反馈控制系统实例课件.ppt

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1、第一章 反馈控制系统实例,第二节 VAF型燃油粘度控制系统,第三节 VISCOCHIEF型燃油粘度控制系统,第四节 大型油轮辅锅炉水位自动控制,第五节 大型油轮辅锅炉蒸汽压力自动控制,第一节 柴油机汽缸冷却水温度自动控制系统,返回目录,图1-1-1 汽缸冷却水温度控制原理,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,第一节 柴油机冷却水温度控制系统,返回本章,直接作用式冷却水温度控制,返回本节,MR-型电动冷却水温度控制系统,一、控制系统的组成及工作过程,图1-1-2,二、电源电路及继电器开关电路,三、输入电路和指示电路,

2、四、PD控制电路,五、脉冲宽度调制电路,六、管理要点,图1-1-3d,图1-1-3a,图1-1-3b,图1-1-3c,返回本节,图1-1-2,组成,调节器,开关组,限位开关,过载保护,三相伺服马达,三通阀,返回最近,MR-型调节器,MR-型调节器是电动基地式仪表，它把测量、显示、调节等各个单元及相关附件均组装在一个控制盒内，设置在集中控制室。,控制盒的组成：1.MRB板，输入与指示电路2.MRV板，比例微分控制电路3.MRD板，脉冲宽度调制电路4.MRK板，继电器和开并装置5.MRP板，主电源电路6.MRS板，稳压电源电路,图1-1-4,返回本节,图1-1-4,返回最近,Re2,Re1,D1,

3、D2,Sr1,Sr2,L1,L2,R3,R4,R1,R2,C1,C2,SW1,SW2,SW,+16V,-16V,0V,F1,F2,D1,C1,增温,降温,降温,增温,220V,+16V,MRP板，主电源电路,图1-1-3d,返回最近,TU1,TU2,-16V,+16V,+16V,+16V,R1,R2,R4,R5,W1,R3,C1,R7,C4,R6,R8,C2,R10,R11,R12,W2,W3,R13,T1,G,+,_,_,+,T802,SW1,SW2,R9,C7,MRB板，输入与指示电路,图1-1-3a,A,B,15,10,返回最近,TU1,+,_,TU2,+,_,降温,增温,R11,R13

4、,D7,D8,T2,T1,R10,R12,D6,D5,R8,R9,D3,D4,D1,D2,R5,R6,R2,R3,W2,R4,R7,C2,C1,R1,C3,W1,MRD板，脉冲宽度调制电路,图1-1-3c,5,-16V,-16V,+16V,返回最近,C4,TU1,+,_,TU2,+,_,R13,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1-1-3b,返回最近,TU1,+,_,TU2,+,_,降温,增温,R11,R13,D7,D8,T2,T1,R10,R12,D6,D5,R8,R

5、9,D3,D4,D1,D2,R5,R6,R2,R3,W2,R4,R7,C2,C1,R1,C3,W1,MRD板，脉冲宽度调制电路,图1-1-3c,5,-16V,-16V,+16V,返回最近,TU1,+,_,TU2,+,_,降温,增温,R11,R13,D7,D8,T2,T1,R10,R12,D6,D5,R8,R9,D3,D4,D1,D2,R5,R6,R2,R3,W2,R4,R7,C2,C1,R1,C3,W1,MRD板，脉冲宽度调制电路,图1-1-3c,5,-16V,-16V,+16V,返回最近,管理要点,1.面板功能2.投入使用3.故障排除通则4.参数调整,返回本节,第二节 VAF型燃油粘度控制系

6、统,目标：控制柴油机燃油的粘度，使之保 持在最佳喷射粘度值上。,原理：燃油的粘度随温度增加而下降。方法：改变燃油的加热程度。,船舶柴油机，尤其是主机，通常燃用重油。重油的粘度较大，为便于燃油的输送和雾化，必须对燃油进行加热，并使其粘度值维持在设定范围内。,返回本章,第二节 VAF型燃油粘度控制系统,常用燃油粘度控制系统：（1）VAF型燃油粘度控制系统；（2）NAKAKITA型燃油粘度控制 系统；（3）VISCOCHIEF型燃油粘度控 制系统（单片机控制）。,返回本节,第二节 VAF型燃油粘度控制系统,一、VAF型燃油粘度控制系统的组成 fig.1-2-1,二、测粘计 fig.1-2-2,三、差

