第七章燃油粘度自动控制系统课件.pptx

1、概述:NAKAKITA.可认为是在VAF基础上.加装了”柴油-重油”自动转换装置和温度程序控制装置的燃油粘度自动控制系统.该系统采用”粘度定值控制”+”温度程序控制”的综合控制方案.组成:1.粘度定值控制系统(测粘计24.差压变送器20.粘度调节器9.蒸汽调节阀6);2.温度程序控制系统(温度变送器25.温度程序调节器8.蒸汽调节阀6)组成:3.温度-粘度控制选择阀7.其输入是温度程序调节器8和粘度调节器9的输出信号.其输出是其中输入较大的信号.工作概述:1.燃油温度在下限(如200C)和上限(1350C)之间时.温度程序调节器8工作.8输出控制信号改变蒸汽调节阀6的开度.使染有温度按预先设定

2、的速度变化.工作概述:2.当燃油温度达到上限(1350C)时.粘度控制系统工作.粘度调节器9输出控制信号改变蒸汽调节阀6的开度.使染有粘度稳定在给定值上.3.”柴油-重油”切换:燃油系统工作前.油温处于下限值.”柴油-重油”转换开关打到”重油”位置.系统运行.先使用柴油.在温度程序调节器控制下油温逐渐. 油温到中间值(如700C)时.三通电磁阀2动作推动三通活塞阀1.实现柴油到重油的转换.在温度程序调节器8的控制下.对重油进行程序加温直到温度上限值.NAKAKITA优点:加用温度程序控制.避免油温较低时.采用粘度控制使油温升高过快.改善喷油设备工作条件.”柴油-重油”自动切换使油温较低时.系统

3、用柴油工作.可保证良好的雾化质量.冲洗管路中的重油.保证控制系统和喷油设备可靠性.NAKAKITA粘度控制系统粘度调节器:应用位移平衡原理.实现PID控制作用.工作原理:平衡状态:粘度测量值=给定值.黑色测量指针和红色给定指针重合.喷嘴挡板距离不变.调节器输出稳定.比例波纹管、积分波纹管、积分气室和微分气室压力均等于调节器输出压力.系统受到扰动.出现偏差.如燃油粘度.差压变送器输出一个成比例的气压信号.经过控制板送到弹簧管使其张开.FG杆推动GH杆上移.以E轴为圆心.HEN和HED杆都逆时针转动.MN杆右移.黑色测量指针绕O轴向指示粘度的方向转动.D点右移使AC杆绕C轴逆时针转动.BO杆右移.

4、OO杆以O点为支点顺时针转动.挡板离开喷嘴.喷嘴背压.经过气动功率放大器使调节器输出P出. n P出分四路输出:1路送到气关式调节阀. 蒸汽调节阀.使燃油粘度.n2路是微分输出的过程.2路与微分气室中的波纹管相通.波纹管收缩.其外面的气室通比例波纹管压力略有.OO杆略有.系统受到扰动.出现偏差.如燃油粘度.差压变送器输出一个成比例的 气压信号.经过控制板送到弹簧管使其收缩.FG杆推动GH杆下移.以E轴为圆心.HEN和HED杆都顺时针转动.MN杆左移.黑色测量指针绕O轴向指示粘度 的方向转动.D点左移使AC杆绕C轴顺时针转动.BO杆左移.OO杆以O点为支点逆时针转动.挡板靠近喷嘴.喷嘴背压.经过

5、气动功率放大器使调节器输出P出 . P出分四路输出:1路送到气关式调节阀. 蒸汽调节阀.使燃油粘度 .2路是微分输出的过程.2路与微分气室中的波纹管相通.波纹管扩张.其外面的气室通比例波纹管压力略有 .OO杆略有 .挡板微微远离一点喷嘴.这个负反馈很弱.不能抵挡挡板继续靠近喷嘴.调节器输出P出 .蒸汽调节阀开度 . 3路微分消失的过程.3路是调节器的输出经过微分阀与微分气室相通.微分气室压力经微分阀不断进气.其压力不断 .比例波纹管的压力不断 .OO杆不断 移.负反馈不断.挡板不断远离喷嘴.调节器的输出P出不断 .蒸汽阀开度 .这里微分作用是通过弹性气阻组成的P惯性环节的负反馈实现的.4路是积

