电气与plc第三章课件.ppt

1、第三章：船舶机械电力拖动控制电路第三章：船舶机械电力拖动控制电路 本章介绍机舱辅机、锚机、起货机、舵机等对电力本章介绍机舱辅机、锚机、起货机、舵机等对电力拖动的要求及其典型控制线路。拖动的要求及其典型控制线路。3.1 3.1 船舶机舱辅机电力拖动控制线路船舶机舱辅机电力拖动控制线路1.1.水泵自动控制线路水泵自动控制线路 水泵电动机负责将水打入压力水柜。水泵电动机水泵电动机负责将水打入压力水柜。水泵电动机 的的起起、停停控制是根据水柜压力的变化来实现的，即控制是根据水柜压力的变化来实现的，即是是由由压力继电器压力继电器的下限与上限整定值决定的的下限与上限整定值决定的。这样，就。这样，就构成了水

2、泵的构成了水泵的双位控制双位控制。P PT TT T0 0T T1 1T T2 2T T3 3T T4 4T T5 5图3-2 水泵双位控制过程P上限P下限M M3 3 F RK MF US B1S A自 动手 动S B2K MF RK P(H)K P(L)图图 3 3-1 1 水水 泵泵 自自 动动 控控 制制 线线 路路K MKPKP（H H）当压力高于上限整定值时断开，压力降于此值）当压力高于上限整定值时断开，压力降于此值时闭合；时闭合；KPKP（L L）当压力低于下限整定值时接通，压力）当压力低于下限整定值时接通，压力高于此值时断开。高于此值时断开。2.2.压缩机自动控制线路压缩机自动

3、控制线路 由压力继电器检测瓶内空气压力的变化由压力继电器检测瓶内空气压力的变化(在上限和下在上限和下限之间），以实现电动机起、停的双位式自动控制。限之间），以实现电动机起、停的双位式自动控制。KAM3FRKMFUQS图3-3 空气压缩机自动控制原理图图3-3 空气压缩机自动控制原理图FUFRKT2KMSASAKP1SB1KP2SB2KAKATCKT1YVKT2KT1KMKAKM说明：电动机空载起动，空载停车。说明：电动机空载起动，空载停车。3.2 3.2 燃油辅助锅炉自动控制线路燃油辅助锅炉自动控制线路一一.系统构成系统构成4 43 37 71 18 85 56 62 29 9系统构成系统构成

4、：水位自动控制、蒸汽压力燃烧自动控制、：水位自动控制、蒸汽压力燃烧自动控制、烧烧过程自动程序控制以及各种保护装置。烧烧过程自动程序控制以及各种保护装置。二二.水位控制水位控制1.1.控制控制方式：方式：2.2.水位控制器（电极式）及控制过程水位控制器（电极式）及控制过程两位式控制（利用水位控制器）两位式控制（利用水位控制器）锅锅 炉炉水水 位位 检检 测测 筒筒电电 极极 棒棒最最 高高 工工 作作 水水 位位最最 低低 工工 作作 水水 位位最最 低低 危危 险险 水水 位位U U 2 21 1V VV VC C2 2V VC C1 1K KA A2 2K KA A1 1K KA A1 11

5、 12 23 3图图 3 3-6 6电电 极极 式式 水水 位位 控控 制制 器器（a a）（b b）三三 点火和燃烧自动程序控制点火和燃烧自动程序控制 点火和燃烧按一定的程序（顺序）进行点火和燃烧按一定的程序（顺序）进行。点火是否成功需进行点火是否成功需进行“火焰检测火焰检测”。四四 蒸汽压力和燃烧控制蒸汽压力和燃烧控制 蒸汽压力和燃烧控制蒸汽压力和燃烧控制是利用蒸汽压力信号来自动是利用蒸汽压力信号来自动控制锅炉燃烧装置的燃烧过程控制锅炉燃烧装置的燃烧过程。双位控制双位控制 连续控制连续控制 控制控制 方式：方式：下面介绍采用压力比例调节器和电动比例操作器的下面介绍采用压力比例调节器和电动比

6、例操作器的压压力比例式辅助锅炉力比例式辅助锅炉自动调节系统。自动调节系统。1 1101011115 58 89 96 67 73 32 2R R1 1A A R R2 2R R3 3B B R R4 44 4图3-10 压力比例式辅助锅炉自动调节系统图3-10 压力比例式辅助锅炉自动调节系统1压力比例调节器；2电动比例操作器；3喷油嘴；1压力比例调节器；2电动比例操作器；3喷油嘴；4风门挡板；5点火变压器；6火焰检测器；7点火电极；4风门挡板；5点火变压器；6火焰检测器；7点火电极；8燃油电磁阀；9回油调节器；10高压保护压力继电器；11控制箱8燃油电磁阀；9回油调节器；10高压保护压力继电器