7、压变送器 fig.1-2-3,四、调节器,五、气动调节阀 fig.1-2-6,六、控制系统常见故障分析及管理要点,返回本节,.,18,返回最近,.,19,返回最近,.,20,返回最近,.,21,返回最近,第二节 VAF型燃油粘度控制系统,四、调节器 立体图 fig.1-2-4 简图 杆系 表盘 PB和Ti的调整 正作用式与反作用式 调节器与调节阀作用形式的配合 手自动切换,返回本节,.,23,返回最近,第二节 VAF型燃油粘度控制系统,比例带调整方法：比例带调整盘上M点的位置逆时针负反馈 比例带 顺时针负反馈 比例带积分时间调整方法：积分阀开大Ti 积分阀关小Ti,返回本节,调节器杆系,返回最

8、近,调节器表盘,返回最近,正作用与反作用,正作用式调节器：当测量输入增加时，输出也增加,反作用式调节器：当测量输入增加时，输出减少。,正作用式反作用式：（1）喷嘴旋转90（2）M点由左上角右上角,返回本节,调节器与调节阀作用形式的配合,正作用式调节器与气开式调节阀,反作用式调节器与气关式调节阀（优选）,返回本节,第三节 VISCOCHIEF型燃油粘度控制系统,一、控制系统的组成、功能及特点,二、测量单元,三、VCU160粘度控制器,返回本章,第三节 VISCOCHIEF型燃油粘度控制系统,一、控制系统的组成、功能及特点,Fig.1-3-1,特点：P 22,返回本节,.,31,返回最近,第三节

9、VISCOCHIEF型燃油粘度控制系统,二、测量单元,Fig.1-3-2,1.EVT-10C 粘度传感器,2.PT 100 温度传感器,Fig.1-3-4,粘度传感器,单片机变送器,Fig.1-3-3,返回本节,.,33,返回最近,.,34,返回最近,.,35,返回最近,第三节 VISCOCHIEF型燃油粘度控制系统,三、VCU-160粘度控制器,1.控制方式和过程,控制方式：温度程序控制、温度定值控 制、粘度定值控制作用规律：PI控制（由单片机程序实现）控制方式选择开关：DO、STOP、HFO,返回本节,第三节 VISCOCHIEF型燃油粘度控制系统,三、VCU-160粘度控制器,1.控制方

10、式和过程,控制过程：STOPDO 程序加温，直到DO Tset3,进 入温度定值控制。DO指示灯亮，粘度报警关,返回本节,第三节 VISCOCHIEF型燃油粘度控制系统,三、VCU-160粘度控制器,1.控制方式和过程,控制过程：STOPHFO 程序加温，直到HFO Tset3,或DOHFO 进入粘度定值控制。稳定后，改 为粘度/温度定值控制。DO指示灯熄灭，HFO指示灯亮,返回本节,第三节 VISCOCHIEF型燃油粘度控制系统,三、VCU-160粘度控制器,1.控制方式和过程,控制过程：HFO DO 粘度定值控制，降温，直到DO Tset3,进入温度定值控制。DO指示灯亮，HFO指示灯熄灭

11、,返回本节,第三节 VISCOCHIEF型燃油粘度控制系统,三、VCU-160粘度控制器,2.控制板电路 Fig.1-3-6（1）模拟量输入电路（2）开关量输入电路（3）输出电路（4）显示电路,返回本节,.,41,返回最近,第四节 大型油轮辅锅炉水位自动控制,主锅炉：蒸汽动力船舶上用于蒸汽动力装置的 锅炉。蒸发量大，蒸汽压力高，对水 位和蒸 汽压力的控制要求较高，常 采用带有积分作 用的调节器。,辅锅炉：内燃机动力船舶上的锅炉。,油轮辅锅炉：加热货油，驱动甲板设备，蒸发量较 大，类似主锅炉。,货轮辅锅炉：燃油、滑油及生活用水加热，要求不 高。其水位和压力常用双位控制。,返回本章,第四节 大型油

