCOCHIEF型燃油粘度控制系统一、控制系统的组成、功能及特点Fig.1-3-1特点：１、温度传感器灵敏度好；２、没有运动部件，可在全流量下测量，不易堵塞，结构紧凑，重量轻；３、粘度控制系统采用单片机，具有完善的自检、控制、显示、报警功能，具有很强的适应性和灵活性，可以实现分布式集中控制的监控。返回本节第三节VISCOCHIEF型燃油粘度控制系统粘度计PT100温度计控制器蒸汽调节器蒸汽加热器电加热器电源控制箱图22

VISCOCHIEF粘度自动控制系统组成粘度计PT100温度计控制器蒸汽加热器电加热器图1-3-2EVT-10C型粘度传感器结构原理图燃油粘度转换为电动势2、3产生震荡1不同粘度产生不同阻尼4检测信号振动杆动力线圈检测线圈永久磁铁永久磁铁单片机返回最近振动杆永久磁铁单片机系统检测线圈原理：基于插入到流动燃油里振动杆的强制振荡进行测量的。振动杆的强制振荡由２和３产生并保持，其振荡频率是固定的。振动杆的自振频率取决于振动杆的几何尺寸。当自振频率等于强制振荡频率时，将发生共振，此时振荡幅值最大。燃油的摩擦阻力将衰减振动杆振荡的幅度，衰减量正比于燃油粘度。而４感应电动势的下降量与衰减量成正比。图1-3-2EVT-10C型粘度传感器结构原理图_+LM23180C31数据总线控制总线地址总线AD7543BDV/I4~20mA单片机变送器电路原理图返回最近

测量线圈产生的感应电动势数据经放大器放大后送入精密的电压→频率转换器，它输出的脉冲信号频率与输入电压严格成比例，实际上LM231起模数转换作用。该脉冲信号由80C31内部定时器T0，记录单位时间内脉冲数，该数值就反应了粘度实际值。为了防止振动和干扰，在软件上采用了数字滤波等抗干扰措施。反应燃油粘度的脉冲数经AD7543BD数模转换器换成标准的4→20mA电流输出，其对应的范围就是0-50cSt。返回最近

PT100是电阻式温度传感器。利用金属材料电阻值随温度升高而增大，且线性关系良好。利用测量电桥把测温元件电阻值变化转换成电压信号，该电信号与温度成正比。测量电阻Rt是测量电桥的一个桥臂，它安装在待检测的管路中，离测量电桥较远。为补偿环境温度变化产生的误差，在实际测量电路中常把“两线制”接法改为“三线制”。第三节

VISCOCHIEF型燃油粘度控制系统三、VCU-160粘度控制器1.控制方式和过程控制方式：温度程序控制、温度定值控制、粘度定值控制作用规律：PI控制（由单片机程序实现）控制方式选择开关：DO、STOP、HFO返回本节第三节

VISCOCHIEF型燃油粘度控制系统三、VCU-160粘度控制器1.控制方式和过程控制过程：STOP→DO程序加温，直到DOTset±3℃,进入温度定值控制。

DO指示灯亮，粘度报警关返回本节第三节

VISCOCHIEF型燃油粘度控制系统三、VCU-160粘度控制器1.控制方式和过程控制过程：STOP→HFO程序加温，直到HFOTset±3℃,或DO→HFO进入粘度定值控制。稳定后，改为粘度/温度定值控制。

