轮机自动化教程--大管轮4.1教程柴油机冷却水控制课件.ppt

1、气缸冷却水温度控制原理气缸冷却水温度控制原理冷却器冷却器M调节器冷却器冷却器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4-1 柴油机冷却水温度控制系统柴油机冷却水温度控制系统返回本章返回本章气缸冷却水温度控制系统方案气缸冷却水温度控制系统方案 重要性重要性： 柴油机在运行时，缸套和缸盖必用淡柴油机在运行时，缸套和缸盖必用淡水冷却，温度必须控制在水冷却，温度必须控制在4545- 75- 75。 控制方案：控制方案： （1)1)把感温元件放在柴油机冷却水进口管把感温元件放在柴油机冷却水进口管路上。路上。 （2 2）把感温元件放在柴油机冷却水出口）把感温元件放在柴油机冷却水

2、出口管路上。管路上。一、直接作用式冷却水温度控制系统一、直接作用式冷却水温度控制系统 直接作用式冷却水温度控制系统特点直接作用式冷却水温度控制系统特点 （1 1）无需外加能源，依靠介质的压力或体）无需外加能源，依靠介质的压力或体积随被测温度成比例变化的原理工作；积随被测温度成比例变化的原理工作； （2 2）结构简单，只能实现比例控制，且比）结构简单，只能实现比例控制，且比例带无法调节；例带无法调节； （3 3）调节精度低，对被控参数精度要求较）调节精度低，对被控参数精度要求较高时不适宜采用；高时不适宜采用； （4 4）对大型低速柴油机冷却系统，因阀门）对大型低速柴油机冷却系统，因阀门尺寸很大，

3、无法控制调节阀。尺寸很大，无法控制调节阀。泵主机冷却器膨胀水柜一、一、WALTON型恒温阀控制系统型恒温阀控制系统返回本节返回本节工作原理工作原理 按力平衡原理工作。按力平衡原理工作。 若冷却水温度升高，石蜡体积增大，使感温若冷却水温度升高，石蜡体积增大，使感温盒内的活塞下移，最后使滑板绕轴逆时针转盒内的活塞下移，最后使滑板绕轴逆时针转过一个角度，减少旁通水量，增加经过冷却过一个角度，减少旁通水量，增加经过冷却器的水量，从而使冷却水温度降下来。随着器的水量，从而使冷却水温度降下来。随着感温盒内活塞的下移，弹簧被压缩，当感温感温盒内活塞的下移，弹簧被压缩，当感温盒中石蜡因体积膨胀产生向下的力与弹

4、簧向盒中石蜡因体积膨胀产生向下的力与弹簧向上的张力相平衡时，活塞不再移动，滑板停上的张力相平衡时，活塞不再移动，滑板停止转动而稳定在某一位置上。止转动而稳定在某一位置上。 温度给定值调整温度给定值调整 通过调整滑板通过调整滑板5的初始位置来实现。转动指针，使的初始位置来实现。转动指针，使转轴带动整个阀芯转动，从而改变滑板的初始位置。转轴带动整个阀芯转动，从而改变滑板的初始位置。 在转动指针时，不准超过限位销，否则调节阀就不在转动指针时，不准超过限位销，否则调节阀就不能起到控制作用。能起到控制作用。 运行管理事项运行管理事项 运行过程中，每隔运行过程中，每隔3000h要进行一次内部检查与清要进行

5、一次内部检查与清洗。拆装时，一定要将前盖和整个内部结构一起拉洗。拆装时，一定要将前盖和整个内部结构一起拉出来，尤其是不能将感温盒和传动机构拆开。出来，尤其是不能将感温盒和传动机构拆开。二、二、气动式冷却水温度控制系统气动式冷却水温度控制系统 TQWQ型气动温度三通调节阀属于基地式、型气动温度三通调节阀属于基地式、反作用式、间接作用式气动比例调节器。反作用式、间接作用式气动比例调节器。 （1 1）组成）组成 测量元件测量元件 温包由不锈钢材料制成，里面充温包由不锈钢材料制成，里面充 注膨胀系数较大、沸点较低的易挥发注膨胀系数较大、沸点较低的易挥发 性液体。性液体。 比例调节器比例调节器 包括测量

6、波纹管、反馈波纹包括测量波纹管、反馈波纹 管、比较杠杆、喷嘴挡板机构、气管、比较杠杆、喷嘴挡板机构、气 动功率放大器和定值弹簧等。动功率放大器和定值弹簧等。 执行器执行器 包括气缸、活塞和三通阀等。包括气缸、活塞和三通阀等。（2 2）系统工作原理）系统工作原理 按力矩平衡原理工作。按力矩平衡原理工作。 当柴油机负荷增大时，冷却水温度升高，当柴油机负荷增大时，冷却水温度升高，温包中的介质压力升高，测量波纹管中的温包中的介质压力升高，测量波纹管中的压力随之增大，主杠杆绕支点逆时针转动，压力随之增大，主杠杆绕支点逆时针转动，使固定在主杠杆左端的喷嘴离开挡板，背使固定在主杠杆左端的喷嘴离开挡板，背压降

