NAKAKITA调节器故障处理及管理要点1

/NAKAKITA调节器故障处理与管理要点[内容提要]介绍NAKAKITA调节器固二种不同原因引起其输出振荡的不同处理，提出经验法整定比例带、积分时间与微分时间的步骤和日常管理要点。关键词：调节器参数整定管理要点振荡处理0引子自动控制装置，因其工作可靠、管理方便，在现代船舶燃油温度和粘度控制、冷却水温度控制、锅炉压力与水位控制等自动控制系统中应用广泛，已成为船舶动力装置的重要组成部分，在很大程度上改善船员的工作条件，减低劳动强度。但是，自动控制器一旦出现故障，就带来极大不便，甚至不能满足无人机舱的条件，管好用好自动控制装置，对提高动力装置的可靠性、安全性和经济性(减低船舶营运成本)，改善船员工作条件，提高船舶管理水平等，都具有十分重要的意义。要保证自动控制装置的稳定性和可靠性，降低故障率，关键是靠平时正确有效的管理、使用和维护，修理只是一种辅助的补救措施。NAKAKITA品牌的PID型调节器，是应用较多的一种。现将本人管理该型调节器的体会，以与近年来遇到的输出振荡、被控参数振荡等故障的处理，写出来与大家交流。1原理简介PID型调节器，P是比例带调节；I是积分调节；D是微分调节。NAKAKITA品牌PID型调节器的工作原理，是位移平衡。给定值，通过转动给定值调整旋钮凋节。调节器上有三个调整盘，分别用来调整比例带P、积分时间Ti和微分时间Td。以燃油粘度控制为例。其结构原理如图1所示。(1)平衡状态测量值与给定值相等，黑色测量指针与红色给定指针重合。此时喷嘴挡板之间的开度不变，比例波纹管、微分气室与积分气室压力都相等并等于调节器的输出压力，调节器有一个稳定的输出。(2）系统受到扰动燃油粘度测量值离开给定值(偏差，以粘度增大为例)，会引起下列变化。①差压变送器将输出一个与之成比例的增大的气压信号，经控制板送入弹簧管。②弹簧管张开，GH杆经FG杆推动向上。HEN杆和HED杆均以E为轴逆时针转动．一方面，使NM杆右移，黑色测量指针绕轴Q'向粘度增大方向转动；另一方面，D点右移使AC杆绕C轴逆时针转动，令BO'杆右移，OO'杆以O为支点顺时针转动，挡板离开喷嘴，喷嘴背压下降，经气动功率放大器使调节器输出压力降低(这是反作用式调节器)：③这一降低的压力信号：·一路送人气关式蒸汽调节阀，开大调节阀使燃油粘度降下来。·另一路与微分气室中的波纹管相通，波纹管收缩，波纹管外面气室压力略有降低．则比例波纹管压力略有降低，OO'杆略下移，使挡板略微靠近喷嘴．这一负反馈很弱，不足以抵制挡板继续离开喷嘴，但调节器输出压力会降低较大，调节阀的开度较大。这是调节器的微分输出。·而微分气室的压力，又经微分阀与调节器的输出相通，其压力不断下降，负反馈作用不断增强，挡板逐渐靠近喷嘴，调节器输出压力信号不断增大。这是微分的消失过程。与测量信号使挡板离开喷嘴的位移量与负反馈信号使挡板靠近喷嘴的位移量相平衡时，微分输出就消失在比例输出上。·积分波纹管压力，经积分阀不断放气而降低，使挡板离开喷嘴又远一点。这一附加正反馈，消除静态偏差，最终使黑色测量指针与红色设定指针重合，系统达到新的平衡状态。2故障与处理调节器的输出不稳定，执行机构动作频繁，被控参数振荡，甚至超出正常范围，除气路被污染导致的不畅甚至堵塞外，主要原时往往有以下二种，处理方法也大不相同。2.l测量(黑色)指针转动支点处孔和销子磨损(1)直观现象指针与其转动轴销之间有较大空隙，严重时测量指针转动轴销磨断，调节器不能工作。(2)原因：调节器长期处于振动较大的场所。本人在HTH轮上曾见到二个损坏的调节器，都是因安装位置环境振动过大，磨断了测量指针转动轴。