DO指示灯熄灭，HFO指示灯亮返回本节第三节

VISCOCHIEF型燃油粘度控制系统三、VCU-160粘度控制器1.控制方式和过程控制过程：HFO→DO粘度定值控制，降温，直到DOTset±3℃,进入温度定值控制。DO指示灯亮，HFO指示灯熄灭返回本节图1-3-6控制板电路原理图粘度温度多路开关V/F工作方式限位开关参数整定电压比较器光偶光偶双向晶闸管伺服电机接触器单稳触发器1、模拟量输入电路控制和显示所用的输入信号DG508多路转换开关在某一时刻只能选择一个通道的信号输入，由内部地址译码器决定。地址来自于8255。8255选端口的地址线A0和A1这两个输入信号用来选择3个口或控制字寄存器。常接地址总线最低位P0.1和P0.0：00选定PA端口；01选定PB端口；10选PC端口；11选定控制字寄存器端口。8031的P0.1和P0.0通过锁存器LS373与其端口选地址线相连。LS139为双2线-4地址译码器，当P2.3和P2.4输出为00时，输出12端为低电平，送至8255的片选端CS端，此时8255被选通。地址译码器的另一组译码4用于选通外部存储器。8255的PA口主要用于选择输入通道和输出控制信号，PB、PC口用于8031数据总线（p0口）和数码显示器及发光二极管之间的链接。所以：8031可以通过数据总线，经8255的PA口选择DG508的一路输入接通。被选的一路送入精密电压→频率转换器LM331，它的输出是频率，即与所加输入电压严格成正比的一串脉冲信号，然后送入8031的定时器/计数器，8031将脉冲信号转换成对应的稳定或粘度值，为控制和显示所用。2、开关量输入电路VCU-160控制器除有模拟量输入外，还有工作方式、调节阀限位开关等开关量输入。控制方式的选择开关量是通过电压比较器LM339送入8031.LM339是四电压比较器，X6.4为手动输入；X6.5为重油输入；X6.6为柴油工作方式输入。都接到各自的同相端。如：当工作方式转动DO时，X6.6为20V，LM339的A3的2端立即翻转为高电平→8031的P1.0端为高，指示外部选择为DO工作方式。调节限位阀通过输入端X6.3和X3.2经光电耦合器SFH610与8031相连。当调节阀开、关动作到极限位置时，对应的极限开关闭合，使与之对应的光电耦合器的光电隔离管导通，输出低电平，8031在工作中查询时，可检测到各开关工作状态，从而给出相应的控制输出量。3、输出控制电路主要是控制SHS蒸汽加热装置的调节阀或ＥＨＳ电加热装置的接触器，以达到控制燃油温度或粘度的目的。是按比例积分作用规律输出控制信号。４、显示电路分两路左三位显示温度，右三位显示粘度。６个发光二极管指示不同的方式：１、温度；２、粘度；３、蒸汽加热；４、电动加热；５、重油（ＨＦＯ工作方式）；６、柴油（ＤＯ工作方式）。数字由７段式发光二极管显示，７位由８０３１ｐ０端口输出的Ｄ７－Ｄ０决定（Ｄ３用于控制报警装置，送显示时始终为“０”）。ＵＬＮ２８０３驱动二极管用。5、报警电路VISCOCHIEF粘度控制系统具有多种故障和参数越限报警功能，如：电源、PTl00信号、EVT-10C信号、高温、低温、高粘、低粘等。当8031在检测或查询过程中发现故障时，通过8255接口PB0、PC3输出报警信号，经单稳态触发器LS122转换成脉冲信号，经三极管放大电路驱动继电器X，使报警灯发出闪光信号和警报器发出断续声响报警。四、控制系统管理要点1）在系统投入工作之前，要先检查燃油和加热系统有没有漏泄或损坏的情况，各阀件是否开关正确。把控制方式选择开关打到OFF位置，合上主电源（此时警报器将持续响10s，并且数码显示器上同时显示“OFF”）。观察比较实际测量值与设定值有无异常情况。一切正常后，起动低压燃油泵，然后根据燃油系统具体配置情况将控制方式开关转到DO或HFO位置进行温度或粘度定值控制。这时数码显示器上将显示出燃油温度和粘度的实际测量值，系统正式投入调节控制工作。2)EVT-10C粘度传感器的工作情况，可通过设在传感器上的电子元件箱内上边一块印刷线路板上两个发光二极管（H1和H2）的状态来检查。在拆检粘度传感器时，注意不要碰撞或弄弯振动杆，否则将影响粘度值的准确测量。3）为了人身和设备的安全，在检修时必须关掉电源。控制过程：STOP→DO程序加温，直到DOTset±3℃,进入温度（PI控制）定值控制。

DO指示灯亮，粘度报警关STOP→HFO程序加温，直到HFOTset±3℃,或DO→HFO：进入粘度定值控制。

稳定后，粘度/温度定值控制。0.5cst之内，

温度定值；超过0.5转粘度定值，记忆新的

对应温度，进行温度定值控制。VCU-160粘度控制器升温：程序控制（设定的升温速率）；DO：温度定值控；HFO：温度定值控制、粘度定值控制作用规律：PI控制（单片机程序实现）温度的变化要比粘度的变化灵敏第四节

辅锅炉的自动控制锅炉的控制包括：水位的自动控制；蒸汽压力的自动控制；点火及燃烧的时序控制；自动安全保护。第四节

辅锅炉的自动控制主锅炉：蒸汽动力船舶上用于蒸汽动力装置的锅炉。蒸发量大，蒸汽压力高，对水位和蒸汽压力不允许有较大的波动，所以其控制要求较高，常采用带有积分作用的调节器。辅锅炉：内燃机动力船舶上的锅炉。

