《第四章船舶机仓自动控制实例第一节主机冷却水温控制完整系统》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第四章船舶机仓自动控制实例第一节主机冷却水温控制完整系统（52页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、考点1由需要外加能源的气动或电动仪表构成的自动控制系统都是间接作用式的控制系统。图4-1-1给出了用TQW型气动温度三通调节阀组成的气动温度自 动控制系统原理图，这个系统还采用了按力矩平衡原理工作的比例调节器。测量 单元、调节器和显示仪表都装在-个壳体内，是属于基地式仪表。图4-1-1用TQW型气动三通调节阀组成的冷却水温度控制系统1-温包；2-毛细管；3-测量波纹管；4-主杠杆；5-反馈波纹管；6-定值弹簧；7-放大器；8-喷嘴；9-挡板；10-气缸；11-活塞；12-弹簧；13-转阀；14-三通阀；矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。系统的测量单元是温包1,它是由不锈钢材料制成的，里面充注膨胀系数较大。
2、沸点较低的易挥发性的液体。利用温包内介质压力随温度而变化的性质，来反映冷却水温度的实际值。温包内压力的变化经紫铜管接入测量波纹管3。比例调节器是由主杠杆4,及作用于主杠杆4上的测量波纹管3、反馈波纹管5、定值弹 簧6、喷嘴8、挡板9及气动功率放大器7等部分组成。由小气缸10、活塞11、三通 阀14组成执行机构。 聞創沟燴鐺險爱氇谴净。当系统处于平衡状态时，作用于主杠杆 4上的测量力（温包输出的压力信号 与测量波纹管有效面积的乘积）对支点18产生的测量力矩，与作用主杠杆4上反馈 波纹管5的反馈力对支点18产生的反馈力矩及定值弹簧6的张力对支点18所产生 的力矩相平衡，主杠杆4稳定不动，挡板与喷嘴
3、之间的开度不变，气动功率放大 器7输出一个不变的稳定气压信号，三通调节阀中的转阀13的位置固定不变。这样通冷却器管口和旁通管口的开度不变，冷却水温度稳定在给定值上。残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。当系统受到扰动（如柴油机负荷突然增大），冷却水出口管路的水温会升高 （温包是插在冷却水出口管路中），温包I内的介质汽化加强，通过毛细软管2使 测量波纹管3内的压力升高，主杠杆4将绕支点18逆时针方向转动。固定在杠杆左 端的喷嘴8将离开挡板9,其背压降低，于是气动功率放大器输出压力信号减小（测量信号增大，输出信号减小的调节器叫反作用式调节器）。小气缸10中的活塞11在弹簧作用下向上移动，拉动转阀13逆时针方向转动
4、，开大通冷却器的管口， 关小旁通管口，即经冷却器的冷却水流量增大，旁通水量减少，使冷却水温度降 低，并逐渐向给定值方向恢复。与此同时，调节器的输出直接送人反馈波纹管5, 使其压力降低，波纹管收缩，将使主杠杆 4绕支点18顺时针方向转动，这就限制 了挡板离开喷嘴，这一动作与测量信号的动作方向相反， 故称为负反馈。当放大 器输出压力减小到使反馈力矩与测量力矩相等 （由于挡板开度变化量极小，故 定值弹簧的弹性力矩可忽略不计 ）时，整个系统就会处于一个新的平衡状态。 酽锕极額閉镇桧猪訣锥。考点21. TQW型气动温度三通调节阀的给定值，是通过调整定值弹簧的预紧力来实现的。 例如要提高给定值， 可增大定
5、值弹簧预紧力， 使挡板能靠近一点喷 嘴；反之，要降低给定值，可扭松定值弹簧预紧力。 彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。2 调整TQW型气动温度三通调节阀比例作用强弱是通过左右移动反馈波纹 管，改变负反馈强度来实现的。 松开反馈波纹管的锁紧螺母， 沿主杠杆左移波纹 管，负反馈作用强，比例作用弱，即比例带 P驮。反之，右移反馈波纹管，比例 作用强，比例带PB、。謀养抟箧飆鐸怼类蒋薔。3 系统运行过程中，若发现冷却水温度不可控制地升高时，故障的最大可 能性是测量波纹管或其压力传输管路发生漏泄， 若发现冷却水温度不可控制地降 低时，故障的最大可能性是喷嘴挡板机构或放大器的恒节流孔堵塞。 若冷却水温 度不可控制地随