7、低，放大器的输出气压减小压降低，放大器的输出气压减小( (反作用反作用式式) )，小气缸中的活塞上移，带动转阀逆，小气缸中的活塞上移，带动转阀逆时针转动，开大冷却口、关小旁通口，使时针转动，开大冷却口、关小旁通口，使水温下降。水温下降。（3 3）参数调整）参数调整 调整比例带调整比例带 左右移动反馈波纹管。左右移动反馈波纹管。 左移，左移，PBPB增大；右移增大；右移PBPB减小。减小。 ( (为什么？为什么？) ) 调整冷却水温度给定值调整冷却水温度给定值 扭紧给定值弹簧，给定值变大；反扭紧给定值弹簧，给定值变大；反之变小。之变小。冷冷却却水水三三通通阀阀执执行行机机构构三、三、 MR-型电

8、动冷却水温度控制系统型电动冷却水温度控制系统（一）系统的组成及工作过程（一）系统的组成及工作过程（二）电源电路（二）电源电路（MRP和和MRS）（三）输入和指示电路（三）输入和指示电路（MRB）（四）（四） PD运算电路运算电路(MRV) （五）脉冲宽度调制电路（五）脉冲宽度调制电路（MRD) （六）管理要点（六）管理要点返回本节返回本节系系统统的的组组成成及及工工作作过过程程（一）系统的组成及工作过程（一）系统的组成及工作过程 组成：组成：测温元件测温元件T802T802； MR-MR-型温度指示调节仪；型温度指示调节仪； 接触器和开关箱；接触器和开关箱； 过载保护继电器；过载保护继电器；

9、执行电机和三通阀；执行电机和三通阀； 冷却器。冷却器。 （1 1）热敏电阻）热敏电阻T802T802 特点：特点： 具有负的温度系数，具有负的温度系数，TRtTRt。 T T2020，RtRt802802。 （2 2）MR-MR-型指示调节仪型指示调节仪 基地式仪表；采用比例微分（基地式仪表；采用比例微分（PDPD）控制规律。）控制规律。 （3 3）接触器和开关箱）接触器和开关箱 （4 4）执行电机和三通阀、冷却器）执行电机和三通阀、冷却器 执行电机执行电机M M属于积分环节。属于积分环节。 （5）保护环节）保护环节 1）过载保护（由热继电器实现）过载保护（由热继电器实现） 防止电机电流过大。

10、防止电机电流过大。 2）限位保护（由限位开关实现）限位保护（由限位开关实现） 防止平板阀卡紧在极端位置，使电机回行时动防止平板阀卡紧在极端位置，使电机回行时动作不灵敏或因电机负载过大引起过热。作不灵敏或因电机负载过大引起过热。 3）电机正反转互锁保护（由正反转接触器实现）电机正反转互锁保护（由正反转接触器实现） 防止正反转接触器同时有电导致电源短路。防止正反转接触器同时有电导致电源短路。MR-MR-型调节器型调节器 MR-型调节器是电动基地式仪表，它把型调节器是电动基地式仪表，它把测量、测量、显示、调节显示、调节等各个单元及相关附件均组装在一个控制等各个单元及相关附件均组装在一个控制箱内，设置

11、在集中控制室。箱内，设置在集中控制室。控制箱的组成：控制箱的组成：1.MRB板板输入与指示电路输入与指示电路2.MRV板板比例微分运算电路比例微分运算电路3.MRD板板脉冲宽度调制电路脉冲宽度调制电路4.MRK板板继电器和开关装置继电器和开关装置5.MRP板板主电源电路主电源电路6. MRS板板稳压电源电路稳压电源电路返回本节返回本节MR-型调节器型调节器的的正面面板正面面板（二）电源电路（二）电源电路（MRP和和MRS板）板） 1、 交流电源电路板（交流电源电路板（MRP） 作用：提供作用：提供220V主电源、手动操作电源。主电源、手动操作电源。 2、直流稳压电源板（、直流稳压电源板（MRS