油轮辅锅炉：加热货油，驱动甲板设备，蒸发量较大，类其工作特点似主锅炉。

货轮辅锅炉：燃油、滑油及生活用水加热，蒸发量小，蒸汽压力低，对于水位和压力的波动要求不严格，水位和压力常用双位控制。锅炉水位自动控制货轮辅锅炉水位控制常闭2常开停锅炉水位自动控制货轮辅锅炉水位控制常闭2常开开锅炉水位自动控制双位控制的概念上限下限锅炉水位自动控制锅炉水位控制的特点是存在虚假水位。（1）水中含有蒸汽（可达15%～20%），总量与锅炉的蒸发量和汽压有关；蒸发量越大，汽压越小水面下的蒸汽总容积越大；（2）过渡工况时，水位不仅受蒸发量和给水量的影响，还受水面下蒸汽容积的影响；蒸汽流量突增，汽压降低，蒸汽的饱和温度下降，水面下蒸汽比容增大造成水下蒸汽的容积增大；同时由于炉水变成过热水，将产生更多蒸汽。水位虚高。如何克服虚假水位或准确监测和控制？大型油轮辅锅炉水位控制水位控制策略（1）单冲量：仅根据水位控制给水阀开度；（2）双冲量：水位＋蒸汽流量（3）三冲量：水位＋蒸汽流量＋给水量1

23456蒸汽给水图1-4-1双冲量给水控制原理图锅炉过热器水位信号蒸汽流量信号双冲量调节器给水调节阀蒸汽流量信号其实是前馈信号水位控制策略双回路给水控制原理（1）水位控制回路（2）给水压差控制回路给水流量与给水阀开度及前后压差有关对于汽轮机给水泵组，蒸汽调节阀开度不变，排水量基本不变水位调节器给水差压调节器给水调节阀蒸汽调节阀汽轮机给水泵组过热器图1-4-2双回路给水控制原理一、锅炉水位控制的特点第四节

大型油轮辅锅炉水位自动控制2.双回路水位控制（1）水位控制回路（2）给水压差控制回路fig.1-4-2返回本节返回最近水位调节器给水差压调节器蒸汽调节阀截止阀过热器给水调节阀回路１：根据水位偏差和蒸汽流量双冲量控制给水阀开度；回路２：维持给水阀前后压差恒定的给水差压控制回路给水泵组二、某轮辅锅炉水位自动控制系统的组成fig.1-4-3P→气动计算器的气压输出A→水位调节器的气压输出B→蒸汽流量变送器的气压输出K→系统常数，此处K＝2C→仪表制造常数，本仪表为50%（0.6MPa）第四节

大型油轮辅锅炉水位自动控制返回本节1水位差压变送器：锅炉水位信号变为标准气压信号气容气阻水位调节器：比例积分气动计算器蒸汽流量变送器给水调节阀给水差压调节器给水差压变送器汽轮机给水泵组蒸汽调节阀图1-4-3锅炉水位自动控制系统原理图作用：测量被控量，并把被控量的变化量按比例的转变成标准信号，输出至调节器和显示仪表。气动标准信号：19.6KPa~98.1Kpa0.02MPa~0.1Mpa0.2kg/cm2~1.0kg/cm2三、变送器返回本节三、变送器1.气动差压变送器的结构和工作原理2.迁移原理返回本节作用：测量被控量，并把被控量的变化量按比例的转变成标准信号，输出至调节器和显示仪表。气动标准信号：0.02MPa~0.1MPa单杠杆

差压变送器气源输出6-喷嘴16-膜盒11-锁紧螺母9-主杠杆8-迁移弹簧7-档板18-紧固螺母15-正压室17-负压室14-支架12-静压误差调节螺母2-琐紧螺钉10-反馈波纹管20-量程调节支点19-底版13-密封簧片（支点）4-顶针1-气动放大器3-迁移螺钉5-顶针架（1）测量部分→把被控量变化转换为轴向推力。△p→q测＝△p·F膜1.气动差压变送器的结构和工作原理Fig.1-4-6（2）气动转换部分→把测量部分输出的轴向推力转换成标准的气压信号作为差压变送器的输出。M测＝△p·F膜·l1M反＝p出·F波·l2M测＝M反Fig.1-4-7测量部分：把被控量变化转换为轴向侧推力q。△p→q测＝△p·F膜气动差压变送器的结构和工作原理基体基座膜片C型簧片硅油硬芯单向过载保护密封圈主杠杆密封圈出轴密封弹簧（支点）Fig.1-4-6测量部分结构原理图M测＝△p·F膜·l1M反＝p出·F波·l2M测＝M反气动转换部分：把测量部分输出的轴向推力转换成标准的气压信号作为差压变送器的输出。气动差压变送器的结构和工作原理p2

p1V气源p出

l1l3l2F反

单杠杆差压变送器工作原理图Fig.1-4-7在K单中，F膜、F波和l1都是固定不变的，唯一可调的是l2。反馈波纹管上移l2↑→

K单↓、

量程

↑；

l2↓→

K单↑、

量程

↓。调零？在K单中，F膜、F波和l1都是固定不变的，唯一可调的是l2。↑反馈波纹管→l2↑→

K单↓→

量程

↑；↓反馈波纹管→l2↓→

K单↑→

量程

↓。要得到较大的量程，就必然使l2增长。为不使变送器体积过于庞大，将大量程变送器制作成双杠杆式变送器。1.气动差压变送器的结构和工作原理返回本节△p·F膜·l1＝q反·l2M测＝M反q'反·l4=p出·F波·l31.气动差压变送器的结构和工作原理（2）气动转换部分（双杠杆）Fig.1-4-8返回本节双杠杆差压变送器工作原理图气源p2