6、柴油机负荷的变化而变化，故障的原因常使活塞卡牢在气缸中。 厦礴恳蹒骈時盡继價骚。考点31. MR-H型电动气缸冷却水温度自动控制系统的组成MR- U型电动冷却水温度控制系统，采用基地式电动仪表，能实现比例微分 控制作用，该系统的组成和工作过程如图 4-1-2 所示。它是由 1.电动调节器、 2. 接触器箱、 3限位开关、 4. 过载保护继电器、 5.三相交流伺服电机、 6.三通调节 阀等部分组成，并且还需要外加电源。 茕桢广鳓鯡选块网羈泪。MR- U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， 并安装在机舱的机控室内。 它的测量单元是热敏 电阻T8
7、02 ；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呈线性关 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俞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SW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SW断续闭合。鹅娅尽損鹤惨歷茏鴛賴。执行机构是一个三相交流
8、伺服电机 M在它的轴上经减速传动装置带动两个 互成90度的平板阀。 一个阀控制旁通淡水量； 另一个阀控制淡水经过冷却器的流 量。当SW断续闭合时，伺服电机M各断续地正向（从操作手轮侧向电机方向看为 逆时针）转动，关小旁通阀，开大经冷却器的淡水阀，使冷却水温度降低。当SW 断续闭合时，伺服电机M各断续反向（顺时针）转动，使冷却水温度升高。这样， 可保证冷却水温度稳定在给定值或给定值附近。 当冷却水温度测量值等于或接近 给定值时，调节器无输出，减少”和 增加”输出接触器均断电。SW和SW组合开关均断开，电机M亭转。三通调节阀的开度不变。 籟丛妈羥为贍债蛏练淨。指示悦去I塔抓AC盍出nJinMRIl
9、 型.调节器II限位幵黄二遍阀图4-1-2 MR- U型电动冷却水温度控制原理图在 减少输出接触器”SW和 增加输出接触器” SW的电路中串联了一个限位 开关川和一个过载保护继电器W控制的开关 S3。若某些故障使伺服电机M电流过 大时，过载保护继电器动作，使开关 S3断开。接触器SW和SW断电，其相应的组 合开关断开，切断电机M电源，保护电机不会因过热而烧坏。限位开关川在一般 情况下，其触头是合于A，当电机M带动三通调节阀中的平板阀转到接近极限位置 时，触头A断开，使接触器SW和SW断电，切断电机M电源，防止平板阀卡紧在极 端位置，使电机M回行时动作不灵敏，或因起动电流过大而引起过热。在接触器
10、 SW和SW的通电回路中，分别串联了 SW和SW的常闭触头S2和Sri,其作用是互相连 锁，防止接触器SW和SW同时通电。預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。2 .工作原理图4-1-3中的MR板是输入电路和指示电路板。(1) 输入电路输入电路的作用是，将气缸冷却水温度的测量值与给定值相比较，输出一个偏差值&。它是由测温元件T802型热敏电阻、给定值调整电位器W和运算放大器TU 1等元件组成。T802型热敏电阻插在柴油机冷却水进口管路中，它的两端经外部接 线端2和3接在MR板上的12端和6端，假定假定RR、艮和T82,则A点电位Ua为渗 釤呛俨匀谔鱉调硯錦。R2 T802R (R2/T802)R-i R2T8
11、02R216V(R1 R2)热敏电阻具有负的温度系数，即温度升高时其电阻值减小。在20 C时，它的电阻 值是802Q，显然，当冷却水温度升高时，由于T802阻值减小使A点电位U降低。当 冷却水温度从0C变化到100C时，对应的U值将从3.5 V变化到1.48 V U经电阻 R送至运算放大器TUi的反相端。UB相当于冷却水温度处在给定值时所对应的电位 信号。它是经艮、R和电位器W分压得到的。并经 艮和R分压送至TUi的同相端。 调整电位器W,可调整UB值，即可调整冷却水温度的给定值，Ci和C是滤波电容， 滤掉两个输入端的交流干扰信号。显然，TUi是一个差动输入运算放大器。假定选取R/ R = R