12、轮辅锅炉水位自动控制,一、锅炉水位控制的特点,二、某油轮辅锅炉水位自动控制系统 的组成及工作原理,三、变送器,四、调节器,五、给水调节阀,六、控制系统常见故障分析及管理要点,返回本节,一、锅炉水位控制的特点,（1）水中含有蒸汽（15%20%）（2）蒸汽压力变化时，水下蒸汽的体积发 生变化。,虚假水位，难控制。,因此，水位与给水量、蒸发量和水下蒸汽体积有关。,第四节 大型油轮辅锅炉水位自动控制,返回本节,一、锅炉水位控制的特点,第四节 大型油轮辅锅炉水位自动控制,1.双冲量水位控制,（1）单冲量：水位,（2）双冲量：水位蒸汽流量 fig.1-4-1,（3）三冲量：水位蒸汽流量给水量,返回本节,.

13、,46,返回最近,一、锅炉水位控制的特点,第四节 大型油轮辅锅炉水位自动控制,2.双回路水位控制,（1）水位控制回路,（2）给水压差控制回路,fig.1-4-2,返回本节,.,48,返回最近,二、某轮辅锅炉水位自动控制系统的组成,fig.1-4-3,P气动计算器的气压输出,A水位调节器的气压输出,B蒸汽流量变送器的气压输出,K系统常数，此处K2,C仪表制造常数，本仪表为50%（0.6MPa）,第四节 大型油轮辅锅炉水位自动控制,返回本节,.,50,返回最近,作用：测量被控量，并把被控量的变化量按比例的转变成标准信号，输出至调节器和显示仪表。气动标准信号：19.6 KPa 98.1 Kpa 0.

14、02MPa 0.1 Mpa 0.2kg/cm21.0kg/cm2,三、变送器,Fig.1-4-4,返回本节,三、变送器,1.气动差压变送器的结构和工作原理,2.迁移原理,返回本节,（1）测量部分把被控量变化转换为轴向推力。,p q测 p F膜,1.气动差压变送器的结构和工作原理,Fig.1-4-4,Fig.1-4-6,返回本节,.,54,返回最近,M测p F膜l1,M反p出 F波l2,M测 M反,（2）气动转换部分 把测量部分输出的轴向推力转换成标准的气压信号作为差压变送器的输出。,1.气动差压变送器的结构和工作原理,Fig.1-4-7,Fig.1-4-4,返回本节,.,56,返回最近,在K单

15、中，F膜、F波和l1都是固定不变的，唯一可调的是l2。,反馈波纹管l2 K单 量程；,反馈波纹管l2 K单 量程。,要得到较大的量程，就必然使l2增长。为不使变送器体积过于庞大，将大量程变送器制作成双杠杆式变送器。,1.气动差压变送器的结构和工作原理,Fig.1-4-4,返回本节,p F膜l1q反 l2,M测 M反,q反 l4=p出F波l3,1.气动差压变送器的结构和工作原理,（2）气动转换部分（双杠杆）,Fig.1-4-5,Fig.1-4-8,返回本节,.,59,返回最近,（3）差压变送器调零和调量程假定p的最大变化范围是01000mmH20 1.让正负压室均通大气，使p=0，观察变送 器输

16、出压力是否为0.02MPa，若不是，拧动迁 移（调零）弹簧，使p出=0.02MPa。2.逐渐增大正压室压力，使p出=0.1MPa，观察正压室压力是否为1000mmH20，若小于它，说明量程小了，则松开量程支点的锁紧螺母，上移支点，反之亦然。3.重新调零、调量程，直到零点和量程准确为止。,1.气动差压变送器的结构和工作原理,Fig.1-4-4,返回本节,单杠杆差压变送器结构原理图,气源,输出,Fig.1-4-4,返回最近,单杠杆差压变送器结构原理图,气源,输出,6-喷嘴,13-膜盒,9-锁紧螺母,8-主杠杆,7-迁移弹簧,5-档板,15-紧固螺母,14-正压室,12-负压室,11-支架,10-静

