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
泵
主
机
冷却器
膨胀水柜
直接作用式冷却水温度控制
返回本节
MR-Ⅱ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
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-Ⅱ型调节器
MR-Ⅱ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
D2
Sr1
Sr2
L1 L2R3 R4
R1 R2C1 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
M
R
B
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
D7
D8
T2
T1
R10
R12
D6
D5
R8
R9
D3
D4
D1
D2
R5
R6
R2
R3
W2
R4
R7C2
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+
_
TU3+
_
R13R8
R10
W2
R9
R11
R6
C4
R3
R2
R5
C3C2R1
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
R9
D3
D4
D1
D2
R5
R6
R2
R3
W2
R4
R7C2
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
R7C2
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
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第二节 VAF型燃油粘度控制系统
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。
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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）。
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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 -2-1
二、测粘计 -2-2
三、差压变送器 -2-3
四、调节器
五、气动调节阀 -2-6
六、控制系统常见故障分析及管理要点
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第二节 VAF型燃油粘度控制系统
四、调节器
立体图 -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
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..%5C..%5CMy%20Documents%5CLinYJ%5CVAF%E7%AE%80%E5%9B%
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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 ↑
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调节器杆系
返回最近
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
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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）
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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、VCU－160粘度控制器
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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
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第三节 VISCOCHIEF型燃油粘度控制系统
二、测量单元
Fig. 1-3-2
-10C 粘度传感器
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
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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
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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：
STOP→DO 程序加温，直到DO Tset±3℃,进
入温度定值控制。
DO指示灯亮，粘度报警关
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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：
STOP→HFO 程序加温，直到HFO Tset±3℃,
或DO→HFO 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
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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
Tset±3℃,进入温度定值控制。
DO指示灯亮， HFO指示灯熄灭
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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
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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。
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第四节 大型油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
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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 -4-1
（3）三冲量：水位＋蒸汽流量＋给水量
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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
-4-2
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二、某轮辅锅炉水位自动控制系统的组成
-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K＝2
C—仪表制造常数，本仪表为50%
（）
第四节 大型油轮辅锅炉水位自动控制
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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： KPa ~ Kpa
~ Mpa
三、变送器 -4-4
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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
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（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 -4-4
-4-6
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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
-4-7
-4-4
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在K单中，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 -4-4
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△p ·F膜·l1＝q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）
-4-5
-4-8
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（3）差压变送器调零和调量程
假定⊿p的最大变化范围是0～1000mmH20
1.让正负压室均通大气，使⊿p=0，观察变送 器输出压
力是否为，若不是，拧动迁 移（调零）弹簧，
使p出=。
2.逐渐增大正压室压力，使p
出
=，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 -4-4
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单
杠
杆
差
压
变
送
器
结
构
原
理
图
气源
输
出
-4-4
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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
-4-
4(1)
ST 返回最近Company Logo
双
杠
杆
差
压
变
送
器
工
作
原
理
图
气源
p2 p1
p
出
-4-5
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测
量
部
分
结
构
原
理
图
-4-6
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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
-4-7
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双
杠
杆
差
压
变
送
器
受
力
分
析
图
p
出
p1p2
q
反
量程
支点
q
'反
l
4
l
3 l
2
l
1
-4-8
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所谓迁移，是指根据实际需要将变送
器量程的起点由零迁到某一数值。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 -4-9
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用
参
考
水
位
罐
检
测
锅
炉
水
位
装
置
5
1
2
3 4
6
B
A
C C
-4-9
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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
CC-泄放阀
1-锅炉
A-截止阀
B-平衡阀
3-测量
管
-4-9
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差压变送器的负迁移特性
MPa
mmH
2
O600-600 0
负迁移
-4-
10
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MPa
Kg/cm210
0
正迁移
64
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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% = < (10-0) ×1% =
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四、调节器
-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
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四、调节器
-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
-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
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五、给水调节阀
-4-13
第四节 大型油轮辅锅炉水位自动控制
返回本节
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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） -5-1
4、燃油压力、燃油温度的控制。
返回本节
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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
-5-
2
返回本节
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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
-5-
3
1、燃油控制阀
2、函数发生器 -5-
4
3、微分阀 -5-
5
4、高压选择器 -5-
7
返回本节
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