6、分波纹管经积分阀充气而压力不断 .OO杆移.挡板由靠近喷嘴一点.这个附加的正反馈使调节器的输出P出有所 .蒸汽调节阀略微 .消除静态偏差.黑红色指针重合.NAKAKITA粘度控制系统参数调整:PB:调整比例带调整盘(是一个偏心机构).可平行移动喷嘴挡板机构.挡板转动同样角度.喷嘴挡板间开度变化量不同.Ti:积分阀. 积分时间.I作用Td:微分阀.微分时间.D作用给定值r的调整:顺时针转动给定值按钮. 给定值.红色指针朝给定值方向转动.QS绕Q轴逆时针转动.RC杆左移.A、D点不动.BO杆左移.挡板靠近喷嘴.调节器输出P出.温度程序调节器(正作用式)温度程序设定装置如图所示.它是在给定指针上加装

7、一个驱动杆.小齿轮转动扇形轮时.驱动杆与给定指针一起转动、驱动杆上装有上、下限温度开关.两个开关状态由开关杆控制.当驱动杆转动时.开关杆沿着控制板转动.驱动杆上还装有中间温度限位开关.这的开关状态由可调凸轮控制.当中间温度确定（如70）后.可调凸轮位置固定.不随驱动杆转动.驱动杆和给定指针由小齿轮带动.按下给定值旋钮.可手动设定温度给定值；拔出给定值旋钮.离合器合上.同步电机SM1和SM2的转动通过差动减速齿轮装置和小齿轮带动驱动杆和温度给定值指针转动.温度程序调节器在控制系统投入工作前.燃油温度处于下限值.开关杆与下限温度设定器相碰.温度下限开关LLS和上限开关ULS均从右边断开合于左面（见

8、图4-3-6）.中间温度限位开关触头没有被凸轮压下.在系统投入工作时.先把“柴油一重油”转换开关转至“重油”位置.合上电源开关.同步电机SM1和SM2开始转动.经PID的控制作用.燃油温度的测量值将以相同的速度跟踪给定值上升.温度给定值的上升速度是靠温度“上升一下降”设定开关来实现的.这共有五档.即0、1、2、3、和5档.分别控制电机SM1和SM2和转动方向.两个电机都经差动减速装置带动小齿轮转动.但它们的减速比不同.SM2的减速比小这样两个电机的转动方向不同.温度给定值的变化速度也不同.以增大温度给定值为例.温度“上升一下降”设定开关在不同档位时.电机SM1和SM2的转动方向及相应温度给定值

9、的上升速度(/min)见表温度程序调节器比如.把温度“上升一下降”设定开关设定在1档上.控制系统投入工作后.在温度程序调节器控制下.柴油温度以每分钟上升1的速度增加.此时系统用柴油工作.当温度上升到中间温度时.可调凸轮把中间温度限位开关压下.其触头MLS由左边断开合于右面（见图4-3-6）.使三通电磁阀和三通活阀动作(MV-10通电.相当于三通电磁阀SV2通电.SV1断电).自动切断柴油通路.让重油进入燃油系统.以后对重油以相同的速度加温.当n温度达到上限温度时.开关杆与上限温度设定器相碰.其上、下限温度开关LLS 和ULS均从左面断开合于右面（见面4-3-6）.这时.电机SM1和SM2均停转

10、.温度给定值不再上n升.即由油温的程序控制转换为对温度上限值的定值控制.延时一段时间后.自动转为粘度的定值控制.温度程序调节器如果要停止系统的工作.先把“柴油一重油”转换开关转至“柴油”位置.同步电机SM1和SM2就以原来的相反方向转动.温度给定值按原速降低.控制系统由粘度定值控制自动转换为油温的程序控制.当油温下降到中间温度时.可调凸轮使中间温度限位开关弹起.其触头MLS由右边断开合于左面（见图4-3-6）.使三通电磁阀和三通活阀动作(MV-1S通电.三通电磁阀下位通).自动切断重油通路.让柴油进入燃油系统.燃油系统用柴油工作.当油温下降到下限值时.开关杆与下限温度设定器相碰.上、下限开关的