17、压误差调节螺母,1-放大器,20-琐紧螺钉,19-反馈波纹管,18-量程调节指点,17-底版,16-密封簧片,4-顶针架,3-顶针,2-迁移螺钉,Fig.1-4-4(1),ST,返回最近,双杠杆差压变送器工作原理图,气源,p2,p1,p出,Fig.1-4-5,返回最近,测量部分结构原理图,Fig.1-4-6,返回最近,单杠杆差压变送器工作原理图,p2,p1,V,气源,p出,l1,l3,l2,F反,Fig.1-4-7,返回最近,双杠杆差压变送器受力分析图,p出,p1,p2,q反,量程支点,q反,l4,l3,l2,l1,Fig.1-4-8,返回最近,所谓迁移，是指根据实际需要将变送器量程的起点由零

18、迁到某一数值。迁移后，量程的起点和终点都改变，但量程不变。以测量锅炉水位为例说明其迁移原理。,2.迁移原理,Fig.1-4-9,返回本节,.,68,返回最近,用参考水位罐检测锅炉水位装置,5,1,2,3,4,6,B,A,C,C,Fig.1-4-9,返回最近,图1-4-9用参考水位罐检测锅炉水位装置,5-差压变送器,2-参考水位罐,4-参考水位管,6-阀箱,B,A,C,C-泄放阀,1-锅炉,A-截止阀,B-平衡阀,3-测量管,Fig.1-4-9,返回最近,差压变送器的负迁移特性,MPa,0.02,mmH2O,600,-600,0,负迁移,0.1,Fig.1-4-10,返回最近,MPa,0.02,

19、Kg/cm2,10,0,正迁移,0.1,6,4,返回最近,量程迁移的优点：1.适应不同应用场合的需要：例如，水位测量2.提高灵敏度：量程越小，K越大3.减小误差：(10-6)1%=0.04(10-0)1%=0.1,返回本节,四、调节器,fig.1-4-11,通用正/反作用式PID调节器,第四节 大型油轮辅锅炉水位自动控制,返回本节,.,75,返回最近,四、调节器,fig.1-4-12,第四节 大型油轮辅锅炉水位自动控制,力矩平衡原理,返回本节,四、调节器,fig.1-4-12,第四节 大型油轮辅锅炉水位自动控制,PB的调整：比例带调整杆,T i的调整：积分阀,Td的调整：微分阀,返回本节,.,

20、78,返回最近,五、给水调节阀,fig.1-4-13,第四节 大型油轮辅锅炉水位自动控制,返回本节,.,80,返回最近,六、常见故障及管理要点,第四节 大型油轮辅锅炉水位自动控制,（1）水位波动,（2）实际水位与给定值,（3）实际水位与显示值不符,1）常见故障,2）管理要点,与其他气动控制系统相同。,返回本节,第五节 大型油轮辅锅炉蒸汽压力自动控制,一、蒸汽压力控制的特点,二、蒸汽压力自动控制系统的组成及工作原理,三、系统的其他元件,四、控制系统常见故障分析及管理要点,返回本章,一、蒸汽压力控制的特点,第五节 大型油轮辅锅炉蒸汽压力自动控制,1、控制蒸汽压力，即控制燃烧强度（喷油量）,2、蒸汽压力的控制要求较高，一般采用PI调节器,3、风压控制（调整风门挡板）Fig.1-5-1,4、燃油压力、燃油温度的控制。,返回本节,.,84,返回最近,二、蒸汽压力自动控制的组成及工作原理,第五节 大型油轮辅锅炉蒸汽压力自动控制,Fig.1-5-2,返回本节,.,86,返回最近,三、系统的其他主要元件,第五节 大型油轮辅锅炉蒸汽压力自动控制,Fig.1-5-3,1、燃油控制阀,2、函数发生器,Fig.1-5-4,3、微分阀,Fig.1-5-5,4、高压选择器,Fig.1-5-7,返回本节,.,88,返回最近,.,89,返回最近,.,90,返回最近,.,91,返回最近,