第一章 反饋控制系統(tǒng)實(shí)例

章反饋控制系統(tǒng)實(shí)例

節(jié)VAF型燃油粘度控制系統(tǒng)節(jié)VISCOCHIEF型燃油粘度控制系統(tǒng)節(jié)大型油輪輔鍋爐水位自動控制節(jié)大型油輪輔鍋爐蒸汽壓力自動控制節(jié)柴油機(jī)汽缸冷卻水溫度自動控制系統(tǒng)返回目錄2021/6/271圖1-1-1汽缸冷卻水溫度控制原理冷卻器M調(diào)節(jié)器冷卻器M調(diào)節(jié)器主機(jī)主機(jī)三通調(diào)節(jié)閥三通調(diào)節(jié)閥執(zhí)行電機(jī)執(zhí)行電機(jī)感溫元件感溫元件第一節(jié)柴油機(jī)冷卻水溫度控制系統(tǒng)返回本章2021/6/272泵主機(jī)冷卻器膨脹水柜直接作用式冷卻水溫度控制返回本節(jié)2021/6/273MR-Ⅱ型電動冷卻水溫度控制系統(tǒng)一、控制系統(tǒng)的組成及工作過程圖1-1-2二、電源電路及繼電器開關(guān)電路三、輸入電路和指示電路四、PD控制電路五、脈沖寬度調(diào)制電路六、管理要點(diǎn)圖1-1-3d圖1-1-3a圖1-1-3b圖1-1-3c返回本節(jié)2021/6/274圖1-1-2組成調(diào)節(jié)器開關(guān)組限位開關(guān)過載保護(hù)三相伺服馬達(dá)三通閥返回最近2021/6/275MR-Ⅱ型調(diào)節(jié)器MR-Ⅱ型調(diào)節(jié)器是電動基地式儀表，它把測量、顯示、調(diào)節(jié)等各個(gè)單元及相關(guān)附件均組裝在一個(gè)控制盒內(nèi)，設(shè)置在集中控制室。控制盒的組成：1. MRB板，輸入與指示電路2. MRV板，比例微分控制電路3. MRD板，脈沖寬度調(diào)制電路4. MRK板，繼電器和開并裝置5. MRP板，主電源電路6.MRS板，穩(wěn)壓電源電路圖1-1-4返回本節(jié)2021/6/276圖1-1-4返回最近2021/6/277Re2Re1D1D2Sr1Sr2L1L2R3R4R1R2C1C2SW1SW2SW+16V-16V0VF1F2D1C1增溫降溫降溫增溫220V+16VMRP板，主電源電路圖1-1-3d返回最近2021/6/278TU1TU2-16V+16V+16V+16VR1R2R4R5W1R3C1R7C4R6R8C2R10R11R12W2W3R13T1G+__+T802SW1SW2R9C7MRB板，輸入與指示電路圖1-1-3aAB1510返回最近2021/6/279TU1+_TU2+_降溫增溫R11R13D7D8T2T1R10R12D6D5R8R9D3D4D1D2R5R6R2R3W2R4R7C2C1R1C3W1MRD板，脈沖寬度調(diào)制電路圖1-1-3c5-16V-16V+16V返回最近2021/6/2710C4TU1+_TU2+_TU3+_R13R8R10W2R9R11R6C4R3R2R5C3C2R1C1R14R4R7W151415MRV板，比例微分控制電路圖1-1-3b返回最近2021/6/2711TU1+_TU2+_降溫增溫R11R13D7D8T2T1R10R12D6D5R8R9D3D4D1D2R5R6R2R3W2R4R7C2C1R1C3W1MRD板，脈沖寬度調(diào)制電路圖1-1-3c5-16V-16V+16V返回最近2021/6/2712TU1+_TU2+_降溫增溫R11R13D7D8T2T1R10R12D6D5R8R9D3D4D1D2R5R6R2R3W2R4R7C2C1R1C3W1MRD板，脈沖寬度調(diào)制電路圖1-1-3c5-16V-16V+16V返回最近2021/6/2713管理要點(diǎn)1.面板功能2.投入使用3.故障排除通則4.參數(shù)調(diào)整返回本節(jié)2021/6/2714第二節(jié)VAF型燃油粘度控制系統(tǒng)目標(biāo)：控制柴油機(jī)燃油的粘度，使之保持在最佳噴射粘度值上。原理：燃油的粘度隨溫度增加而下降。方法：改變?nèi)加偷募訜岢潭?。船舶柴油機(jī)，尤其是主機(jī)，通常燃用重油。重油的粘度較大，為便于燃油的輸送和霧化，必須對燃油進(jìn)行加熱，并使其粘度值維持在設(shè)定范圍內(nèi)。返回本章2021/6/2715第二節(jié)VAF型燃油粘度控制系統(tǒng)常用燃油粘度控制系統(tǒng)：（1）VAF型燃油粘度控制系統(tǒng)；（2）NAKAKITA型燃油粘度控制系統(tǒng)；（3）VISCOCHIEF型燃油粘度控制系統(tǒng)（單片機(jī)控制）。返回本節(jié)2021/6/2716第二節(jié)VAF型燃油粘度控制系統(tǒng)一、VAF型燃油粘度控制系統(tǒng)的組成fig.1-2-1二、測粘計(jì)fig.1-2-2三、差壓變送器fig.1-2-3四、調(diào)節(jié)器五、氣動調(diào)節(jié)閥fig.1-2-6六、控制系統(tǒng)常見故障分析及管理要點(diǎn)返回本節(jié)2021/6/2717返回最近2021/6/2718返回最近2021/6/2719返回最近2021/6/2720返回最近2021/6/2721第二節(jié)VAF型燃油粘度控制系統(tǒng)四、調(diào)節(jié)器立體圖fig.1-2-4