11、开关状态改变.同步电机停转.控制系统停止工作.粘度-温度选择阀温度程序调节器和粘度调节器的输出信号都送到“温度粘度”控制选择阀.选择阀的输出信号送入蒸汽调节阀控制其开度.当温度低于上限值时.选择阀输出温度程序信号；当油温达到上限值时.选择阀输出粘度控制信号.“温度粘度”控制选择阀的结构原理如图所示.选择阀是由膜片9、滑阀7和11、密封环8以及限位螺钉6等组成.A接温度程序调节器的输出.B接粘度调节器的输出.C是选择阀的输出接到蒸汽调节阀的控制管路.当油温低于上限值时.粘度调节器因未接通气源而没有输出.此时A端压力在大于B端压力.膜片9向下弯.上面密封环8离开阀座.粘度-温度选择阀A端气压信号经

12、滑阀7和上阀座之间的间隙由C端输出.对燃油温度进行程序控制.当油温达到上限值时.粘度调节器因接通气源而有输出.这个气压信号比温度程序调节器输出的信号大.即B端压力高于A端.膜片9上弯.下密封环离开阀座.上密封环落在阀座上.这样.B端信号压力经下阀座与滑阀11之间的间隙、滑阀11的横孔、垂直孔和滑阀7的横孔.由C端输出.对燃油粘度进行定值控制.三通电磁阀和三通活塞阀三通电磁阀和三通活阀用于控制“柴油重油”自动转换.其结构原理如图所示.其中.图（a）是三通电磁阀的逻辑符号图；图（b）是三通活塞阀的结构原理图.B和C分别接重油管路和柴油管路.A是三通活塞阀的输出管.当系统投入工作且油温低于中间温度时

13、.中间温度限位开关触头没有被可调凸轮压下.电磁阀的SV1和SV2均断电.三通电磁阀保持原状态下位通n.气源被截止.其输出端.也就是三通活塞阀活塞3上部空间通大气.在弹簧8的作用下.活塞连同活塞杆和阀6一起上移.直到阀6落在上阀座上为止.这时.n切断重没管B与输出管A的通道.而柴油管C通输出管A.柴油进入燃油系统.当油温达到并高于中间温度时.中间温度限位开关触头被可调凸轮压下.三通电磁阀和三通活塞阀此时.MLS中间温度开关闭合于右位.三通电磁阀的SV1断电.SV2通电.三通电磁阀上位通.气源进入三通活塞阀活塞3的上部空间.克服弹簧张力把活塞、活塞杆及阀6一起压下.阀6离开上阀座而紧压在下阀座上.

14、这时.切断柴油管C与输出管A的通路.接通重油管B与输出管A之间的通路.重油进入燃油系统.n三通电磁阀的逻辑功能是:SV1和SV2不能同时通电.它们中一个通电.另一个必定断电.SV2通电.三通电磁阀上位通；SV1通电.三通电磁阀下位通.如果SV1的SV2都断电.三通电磁阀保持原状态.n图中标号为9的是限位开关杆.用早检测“柴油重油”转换是否完成.转动手轮1可手动进行“柴油重油”的转换.在自动控制时.应把手轮旋至最上端.控制电路系统的控制电路如图所示.它能实现“柴油重油”的自动转换及燃油温度程序控制与粘度定值控制的自动转换.图中.虚线框图1是温度程序设定装置.电机SM1和SM2的转动由温度上升断电

15、器RH和温度下降断电器RL控制.温度“上升下降”设定开关转到不同的档位（0、1、2、3和5）时.可设定温度给定值的不同变化速度.虚线框2是“柴油重油”转换开关.在系统停止工作时(如船舶停港).该转换开关已转换到柴油位.即D位.在温度程序调节器控制下.油温已被控制到下限值上.这时.温度下限开关LLS和温度上限开关ULS的触头均从右面断开合于左面.中间温度限位开关MLS也从右边断开合于左边.虚线框3是三通活塞阀位置检测开关.系统在用柴油工作时.三通活塞阀处于上位.其检测开关HL的触头从左边的3、4断开合于右边的1、2.而DL触头将从右边的1、2断开合于左边的3、4.虚线框和是三通电磁阀的断电器装置

