机舱辅助自动控制系统课件

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1、第三章 机舱辅助自动控制系统,第一节 柴油机冷却水温度自动控制系统 柴油机在运行时，气缸套和气缸盖都需要用淡水来冷却，把冷却用的淡水温度自动控制在给定值或给定值附近。 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，然后进入柴油机气缸的冷却空间。如果冷却水温度高于给定值，应减少不经冷却器的旁通水量，增大经冷却器的水量，使冷却水温度降回到给定值。,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,控制方案：1、控制冷却水进口温度

2、的方法 2、控制冷却水出口温度的方法,一、直接作用式冷却水温度控制系统,1、WALTON恒温阀结构和工作原理 WALTON恒温阀又称石腊式调节阀。 组成：阀体、传动机构、滑板和感温盒。 工作原理：感温盒内充有石腊混合液作为感温介质， 利用石腊混合液的体积随温度变化的性质，用体积膨 胀产生的作用力来推动执行机构，改变滑板的位置来 控制冷却水的温度。 给定值的调整：通过改变滑板的初始位置来实现。 转动指针可改变滑板5的初始位置，即可改变给定值。 对恒温阀进行手动控制时，也是通过转动这个指针， 改变滑板5的位置来实现的。,2、管理和维护要点 （1）安装时，注意管道对中，上紧连接法兰螺栓时，用力要均匀

3、，以避免阀体产生变形，造成滑板5卡阻使阀动作失灵。 （2）在运行期间，每隔3 000 h要对阀的内部进行一次检查和清洗，防止污物卡住滑板。拆装时，要将前端盖和整个内部部件一起拉出，不得将感温盒和传动机构拆开。装复时，上紧前端盖螺栓后，要通过手操指针来回转动几次。若无异常现象，再把指针转至正常运行的位置上。 （3）在运行过程中，若发现冷却水温度不可控制地升高时，首先要检查恒温阀，看是否因其出故障所致。检查方法是，将通往冷却器的管口手动全开，旁通管口全关。过数分钟后，如果冷却水温度下降，说明恒温阀有故障，较大的可能性是感温盒中的石腊混合液漏泄。若温度仍不下降，说明不是恒温阀的问题，应另找原因。若发

4、现冷却水温度不可控制地降低时，故障的最大可能性是，弹簧3发生断裂或滑板5卡在冷却器的管口开的较大位置。,二、MR型电动冷却水温度控制系统,（一）系统的组成及工作原理 组成： MR型调节器、开关组、限位开关、过载保护继电器、三相交流伺服电机、三通阀、淡水冷却器。 MR-型电动调节器是基地式仪表，它把测量、显示、调节各单元及相应的开关元件组装在一个控制箱内，并安装在机舱的集控室内。 它的测量单元是热敏电阻T802；插在气缸冷却水进口管路中，其电阻值与冷却水温度的变化成线性关系，经分压器分配，就把冷却水温度的变化，成比例地转换成电压信号。这个表示冷却水温度测量值的电压信号，与由电位器调定的代表冷却水

5、温度给定值的电压信号相比较，得到偏差值。,这个偏差值经比例微分作用输出一个连续变化的控制信号送到脉冲宽度调制器，脉冲宽度调制器把PD输出的连续变化的控制信号调制成脉冲信号。若冷却水温度高于给定值，脉冲信号使“减少输出接触器”断续通电，组合开关SW1断续闭合。若冷却水温度低于给定值，其脉冲信号使“增加输出接触器”断续通电，组合开关SW2断续闭合。,保护环节：连锁触点、限位开关、过载保护继电器。 连锁触点的作用：防止“增加”和“减少”输出继 电器同时通电。 限位开关的作用：防止平板阀卡紧在极端位置。 过载保护继电器的作用：防止电机因电流过大而烧 毁。,（二）MR-型电动调节器的电路组成及原理,电动

6、调节器电路由六块印刷电路板组成： MRB板，输入与指示电路 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、电源电路,电源电路包括主电源电路和稳压电源电路。图中MRP板是主电路；MRS板是稳压电源电路。 220 V交流主电源由外部接线端8和9接至主电源电路MRP的1端和17端，合上主电源开关SW1，220 V交流电经保险丝F1和2由MRP板上的4端和16端送至稳压电源板MRS中的变压器的初级绕组；另一路经“手动一自动”选择开关由接线端8和15，或由接线端11送至继电器和开关装置板MRK。作为“减少输出接触器”

7、和“增加输出接触器”的工作电源。,MRS板上变压器初级绕组输入的是220 V交流电源，两组次级绕组均输出21 V交流电压。该交流电压各自经二极管桥式整流电路、阻容滤波电路和稳压器，得到两个上正下负的16 V直流电压。 将上面稳压器输出的负极与下面稳压器输出的正极短接并接地。这样，就得到对地为+16 V、0 V、和-16 V的电压，并分别经MRS板上的接线端1、2、3送到各印刷电路板的接线端2、6和18，作为各印刷电路板工作电源。,MR型温度调节器的电路,2、输入电路与指示电路（MRB板） 1）输入电路 热敏电阻T802具有负的温度系数，即温度升高时其电阻值减小。在20时，它的电阻值是802，显