簡圖桿系表盤

PB和Ti的調(diào)整正作用式與反作用式調(diào)節(jié)器與調(diào)節(jié)閥作用形式的配合手－自動切換返回本節(jié)2021/6/2722返回最近2021/6/2723第二節(jié)VAF型燃油粘度控制系統(tǒng)比例帶調(diào)整方法：比例帶調(diào)整盤上M點(diǎn)的位置逆時(shí)針→負(fù)反饋↑→比例帶↑順時(shí)針→負(fù)反饋↓→比例帶↓積分時(shí)間調(diào)整方法：積分閥開大→Ti↓

積分閥關(guān)小→Ti↑返回本節(jié)2021/6/2724調(diào)節(jié)器桿系返回最近2021/6/2725調(diào)節(jié)器表盤返回最近2021/6/2726正作用與反作用正作用式調(diào)節(jié)器：當(dāng)測量輸入增加時(shí)，輸出也增加反作用式調(diào)節(jié)器：當(dāng)測量輸入增加時(shí)，輸出減少。正作用式→反作用式：（1）噴嘴旋轉(zhuǎn)90℃（2）M點(diǎn)由左上角→右上角返回本節(jié)2021/6/2727調(diào)節(jié)器與調(diào)節(jié)閥作用形式的配合正作用式調(diào)節(jié)器與氣開式調(diào)節(jié)閥反作用式調(diào)節(jié)器與氣關(guān)式調(diào)節(jié)閥（優(yōu)選）返回本節(jié)2021/6/2728第三節(jié)

VISCOCHIEF型燃油粘度控制系統(tǒng)一、控制系統(tǒng)的組成、功能及特點(diǎn)二、測量單元三、VCU－160粘度控制器返回本章2021/6/2729第三節(jié)

VISCOCHIEF型燃油粘度控制系統(tǒng)一、控制系統(tǒng)的組成、功能及特點(diǎn)Fig.1-3-1特點(diǎn)：P22返回本節(jié)2021/6/2730返回最近2021/6/2731第三節(jié)

VISCOCHIEF型燃油粘度控制系統(tǒng)二、測量單元Fig.1-3-21.EVT-10C粘度傳感器2.PT100溫度傳感器Fig.1-3-4粘度傳感器單片機(jī)變送器Fig.1-3-3返回本節(jié)2021/6/2732返回最近2021/6/2733返回最近2021/6/2734返回最近2021/6/2735第三節(jié)

VISCOCHIEF型燃油粘度控制系統(tǒng)三、VCU-160粘度控制器1.控制方式和過程控制方式：溫度程序控制、溫度定值控制、粘度定值控制作用規(guī)律：PI控制（由單片機(jī)程序?qū)崿F(xiàn)）控制方式選擇開關(guān)：DO、STOP、HFO返回本節(jié)2021/6/2736第三節(jié)

VISCOCHIEF型燃油粘度控制系統(tǒng)三、VCU-160粘度控制器1.控制方式和過程控制過程：STOP→DO程序加溫，直到DOTset±3℃,進(jìn)入溫度定值控制。

DO指示燈亮，粘度報(bào)警關(guān)返回本節(jié)2021/6/2737第三節(jié)

VISCOCHIEF型燃油粘度控制系統(tǒng)三、VCU-160粘度控制器1.控制方式和過程控制過程：STOP→HFO程序加溫，直到HFOTset±3℃,或DO→HFO進(jìn)入粘度定值控制。穩(wěn)定后，改為粘度/溫度定值控制。