16、.要使系统投入工作,先要合上电源主开关SW,电源指示灯PL亮；再把温度“上升下降”设定开关转到所要设定的档位,如转到1档.然后把“柴油重油”转换开关转至重油位,即开关由D断开合于H.这时继电器RYOC能电（因TL2左闭,HL1、2合）表示系统已投入工作,正在用柴油工作.因三通活塞阀处于上位,中间温度限位开关MLS触头合于左边,继电器TL-2断电,它的常开锄头TL-2断开,继电器AX-2断开,其常闭锄头AX2闭合.于是温度上升继电器RH通电,温度下降继电器RL保持断电.这样,继电器RH所有常开触头均闭合,继电器RL的所有常开触头均断开,温度上升指示灯LGH亮,电机SM2因右面的触头RH闭合而正转

17、,电机SM1因左边的触头RH闭合而反转.是柴油温度会以1/min的速度上升.同时,因继电器AX3断电,其常闭触头AX3闭合,起动测粘计马达M,使测粘计和差压变送器投入工作,粘度指示仪表和记录仪表R将显示燃油的粘度值.但因粘度调节器没有接通气源而没有输出.现在,柴油没温从下限值开始以1/min的速度上升.温度程序调节器的驱动杆和给定指针逐渐向温度增高的方向转动.当柴油温度上升到中间温度时,可调凸轮把中间温度限位开关触头压下,在电路中的开关MLS触头从左面断开合于右面,继电器MV10通电（继电器MV1S保持断电）,相当于三通电磁阀SV2通电,SV1断电.三通电磁阀上位通,三通活塞阀的活塞上部空间通

18、气源,把活塞压到下位.这时燃油系统自动从用柴油转换到用重油.如果在1020内完成柴油到重油的转换,三通活塞处于下位,其位置检测开关DL触头从左面的3、4断开合于右面的1、2,而HL会从右面的1、2断开合于左面的3、4.继电器RYOC断电,相应的指示灯灭（图中未画出）,表示柴油到重油的转换已经完成.灯灭,重油切换成功时间继电器TL2延时时间是1020,继电器通电1020S后,其常闭触头TL2断开,继电器MV10、MV1S均断电,相当于SV1和SV2都断电,三通电磁阀保持上位通,燃油系统保持用重油.如果在继电器TL-2延时时间之内没有完成三通活塞阀从上位到下位的转换（如活塞或活塞杆卡牢在上位）,位

19、置开关HL仍合在右边的1、2,因TL2常开触头已经延时闭合,使继电器AX2通电,其常闭触头AX2断开,继电器RH断电,它的所有常开触头均断开,电机SM1和SM2均停转,柴油温度给定值不再上升,对柴油进行中间温度的定值控制,控制系统发出声光报警.如果在继电器TL2通电计时时间之内,三通活塞阀完成以从上位到下位的转换,因开关HL已从右边的1,2断开,继电器AX2是不会通电的,则重油温度仍以1/min的速度上升.当重油温度达到上限值时,开关杆（见图433）与温度上限设定器相碰,上、下限温度开关LLS和ULS的触头均从左边断开合于右边.这时,继电器RL,RH均断电,电机SM1和SM2都断电停转,重油温

20、度不再升高,即由油温的程序控制转换为对重油上限温度的定值控制.由于ULS触头合于右边,使定时器T1通电.它的延时时间可在060min范围调整.当T1计时时间一到,其常开触头T1闭合,继电器MV20通电（MV2S保持断电）.图4-3-1中的电磁阀11上位通,粘度调节器接通气源而投入工作.把差压变送器送来的与燃油粘度成比例的测量信号,同粘度给定值相比较得到偏差信号,经粘度调节器的PID作用输出一个控制信号 , 送至“温度粘度”控制选择阀7.由于粘度调节器输出信号大于温度调节器的输出信号,故选择输出粘度调节器送来的信号至蒸汽调节阀,对重油粘度进行定值控制,即完成了对重油温度的定值控制到对重油进行粘度

21、定值控制的转换.定时器T1常开触头的闭合,还使时间继电器TL3通电,它的常开开触头延时23S闭合,该触头闭合后,一方面使AX4A继电器通电并自保.另一方面使继电器RYV通电,相应指示灯亮,表示系统正在对重油进行粘度控制.继电器MV20和MV2S断电,粘度调节器保持接通气源的原状态不变.继电器TL3断电,但因AX4A继电器已通电自保,故定时器T1不会重新通电计时,到此,系统投入工作的各项动作已全部完成,即为船舶在海上正常航行期间.若需系统停止工作（如船舶要靠码头）,只要把“柴油重油”转换开关转至“柴油”位置,使开关从H断开合于D即可。这时继电器AX4A断开,继电器RYV失电,表明已停止对燃油粘度