(3)特点：双针压力表输出压力指针与执行机构的动作频率较高。(4)后果：导致其小幅振动，引起调节器的输出值的振荡，执行机构频繁动作。(5)解决方法·将调节器就近移位至振动较小的合适位置。·调节器的输出管上，尽量靠近调节器的位置(因为调节器到执行机构的空气管长度往往有一米左右，节流阀和其后的这段空气管就可以视为一个定容气室，在气路中的压力变化有惯性作用)，加装一个节流阀，开度调节到恰当值——先开大节流阀，然后慢慢关小节流阀并观察执行机构的振动情况，直到振动刚刚消除为止；最后固定以防止松动。该方法经XJP轮的主机滑油温度调节器和FYH轮的主机缸套水温度调节器等多次使用，都达到了预期的效果。·若指针的销子已被磨断，将一段直径与指针孔相当的铁丝代替指针销。方法是，铁丝的一端在指针销对应的位置折成直角代替指针销，另一端用尖嘴钳弯一个小圆环，利用位于调节器左上角的螺钉固定好即可，非常简单实用。HTH轮上用这一方法修理，只用五分钟时间，成本为零，节省了上万元的备件费。2．2调节器的参数设定不当调节器的参数，包括比例带PB、积分时间Ti、微分时间Td等不当，必然引起被控参数振荡。(1)特点，是调节器输出压力振荡频率较低。(2)原因，可能有：·初始设定不当；·调节不当，或不经意中改变了设定；·振动，等、(3)解决方法，是整定调节器参数。参数整定方法多种多样。船舶常用经验法(又称现场凑试法)，即通过改变给定值对控制系统施加一个扰动，现场观察判断控制过程曲线形状，反复调整凑试比例带PB、积分时间Ti微分时间Td等，直到控制质量符合要求为止。(4)经验法整定调节器参数的步骤①切除调节器的积分和微分作用，即将积分时间Ti调到最大值，微分时间Td调到最小值，先凑试整定纯比例控制作用的PB。②加入积分作用，反复凑试出PB和Ti的最佳值。在加入积分作用时，PB应适当加大一点，使稳定性不会下降，⑧最后再加进微分作用，进一步凑试。同样因微分作用有抵制偏差变化的能力，所以加进微分作用后，要将整定好的PB和Ti减小一点再凑试。④直到PB、Ti、Td都达到满意值。(5)经验法整定调节器参数的注意事项经验法整定参数，往往需要反复凑试，费时较多为缩短整定时间，应注意以下几点：·据不同的控制对象的特性确定初始的参数，使确定值尽可能接近理想值(参照表1）可大大减少凑试次数。表1经验法整定参数范围·根据各参数变化对系统影响的效果不同，确定该参数应调大还是调小，做到有的放矢(参照表二）。若PB过大或Ti过大，会引起被控参数变化缓慢，不能尽快达到稳定值；若PB过小、Ti过短或Td过长，会引起振荡过程衰减得太慢或不衰减、表2各参数变化对控制系统的影响效果·除了整定调节器的参数，还要考虑并检查影响被控参数的其他因素。例如执行机构(调节阀)传动部分的间隙，温度控制系统中蒸汽压力的波动等，都会使被控参数出现波动振荡这时就不能只注意整定调解器参数，还要检查与调校其他仪表和环节。3管理要点只有按照管理要点去使用、管理和维护，才能保证自动控制装置的稳定性和可靠性，降低故障率。(1)注意调节器整定旋钮的状态NAKAKITA调节器的比例带PB、积分时间Ti和微分时间Td，系统投入工作前已整定好，工作过程中切不可轻易转动这三个旋钮。否则，调节器的特性参数离开最佳值后，控制系统的工作就会不正常。(2)尽量保证气源纯净气动仪表要求用无尘、无油、无水的干燥空气。·空气瓶定时放残：·保持控制空气干燥器正常运转：·NAKAKITA调节器气源经常放残(减压阀底部有一个放残阀)。(3)定期按压疏通按钮打开NAKAKITA调节器的门，右侧有一个标有“ORIFICECLEANl