12、） 作用：向作用：向MRB、MRV、MRD和和MRK板供板供给给16V、16V直流稳压。直流稳压。 Re2Re1D1D2Sr1Sr2L1L2R3R4R1R2C1C2SW1SW2SW+16V-16V0VF1F2D1C1增温降温降温增温220V+16VMRP和和MRS板，电源电路板，电源电路图46返回最近返回最近（三）输入和指示电路板（三）输入和指示电路板（MRB) 作用：形成温度偏差信号作用：形成温度偏差信号U15并指示实际并指示实际温度或给定温度，温度或给定温度，温度偏差电压温度偏差电压U15送到送到比例微分电路。比例微分电路。 1、输入电路、输入电路 作用：作用： 形成温度偏差电压形成温度偏

13、差电压U15 。)(3715ABUURRUTU1TU2-16V+16V+16V+16VR1R2R4R5W1R3C1R7C4R6R8C2R10R11R12W2W3R13T1G+_+SW1SW2R9C7MRB板，输入与指示电路板，输入与指示电路AB15返回最近返回最近简化后的输入电路简化后的输入电路工作要点工作要点 实际温度上升时的调节过程实际温度上升时的调节过程 TRtUA（UB不变）不变）U150 。 温度温度给定值给定值TS的调整的调整 W1UBTS。 附：附：VRRRRRRUtA16212122、指示电路、指示电路 作用：作用： 指示给定温度指示给定温度UB或测量温度或测量温度UA 。 说

14、明：说明： 温度表实际是一个温度表实际是一个01mA的电流表，的电流表，量程为量程为0 100。指示原理指示原理TRtUA（E不变）不变）IG作等效电路，易得：作等效电路，易得：RUEIAG2、指示电路（续）、指示电路（续） 零点和量程调整零点和量程调整 T=0，UA=3.5V，调节，调节W2，改变，改变E（E 3.5V），使），使IG=0； T=100，UA=1.48V，调节，调节W3，改变，改变R，使，使IG=1mA。 结论：结论： （1）调整）调整W2可以调节零点，可以调节零点，W2，零点指示，零点指示值值。 （2）调整）调整W3可以改变量程，可以改变量程，W3，仪表满度，仪表满度指示值

15、指示值，量程，量程。 （四）比例微分电路（四）比例微分电路（MRV） 作用：作用：对温度偏差信号对温度偏差信号U15进行比例微分运算进行比例微分运算（输出信号（输出信号U5与输入信号与输入信号U15同极性）。同极性）。 组成：组成：TU1 实际微分电路；实际微分电路； TU2 反相比例运算电路；反相比例运算电路； TU3 反相加法器。反相加法器。 C4TU1+_TU2+_TU3+_R13R8R10W2R9R11R6C4R3R2R5C3C2R1C1R14R4R7W151415MRV板，比例微分控制电路板，比例微分控制电路图45返回最近返回最近忽略忽略R2后的微分电路后的微分电路dtdUTUBd,

16、6dtdUTUBd6反相输入比例运算电路反相输入比例运算电路反相加法电路反相加法电路输入输出关系输入输出关系)(5dtdUTUKUBdBP讨论：讨论： TRtUAU150 U50 显然，显然，U5与与U15是同极性的。是同极性的。 KP与与W1成正比，成正比，Td与与W2成正比。成正比。 MRV板的参数调整板的参数调整 （1）调节）调节W1，改变比例带，改变比例带 W1KPPB； （2）调节）调节W2，改变微分时间，改变微分时间 W2Td。 说明：说明： 运放反馈回路中电容的作用运放反馈回路中电容的作用增强抗干扰增强抗干扰能力，提高电路的稳定性，防止运放产生振能力，提高电路的稳定性，防止运放产

17、生振荡。荡。（五）脉冲宽度调制电路（五）脉冲宽度调制电路（MRD） 作用：将作用：将MRV板送来的比例微分控制信号板送来的比例微分控制信号转换成转换成幅度不变、间歇时间可变幅度不变、间歇时间可变的方波脉的方波脉冲信号，使冲信号，使“增加输出增加输出”或或“减少输出减少输出”继电器通电。继电器通电。 组成：带回差的电压比较器（组成：带回差的电压比较器（TU1、TU2） 充放电电路充放电电路 保护环节保护环节 TU1+_TU2+_降温降温增温增温R11R13D7D8T2T1R10R12D6D5R8R9D3D4D1D2R5R6R2R3W2R4R7C2C1R1C3W1MRD板，脉冲宽度调制电路板，脉冲

18、宽度调制电路5-16V-16V+16V返回最近返回最近TU1+_TU2+_降温降温增温增温R11R13D7D8T2T1R10R12D6D5R8R9D3D4D1D2R5R6R2R3W2R4R7C2C1R1C3W1MRD板，脉冲宽度调制电路板，脉冲宽度调制电路5-16V-16V+16V返回最近返回最近工作原理分析工作原理分析 （1）不灵敏区）不灵敏区 TU1同相端为一较小的正电压；同相端为一较小的正电压； TU2同相端为一较小的负电压；同相端为一较小的负电压； 两个电压的绝对值相等。两个电压的绝对值相等。 输入电压绝对值大于运放输入电压绝对值大于运放TU1（或（或TU2）同相端电位时，同相端电位时