22、的定值控制。此时,由于温度上、下限开关ULS和LLS的触头仍合于右边,故温度下降继电器RL通电,其气有的常开触头均闭合。同步电机SM1和SM2以与原来相反方向转动,温度程序调节器的给定值以原设定的速度降低。温度下降指示灯LGL亮,当“柴油重油”转换开关合于D时,继电器MV2S通电,MV20断电,切除粘度调节器的气源使粘度调节器没有输出,“温度粘度”控制选择阀又选择温度程序调节器的输出,来控制蒸汽调节阀的开度。当油温下降到中间温度时,中间温度检测开关MLS触头从右边断开合于左边。继电器MV1S通电（MV10保持断电）,三通电磁阀下位通,三通活塞阀将由下位转换到上位,燃油系统由用重油自动切换到用柴

23、油工作。如果这一转换成功,位置开关HL触头将从左面的3、4断开合于右边的1、2；DL触头由右面的1、2断开合于左面的3、4,继电器RYA通电,相应的指示灯亮,表明现在要停止系统的工作。继电器TL-1通电，常闭触头延时一段时间断开，继电器MV-1S和MV-20都断电，三通活塞阀保持在上位的原状态不变。继电器TL-1的常开触头TL-1延时1020S闭合，若在这段时间内，三通活塞阀因卡阻没有完成由下位到上位的转换，DL触头仍合于右边的1、2，这时断电器AX-2通电，其常闭触头AX-2断开，继电器RH和RL都断电，它们的常开触均断开。电机SM1和SM2都断开停转。油温不再下降，LGL指示灯灭，控制系统

24、发出故障声光报警。当燃油温度下降到下限值时，开关杆与下限温度设定器相碰，上、下限温度开关ULS和LLS的触头均从右边断开合于左面，继电器RH和RL都断电，电机SM1和SM2断电停转。继电器AX-3通电，其常闭触头AX-3断开，停止测粘计和粘度显示仪表的工作。到此控制系统又恢复到投入工作前的初始状态。拉下电源主开关SW，就切除了控制系统的工作。一、VAF型燃油粘度控制系统的组成 fig.7-2-1二、测粘计 fig.7-2-2三、EVT-10C粘度传感器结构原理图fig.7-2-3四、PT100温度传感器fig.7-2-4五、控制系统常见故障分析及管理要点返回本节返回本节返返回回最近最近测粘计:

25、检测燃油加热器7出口燃油粘度,并成比例的转换成压差信号,送到差压变送器4.燃油细滤器:滤除燃油中杂质等,防止阻塞测粘计.气关式气动调节阀差压变送器:把接收到的压差信号成比例的转换为0.020.1Mpa气压信号,送调节器3和指示仪表2.调节器:根据偏差值,按PI规律输出一个控制信号,改变蒸汽阀开度,改变对燃油的加热量,使燃油粘度给定值.返回最近返回最近测粘计组成:齿轮泵1,毛细管2.工作原理:齿轮泵安装在燃油加热器出口的燃油总管中,泵转速恒定,从油管中吸入少量油流,使流过毛细管2的油流量恒定,并且为层流运动,毛细管两端压差就与燃油粘度成比例.图中正压室与负压室之间的压力差P就反映了燃油粘度的实际

26、值.电机带动齿轮泵转速恒定.VCU-160 黏度控制器用单片机8031 可以同时监视、控制、显示燃油温度和黏度，它主要由 PI 温度调节器和 PI 黏度调节器组成。控制和显示所用的输入信号来自于 EVT-10C 黏度传感器和 PT100 温度传感器，输出控制信号到蒸汽加热装置的蒸汽调节阀或电加热装置的接触器。可以对 DO（柴油）进行温度定值控制，对HFO（重油）进行温度或黏度控制，两种控制方式在升温或降温过程中有升温速率的程序和降温黏度定值控制，另外设有手动控制蒸汽调节阀调节方式。在各种工作方式下均有温度和黏度显示。单片机变送器：黏度传感器内的单片机变送器采用 Intel 公司 MCS-51

