第四章 船舶机仓自动控制实例第一节主机冷却水温度控制系统225.doc

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TQWQ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TQWQ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；l0- 气缸；11- 活塞；12- 弹簧；13- 转阀；14- 三通阀； 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。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。 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。 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l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，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。 考点2 1．TQWQ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。 2．调整TQWQ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PB大。反之，右移反馈波纹管，比例作用强，比例带PB小。 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。 考点3 1．MR-Ⅱ型电动气缸冷却水温度自动控制系统的组成 MR-Ⅱ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。 MR-Ⅱ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ε。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。