DO指示燈熄滅，HFO指示燈亮返回本節(jié)2021/6/2738第三節(jié)

VISCOCHIEF型燃油粘度控制系統(tǒng)三、VCU-160粘度控制器1.控制方式和過程控制過程：HFO→DO粘度定值控制，降溫，直到DOTset±3℃,進(jìn)入溫度定值控制。DO指示燈亮，HFO指示燈熄滅返回本節(jié)2021/6/2739第三節(jié)

VISCOCHIEF型燃油粘度控制系統(tǒng)三、VCU-160粘度控制器2.控制板電路Fig.1-3-6（1）模擬量輸入電路（2）開關(guān)量輸入電路（3）輸出電路（4）顯示電路返回本節(jié)2021/6/2740返回最近2021/6/2741第四節(jié)

大型油輪輔鍋爐水位自動控制主鍋爐：蒸汽動力船舶上用于蒸汽動力裝置的鍋爐。蒸發(fā)量大，蒸汽壓力高，對水位和蒸汽壓力的控制要求較高，常采用帶有積分作用的調(diào)節(jié)器。輔鍋爐：內(nèi)燃機(jī)動力船舶上的鍋爐。油輪輔鍋爐：加熱貨油，驅(qū)動甲板設(shè)備，蒸發(fā)量較大，類似主鍋爐。貨輪輔鍋爐：燃油、滑油及生活用水加熱，要求不高。其水位和壓力常用雙位控制。返回本章2021/6/2742第四節(jié)

大型油輪輔鍋爐水位自動控制一、鍋爐水位控制的特點(diǎn)二、某油輪輔鍋爐水位自動控制系統(tǒng)的組成及工作原理三、變送器四、調(diào)節(jié)器五、給水調(diào)節(jié)閥六、控制系統(tǒng)常見故障分析及管理要點(diǎn)返回本節(jié)2021/6/2743一、鍋爐水位控制的特點(diǎn)（1）水中含有蒸汽（15%～20%）（2）蒸汽壓力變化時(shí)，水下蒸汽的體積發(fā)生變化。虛假水位，難控制。因此，水位與給水量、蒸發(fā)量和水下蒸汽體積有關(guān)。第四節(jié)

大型油輪輔鍋爐水位自動控制返回本節(jié)2021/6/2744一、鍋爐水位控制的特點(diǎn)第四節(jié)

大型油輪輔鍋爐水位自動控制1.雙沖量水位控制（1）單沖量：水位（2）雙沖量：水位＋蒸汽流量fig.1-4-1（3）三沖量：水位＋蒸汽流量＋給水量返回本節(jié)2021/6/2745返回最近2021/6/2746一、鍋爐水位控制的特點(diǎn)第四節(jié)

大型油輪輔鍋爐水位自動控制2.雙回路水位控制（1）水位控制回路（2）給水壓差控制回路fig.1-4-2返回本節(jié)2021/6/2747返回最近2021/6/2748二、某輪輔鍋爐水位自動控制系統(tǒng)的組成fig.1-4-3P—?dú)鈩佑?jì)算器的氣壓輸出A—水位調(diào)節(jié)器的氣壓輸出B—蒸汽流量變送器的氣壓輸出K—系統(tǒng)常數(shù)，此處K＝2C—儀表制造常數(shù)，本儀表為50%（0.6MPa）第四節(jié)

大型油輪輔鍋爐水位自動控制返回本節(jié)2021/6/2749返回最近2021/6/2750作用：測量被控量，并把被控量的變化量按比例的轉(zhuǎn)變成標(biāo)準(zhǔn)信號，輸出至調(diào)節(jié)器和顯示儀表。氣動標(biāo)準(zhǔn)信號：19.6KPa~98.1Kpa0.02MPa~0.1Mpa0.2kg/cm2~1.0kg/cm2三、變送器Fig.1-4-4返回本節(jié)2021/6/2751三、變送器1.氣動差壓變送器的結(jié)構(gòu)和工作原理2.遷移原理返回本節(jié)2021/6/2752（1）測量部分—把被控量變化轉(zhuǎn)換為軸向推力?！鱬→q測＝△p·F膜1.氣動差壓變送器的結(jié)構(gòu)和工作原理Fig.1-4-4Fig.1-4-6返回本節(jié)2021/6/2753返回最近2021/6/2754M測＝△p·F膜·l1M反＝p出·F波·l2M測＝M反（2）氣動轉(zhuǎn)換部分—把測量部分輸出的軸向推力轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的氣壓信號作為差壓變送器的輸出。1.氣動差壓變送器的結(jié)構(gòu)和工作原理Fig.1-4-7Fig.1-4-4返回本節(jié)2021/6/2755返回最近2021/6/2756在K單中，F(xiàn)膜、F波和l1都是固定不變的，唯一可調(diào)的是l2?！答伈y管→l2↑→