27、系列单片机 80C31 组成单片微型计算机变送系统，它把测量线圈产生的感应电动势经数据放大后送入精密电压一频率转换器 LM231 ，它输出的脉冲信号频率与输入电压严格成比例，实际上LM231 是起模数转换器的作用。该脉冲信号送到80C31内部定时器 T0，记录单位时间脉冲数，该数值就反映了燃油黏度的实际值。为了防止振动、温度、流量、压力、流速等外界因素的干扰，软件上采取了数字滤波等抗干扰措施，并进行数值标定。80C31 再把表示黏度值的数字量送入AD7543BD 数模转换器转换成电压模拟量，经电压电流变换电路转换成标准420 mA 电流输出，其对应的黏度测量范围是 050 cSt。 PT100

28、 是一种热电阻式温度传感器。这种传感器是利用金属材料电阻值随温度升高而增大，且在检测范围内它们之间保持良好线性关系的特性制造的。PT 100 温度传感器在结构上与以往使用的温度传感器有所不同，检测元件直接插入被检测介质中，不用壳体防护，以避免热电阻与壳体之间的空气影响传热速度。这种改进后的温度传感器的热惯性很小，能及时感受温度的变化。 154150T1T212.011.512.513.011.0粘度V（cSt）时间t图7-2-5 粘度控制过程曲线 （1）模拟量输入电路控制和显示等所用的输入信号来自 EVT-10C 黏度传感器和PT100 温度传感器的模拟量。它们分别是毫安电流和毫伏电压信号，经

29、各自数据放大器 A1和A2放大后送入8 位多路转换开关 DG 508 。多路转换开关的作用是在某一时刻只能选择一个通道的信号输入，这一功能是由多路转换开关内地址译码器实现的。从图中可见，该地址来自可编程并行接口 8255。 8255选端口的地址线A0和 A1这两个输入信号与 和输入信号一起，用来选择三个口或控制字寄存器。这两条线通常接至地址总线的最低两位（ P0.1和 P0.0）：P0.1 和 P0.0为 00 选定 PA 口；P0.1 和 P0.0为 01 选定 PB 口；P0.1 和 P0.0为 10 选定 PC 口； P0.1 和 P0.0为 11 选定控制字寄存器端口。从图 4-2-3

30、 可见 8031P0口的P0.0 和P0.1两引脚是通过锁存器 LS373 与其口选地址相连的。 8031P2口的 P2.3P2.6 通过 LS139 地址译码器接到片选端。 LS139 为双2线-4地址译码器 图7-2-7 LM339四电压比较器逻辑图控制方式的选择开关量是通过电压比较器 LM 339 送入8031。X6：4端为手动控制方式输入端； X6：5端为重油工作方式； X6：6端为柴油工作方式输入端。从图中可知，它们均接到各自比较器的同相端。例如：当工作方式选择开关转到 DO 位置时，对应的X6：6端与 20 V 电源接通，LS339 中电压比较器 A3 立即翻转为输出高电平状态，当

31、8031查询到开关量输入状态时，就会发现 P1口的 P1.0端为高电平，即外部选择为 DO 工作方式，8031 自动转入 DO 工作方式。其他工作方式类同，在此不再赘述。返回最近返回最近图7-2-8 显示面板布置辑图思考题：思考题：（）（）VAFVAF型燃油粘度调节器是基于何原理工作的？型燃油粘度调节器是基于何原理工作的？能实现何调节规律？若采用反作用式调节器，则能实现何调节规律？若采用反作用式调节器，则调节阀应采用气关式的，其目的是什么？调节阀应采用气关式的，其目的是什么？（）（） VAFVAF型燃油粘度控制系统投入工作时，应型燃油粘度控制系统投入工作时，应先接通仪表的气源再接入测量信号，其原因是何？先接通仪表的气源再接入测量信号，其原因是何？（）气动差压变送器投入运行和切除工作时，（）气动差压变送器投入运行和切除工作时，应如何正确操作三通导压阀？应如何正确操作三通导压阀？（）论述（）论述VAFVAF型燃油粘度控制系统。型燃油粘度控制系统。