12、/艮，其输出端Ui5电位为铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。U 15(U B -U a)R3式中，（UB U）就是冷却水温度的偏差值。当冷却水温度高于给定值时UB Ua，U5为正极性电位值；当冷却水温度低于给定值时，ub vUa，5是负极性电位值。可见，TUi的输出U5表示了冷却水温度的偏差值的大小和方向，并送至比例 微分控制电路MR板。在TUi的反馈回路中，并联了一个电容 C6,它相当于在TUi 的比例运算环节中串联一个惯性环节， 其作用是防止电路振荡，提高电路的稳定 性。一般G值较小，否则TUi的输出对冷却水温度的变化就不灵敏了。擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。（2）指示电路指示电路的作用是显示冷却水温度的测量
13、值和给定值。它是由运算放大器TU 2、晶体管Ti、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0i mA它所对应的温度是0I00C。表头G的刻度已改为温度刻度。贓 熱俣阃歲匱阊邺镓騷。对温度表（电流表）刖进行调零和调量程。W是调零电位器。在表头G调 零前要把U调准，即冷却水温度为0C时，ua =3.5 V。调量程是通过调整电位器 W来实现的。在TU2同相端加一个i.48 V电位信号（相当于冷却水温度为I00C）， 观察温度表G的读数是否是I00C。坛搏乡囂忏蒌鍥铃氈淚。（3）比例微分控制电路比例微分控制电路如图4-I-3中MR板所示。它是由微分运算放大器TUi、比 例
14、运算放大器TU2、综合运算放大器TU3等部分组成。由输入电路送来的偏差信号 Ui5经阻容滤波得到UB，UB就表示为冷却水温度的偏差值，并分别送 TUi和TU2的反 相端。其反馈回路的电容C3和C4与MR板的电容C6作用相同，不再分析。蜡變黲癟報伥 铉锚鈰赘。对微分运算放大器TUi来说，UB经输入电容C2和电阻R接在TUi的反相端，其 反馈回路是TUi的输出U6经电位器翊口电阻F8分压再经反馈电阻R接在TUi的反 相端。根据运算放大器反相输入时，输入电流与反馈电流数值相等方向相反的原 理，若把电阻 艮短接 （令艮=0 ），贝U買鯛鴯譖昙膚遙闫撷凄。C2 dURjW.R5dt(Rj W2) C2d
15、UdUdtdt这是一个理想微分环节，Td =R (1 + W/R) C2若在输入回路中，加进电阻相当于在上述的理想微分环节中，串联一个惯性环节。这样TUi运算放大器就构成了一个实际微分电路，该电路输出电位的极性 U6与输入电位UB相反。綾镝 鯛駕櫬鹕踪韦辚糴。TU 2是比例运算放大器，其输出与输入的关系为Rb Wu LB/R = U6/ (艮 + W) ； 4= 巳TU 3是综合运算放大器，实际上它是一个加法器。微分运算放大器 TUi的输出 L6与比例运算放大器TU2的输出U 曲接在TU3的反相端。TU3的输出U5是与U Q 与U6之和成比例。在电路中，若使 民%则U5为驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦。dU BU5 二 K(Ub Td J)dtRi2 Re Wk 二式中，R9R4(其中，令R = Ri0 )是比例微分控制作用的比例放大倍数。调整vw整定比例带ZUR4 R5R6WiC2是比例微分控制作用的微分时间，调整W可整定微分时间。猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑。TU 3输出U5电位的极性与该电路板输入电位UB的极性是相同的。冷却水温度等 于给定值时，UB=0，TU3输出U5=0;冷却水温度高于给定值，UB为正极性电位，U5 也为正极性；若冷却水温度低于给定值，则