8、然，当冷却水温度升高时，由于T802阻值减小使A点电位UA降低。当冷却水温度从0变化到100时，对应的UA值将从3.5 V变化到1.48 V。 测量值：UA 给定值：UB 偏差值：U15= R7/R3（UB UA）= K（UB UA） 冷却水温度 热敏电阻值 UA 冷却水温度等于给定值：U15=0 冷却水温度高于给定值：U150，为正值 冷却水温度低于给定值：U150，为负值,2）指示电路,指示电路的作用是显示冷却水温度的测量值和给定值。它是由运算放大器、晶体管、反馈电阻和电位器、电流表（温度表）G等元件组成。电流表G的满量程是01mA，它所对应的温度是0100。表头G的刻度已改为温度刻度。

9、冷却水温度给定值调整 电位器W1电阻值减小， UB 减小，给定值增大。 调零点、调量程 调零点：通过电位器W2，改变 三极管T1的发射极电压。 调量程：通过电位器W3，改变 三极管T1的发射极电阻值。,TU1,TU2,-16V,+16V,+16V,+16V,R1,R2,R4,R5,W1,R3,C1,R7,C6,R6,R8,C2,R10,R11,R12,W2,W3,R13,T1,G,+,_,_,+,T802,SW1,SW2,R9,C3,图4-1-3a,A,B,15,10,MRB板，输入与指示电路,3、比例微分控制电路（MRV板） 工作原理 比例微分控制电路由实际微分运算放大器，比例运算 放大器和

10、加法器组成。当冷却水温度高于给定值时，调 节器电路板MRB输出的电压U15为正极性，MRV输出的 电压U5也为正极性。 比例带PB的调整 比例带PB调整是通过调整电位器W1实现， W1 PB（K），比例作用增强，稳定性下降。 微分时间Td的调整 微分时间Td的调整是通过调整电位器W2实现， W2 Td ， 微分作用增强。,C5,TU1,+,_,TU2,+,_,R12,R8,R10,W2,R9,R11,R6,C4,R3,R2,R5,C3,C2,R1,C1,R14,R4,R7,W1,5,14,15,MRV板，比例微分控制电路,图4-1-3b,B,4、脉冲宽度调制电路（MRD板） 工作原理： 不灵敏

11、区的调整： 是通过调整W2，改变运算放大器TU1和TU2的同相端 电压实现。对这两个电压的要求：TU1同相端为较小的正电 压，TU2同相端为绝对值较小的负电压。 W2同相端电压，不灵敏区。 若把不灵敏区调得过大，会使控制系统的稳态偏差太大。 若把不灵敏区调得过小，会使电机转动频繁。 脉冲宽度的调整： 是通过调整充放电电阻值W1实现。调小W1，则脉冲宽 度变窄，电机转动时间缩短，停转时间延长，系统稳定性提 高。,TU1,+,_,TU2,+,_,10,9,R11,R13,D7,D8,T1,T2,R10,R12,D6,D5,R8,R9,D3,D4,D1,D2,R5,R6,R2,R3,W2,R4,R7

12、,C2,C1,R1,C3,W1,MRD板，脉冲宽度调制电路,图4-1-3c,5,-16V,-16V,+16V,5、继电器和开关电路（MRK板）,自动控制时，由中间继电器来控制“减少输出继电器”或 “增加输出继电器”的通电或断电。 手动操作时，由手操开关 SW1来控制“减少输出继电器” 或“增加输出继电器”的通电或断电。 若冷却水温高于给定值，且超过了不灵敏区，则“增加” 和“减少”输出继电器通断电状态及执行电机M转动方向分别 为：“减少输出继电器”断续通电，旁通阀关小的方向。,Re2,Re1,D1,D2,Sr2,Sr1,L1,L2,R4,R3,R1,R2,C1,C2,SW1,手动自动 选择开关

13、 SW2,SW,+16V,-16V,0V,F1,F2,D2,C1,增加输出继电器,减少输出继电器,9 中间继电器,220V,+16V,MRK板， MRP板,图4-1-3d,10,D1,（三）控制系统的管理,MR-型调节器正面面板的布置如图所示，它是由一个温度表A和五块插板组成的。 插板B是MRB板，旋钮1是MRB板上的电位器W1，用来整定给定值。按钮2是MRB板上的转换开关SW2，拔出按钮，温度表A指示冷却水温度的测量值，按下按钮，温度表A可指示冷却水温度的给定值。 插板C是MRV板。上面的两个旋钮3和4是MRV板上的电位器W2和W1，旋钮3是MRV板上的电位器W2，用来整定微分时间。旋钮4是

14、MRV板上的电位器W1用来整定比例带。 插板D是MRD板。旋钮5是MRD板上的电位器W2，用来调整TU1和TU2的不灵敏区。旋钮6是MRD板上的电位器W1，用来调整脉冲宽度。,1、控制系统投入工作的操作,先把开关13扳到右面位置，接通主电源，电源指示灯14亮。若不亮，可拔出保险丝10和11，更换烧坏的保险丝。电源正常后，按下按钮2，转动旋钮1，使温度表A指示在给定值上。再把按钮拔出，让温度表A指示冷却水温度的测量值，把开关12扳到左面位置，手操开关9将冷却水温度调节到给定值附近。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，自动控制系统就可投入工作。,2、参数调整,控制系统安装以后，

15、调节器的比例带PB、微分时间Td和脉冲宽度调整旋钮不要轻易转动。确实发现动态过程不理想（观察温度表指针向给定值方向恢复很快，或指针波动较大），可适当调整比例带、微分时间或脉冲宽度，但每次调整量要小。每调整一次都要认真观察温度表指针变化情况，直到调好为止。,3、故障处理,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