p1p出

Fig.1-4-5返回最近双杠杆差压变送器受力分析图

p出

p1p2q反量程支点q'反l4l3l2l1Fig.1-4-8返回最近（3）差压变送器调零和调量程假定⊿p的最大变化范围是0～1000mmH201.让正负压室均通大气，使⊿p=0，观察变送器输出压力是否为0.02MPa，若不是，拧动迁移（调零）弹簧，使p出=0.02MPa。2.逐渐增大正压室压力，使p出=0.1MPa，观察正压室压力是否为1000mmH20，若小于它，说明量程小了，则松开量程支点的锁紧螺母，上移支点，反之亦然。3.重新调零、调量程，直到零点和量程准确为止。1.气动差压变送器的结构和工作原理Fig.1-4-4返回本节所谓迁移，是指根据实际需要将变送器量程的起点由零迁到某一数值。迁移后，量程的起点和终点都改变，但量程不变。显然，迁移也可以调整零点。以测量锅炉水位为例说明其迁移原理。2.迁移原理Fig.1-4-9返回本节Fig.1-4-9用参考水位罐检测锅炉水位的装置水位升高，压差减少2-参考水位罐4-参考水位管6-阀箱BACC-泄放阀1-锅炉A-截止阀B-平衡阀3-测量管管口位置与锅炉最高水位一致5－差压变送器负正正负参考水位测量水位水位压差?

参考水位罐将保持与锅炉最高水位一致，即最高水位与测量管管口相平，这个固定不变的水位，叫参考水位，而测量管中的液面与锅炉的实际水位一致，叫测量水位。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△p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减少，即△p减小。反之，测量水位降低，H增大，△p增大。现在分析管3和管4哪根接在差压变送器的正压室，哪根接在负压室更合适。如果把管4接在正压室，把管3接在负压室，这时△p为正，差压变送器能正常工作。但是，随着锅炉测量水位的上升，△p减小，变送器输出信号也随之减小。这样，变送器的输出与锅炉测量水位的变化方向正好相反，显示仪表指示锅炉的水位方向也必然相反。这不符合人们的习惯，容易造成错觉。

为了解决这个问题，可把参考水位管4接到变送器的负压室，把测量水位管3接到正压室。现在变送器的输出与锅炉的测量水位的变化方向一致了，即随着侧量水位的升高，变送器正压室压力不断增加。但是，由于△p是负值，挡板远离喷嘴，这对一般差压变送器是不会有输出的，比如锅炉水位的最大变化范围是600mmH2O。当锅炉水位处于最低水位时△p=600mmH2O，本来△p＝0时，差压变送器输出p出＝0.02MPa。现在锅炉水位处于最低水位，即△p＝－600mmH2O的情况下，调整迁移弹簧把挡板拉向喷嘴，直到变送器输出p出＝0.02MPa为止。以后随着水位的上升，△p的负值减小，靠迁移弹簧的张力使挡板不断靠近喷嘴，变送器的输出不断增加。当测量水位上升到最高水位（与参考水位一致）时，△p＝0，变送器的输出p出＝0.1MPa。这就是迁移原理。在上述的例子中，把变送器的零点从△p＝0迁移到△p＝－600mmH20，这是负迁移，迁移量为－600mmH2O，变送器迁移后，量程的起点和终点均改变，但量程没有变，仍为600mmH2O。差压变送器的负迁移特性MPa0.02mmH2O600-6000负迁移0.1Fig.1-4-10返回最近MPa0.02Kg/cm2100正迁移0.164返回最近量程迁移的优点：1.适应不同应用场合的需要：例如，水位测量2.提高灵敏度：量程越小，K越大3.减小误差：(10-6)×1%=0.04<(10-0)×1%=0.1返回本节四、调节器fig.1-4-11通用正/反作用式PID调节器第四节

大型油轮辅锅炉水位自动控制返回本节返回最近放大器喷嘴浮动环比例带盘比例带调整杆积分气室积分阀微分气室微分阀四、调节器fig.1-4-12第四节

大型油轮辅锅炉水位自动控制力矩平衡原理返回本节若微分阀全开，积分阀全关，则P12=P出，P11是常数，即为纯比例调节器。四、调节器fig.1-4-12第四节

大型油轮辅锅炉水位自动控制PB的调整：比例带调整杆Ti的调整：积分阀Td的调整：微分阀返回本节实际中一般在0~90度之