K單↓→

量程

↑；↓反饋波紋管→l2↓→

K單↑→

量程

↓。要得到較大的量程，就必然使l2增長。為不使變送器體積過于龐大，將大量程變送器制作成雙杠桿式變送器。1.氣動差壓變送器的結(jié)構(gòu)和工作原理Fig.1-4-4返回本節(jié)2021/6/2757△p·F膜·l1＝q反·l2M測＝M反q'反·l4=p出·F波·l31.氣動差壓變送器的結(jié)構(gòu)和工作原理（2）氣動轉(zhuǎn)換部分（雙杠桿）Fig.1-4-5Fig.1-4-8返回本節(jié)2021/6/2758返回最近2021/6/2759（3）差壓變送器調(diào)零和調(diào)量程假定⊿p的最大變化范圍是0～1000mmH201.讓正負(fù)壓室均通大氣，使⊿p=0，觀察變送器輸出壓力是否為0.02MPa，若不是，擰動遷移（調(diào)零）彈簧，使p出=0.02MPa。2.逐漸增大正壓室壓力，使p出=0.1MPa，觀察正壓室壓力是否為1000mmH20，若小于它，說明量程小了，則松開量程支點(diǎn)的鎖緊螺母，上移支點(diǎn)，反之亦然。3.重新調(diào)零、調(diào)量程，直到零點(diǎn)和量程準(zhǔn)確為止。1.氣動差壓變送器的結(jié)構(gòu)和工作原理Fig.1-4-4返回本節(jié)2021/6/2760單杠桿差壓變送器結(jié)構(gòu)原理圖氣源輸出Fig.1-4-4返回最近2021/6/2761單杠桿差壓變送器結(jié)構(gòu)原理圖氣源輸出6-噴嘴

13-膜盒

9-鎖緊螺母

8-主杠桿7-遷移彈簧5-檔板

15-緊固螺母

14-正壓室

12-負(fù)壓室

11-支架

10-靜壓誤差調(diào)節(jié)螺母

1-放大器

20-瑣緊螺釘

19-反饋波紋管

18-量程調(diào)節(jié)指點(diǎn)

17-底版

16-密封簧片

4-頂針架

3-頂針

2-遷移螺釘

Fig.1-4-4(1)ST返回最近2021/6/2762雙杠桿差壓變送器工作原理圖氣源p2

p1p出

Fig.1-4-5返回最近2021/6/2763測量部分結(jié)構(gòu)原理圖Fig.1-4-6返回最近2021/6/2764單杠桿差壓變送器工作原理圖p2

p1V氣源p出

l1l3l2F反

Fig.1-4-7返回最近2021/6/2765雙杠桿差壓變送器受力分析圖

p出

p1p2q反量程支點(diǎn)q'反l4l3l2l1Fig.1-4-8返回最近2021/6/2766所謂遷移，是指根據(jù)實(shí)際需要將變送器量程的起點(diǎn)由零遷到某一數(shù)值。遷移后，量程的起點(diǎn)和終點(diǎn)都改變，但量程不變。以測量鍋爐水位為例說明其遷移原理。2.遷移原理Fig.1-4-9返回本節(jié)2021/6/2767返回最近2021/6/2768用參考水位罐檢測鍋爐水位裝置512346BACCFig.1-4-9返回最近2021/6/2769圖1-4-9用參考水位罐檢測鍋爐水位裝置5-差壓變送器2-參考水位罐4-參考水位管6-閥箱BACC-泄放閥1-鍋爐A-截止閥B-平衡閥3-測量管Fig.1-4-9返回最近2021/6/2770差壓變送器的負(fù)遷移特性MPa0.02mmH2O600-6000負(fù)遷移0.1Fig.1-4-10返回最近2021/6/2771MPa0.02Kg/cm2100正遷移0.164返回最近2021/6/2772量程遷移的優(yōu)點(diǎn)：1.適應(yīng)不同應(yīng)用場合的需要：例如，水位測量2.提高靈敏度：量程越小，K越大3.減小誤差：(10-6)×1%=0.04<(10-0)×1%=0.1返回本節(jié)2021/6/2773四、調(diào)節(jié)器fig.1-4-11通用正/反作用式PID調(diào)節(jié)器第四節(jié)

大型油輪輔鍋爐水位自動控制返回本節(jié)2021/6/2774返回最近2021/6/2775四、調(diào)節(jié)器fig.1-4-12第四節(jié)

大型油輪輔鍋爐水位自動控制力矩平衡原理返回本