19、，TU1（或（或TU2） 才会有脉冲才会有脉冲信号输出。信号输出。 将将W2调大，不灵敏区变大，反之变小。调大，不灵敏区变大，反之变小。 不灵敏区过大，系统稳态偏差大；不灵敏区过大，系统稳态偏差大； 不灵敏区过小，则会使电机起停频繁。不灵敏区过小，则会使电机起停频繁。（2）测量值大于给定值并超过不灵敏区）测量值大于给定值并超过不灵敏区 运放运放TU1输出一系列脉冲信号，经输出一系列脉冲信号，经T1后形成后形成负脉冲，负脉冲，Re1 间断有电，使得间断有电，使得“减少输出减少输出”继电器间断有电，电机继电器间断有电，电机M间断正转，使冷却间断正转，使冷却口开大、旁通口关小，水温下降，直至口开大、

20、旁通口关小，水温下降，直至T=TS。 注意：当温度偏差电压注意：当温度偏差电压U5较大或变化较快时，较大或变化较快时，电机电机M会连续运转。会连续运转。 （3）测量值小于给定值并超过不灵敏区）测量值小于给定值并超过不灵敏区 运放运放TU2输出一系列脉冲信号，经输出一系列脉冲信号，经T2后形后形成正脉冲，使得成正脉冲，使得“增加输出增加输出”继电器间断继电器间断有电，电机有电，电机M间断反转，使冷却口关小、旁间断反转，使冷却口关小、旁通口开大，水温上升，直至通口开大，水温上升，直至T=TS。 影响脉宽的因素影响脉宽的因素 （1）调节调节W1，可以改变运转脉冲宽度可以改变运转脉冲宽度TON，而停转

21、脉冲宽度而停转脉冲宽度TOFF不变。不变。 W1TON（TOFF不变）不变）积分作用积分作用稳定性稳定性。 （2）偏差电压）偏差电压U5TON、TOFF。（六）管理要点（六）管理要点1.面板功能面板功能2.投入使用步骤投入使用步骤3.故障排除方法故障排除方法4.参数调整参数调整返回本节返回本节投入运行时的操作投入运行时的操作 （1）根据要求调整水温给定值；）根据要求调整水温给定值； （2）在手动方式下将水温调节到给定值或给）在手动方式下将水温调节到给定值或给定值附近；定值附近； （3）待水温达到或接近给定值时，将）待水温达到或接近给定值时，将“手动手动自动自动”控制方式开关转至控制方式开关转至

22、“自动自动”位置位置（实现无扰动切换实现无扰动切换）。）。典型故障分析典型故障分析 1）自动运行状态下偏差超过不灵敏区但执行电机不转）自动运行状态下偏差超过不灵敏区但执行电机不转 首先改为手动运行。首先改为手动运行。 若若M能运转，则可能的故障是能运转，则可能的故障是MRB、MRV、MRS板；板； 若若M仍不能运转，则调节器是正常的，可能的故仍不能运转，则调节器是正常的，可能的故障是障是M烧坏、转轴卡死、过载保护起作用。烧坏、转轴卡死、过载保护起作用。 2）自动运行状态下偏差超过不灵敏区但电机只能单向运转）自动运行状态下偏差超过不灵敏区但电机只能单向运转 首先改为手动运行。首先改为手动运行。

23、若若M能正常运转，则可能的故障是能正常运转，则可能的故障是MRD或或MRK板；板； 若若M仍只能单向运转，则可能的故障是仍只能单向运转，则可能的故障是J减减或或J增增、限位开关动作、正转或反转接触器故障。限位开关动作、正转或反转接触器故障。3）T802断路或短路断路或短路 短路：相当于测量温度短路：相当于测量温度T极高，温度表指示极高，温度表指示超过超过100，U15和和U5大大上升，大大上升，J减减连续有连续有电，执行电机电，执行电机M连续正转，冷却口全开、旁连续正转，冷却口全开、旁通口全闭，实际水温将不可控地下降，直至通口全闭，实际水温将不可控地下降，直至限位开关动作。限位开关动作。 开路：相当于测量温度开路：相当于测量温度T极低，温度表指示极低，温度表指示低于低于0， U15和和U5大大下降，大大下降，J增增连续有电，连续有电，执行电机执行电机M连续反转，冷却口全关、旁通口连续反转，冷却口全关、旁通口全开，实际水温将不可控地上升，直至限位全开，实际水温将不可控地上升，直至限位开关动作。开关动作。