7、；11控制箱6 67 78 84 42 25 51 13 39 9R R1 1R R2 2图3-11 压力比例调节器图3-11 压力比例调节器1平衡弹簧；2发讯划针；3波纹管；4滑线电阻；1平衡弹簧；2发讯划针；3波纹管；4滑线电阻；5弹簧；6调节螺钉；5弹簧；6调节螺钉；7指针；8锁紧螺母；9支点7指针；8锁紧螺母；9支点1RR2ABR3R4uin-+差差动动放放大大正正 转转 可可 控控 硅硅 开开 关关反反 转转 可可 控控 硅硅 开开 关关反反 馈馈 凸凸 轮轮可可 逆逆 电电 机机制制 动动 器器减减速速器器图图 3 3-1 12 2 电电 动动 比比 例例 操操 作作 器器 方方

8、框框 图图采用压力比例调节器和电动比例操作器的采用压力比例调节器和电动比例操作器的压力比例式压力比例式辅助锅炉辅助锅炉自动调节系统调节过程自动调节系统调节过程。五五 燃油辅助锅炉自动控制线路实例燃油辅助锅炉自动控制线路实例QFQF1QF2QF3QF4QF5M13M23M33 3M4M53 KM1KM2KM3KM4KM5C2QF1KM1KA7KA8QF2手手动动自自动动SA手手动动SA自自动动SAPKM2KA1KA1SB1SB2KA6 KA5KA1手手动动SAQF3KM3QF4KM4QF5KM5SP自自动动自自动动SA手手动动自自动动SA手手动动SA手手动动SB3TIST1-3ST1-2KA2K

9、M3DBCYBDKA2KA 2ST1-4YVVC1CR1RLR2R3KA3K1ST1ST1-0KA3KA5KA4给给水水泵泵备备用用给给水水泵泵鼓鼓风风机机燃燃油油泵泵备备用用燃燃油油泵泵延延时时范范围围(秒秒)0-10 11-20 21-3031-4041-5051-60时时间间触触点点ST1-0ST1-1ST1-2ST1-3ST1-4ST1-5KA4KA3RRKA3K1VC6TC2HL0SA1HARKA6KA5KA5HL1HL2HL3HL4HL5HL6HL7KA5KM1KM2KM3KM4KM5KA5ST2ST2ST1-5K3K5KA4RKA6KA7KA8K2K4SA2VC4VC2K4VC5

10、K5K2K3VC3K4K2KA6低低水水位位报报警警点点火火失失败败给给水水泵泵运运转转备备用用给给水水泵泵运运转转鼓鼓风风机机运运转转燃燃油油泵泵运运转转备备用用燃燃油油泵泵运运转转(a)机机舱舱集集中中报报警警(b)图图3-13 燃燃烧烧辅辅助助锅锅炉炉自自动动控控制制线线路路A2A1717778665152392267自自动动 锅炉起动顺序控制包括点火程序控制、点火失败控锅炉起动顺序控制包括点火程序控制、点火失败控制和正常燃烧时突然熄火再循控制等。制和正常燃烧时突然熄火再循控制等。2.2.锅炉起动顺序控制锅炉起动顺序控制1.1.水位控制及过低水位保护水位控制及过低水位保护 燃烧过程自动调

11、节由比例式调节器燃烧过程自动调节由比例式调节器YBD和电动比和电动比例操作器例操作器DBC两个元件实现两个元件实现。3.3.燃烧比例控制燃烧比例控制4.4.安全保护安全保护 继电器触头继电器触头SP 用于用于蒸汽压力过高保护。当蒸汽压蒸汽压力过高保护。当蒸汽压力高达上限值时，力高达上限值时，SP断开，切断接触器断开，切断接触器KM3、KM4、KM5的线圈电路，使鼓风机、燃油泵停转，锅炉熄火。的线圈电路，使鼓风机、燃油泵停转，锅炉熄火。一一.系统概述系统概述3.3 3.3 起锚系缆装置电力拖动控制线路起锚系缆装置电力拖动控制线路二二.起锚系缆机械对控制线路的要求起锚系缆机械对控制线路的要求三三.

12、交流变极调速起锚系缆机械控制线路交流变极调速起锚系缆机械控制线路 采用交流三速电动机：一套高速绕组；一套中速采用交流三速电动机：一套高速绕组；一套中速（YY联接）、低速（联接）、低速（联接）绕组。联接）绕组。交流起锚机控制线路（三速）见下图：交流起锚机控制线路（三速）见下图：（补充说明）（补充说明）3.4 3.4 舵机电力拖动控制线路舵机电力拖动控制线路 二二.操舵系统操舵系统 一一舵机的概述舵机的概述 1 1简易操舵（手柄操舵或应急操舵）简易操舵（手柄操舵或应急操舵）规定：任一种操舵系统都必须配备手柄操舵，作为规定：任一种操舵系统都必须配备手柄操舵，作为 应急状态下的操舵方式。应急状态下的操

13、舵方式。2 2随动操舵随动操舵 3.3.自动舵的基本工作原理自动舵的基本工作原理给水系统给水系统燃油系统燃油系统鼓风机鼓风机 需要协调工作，使得需要协调工作，使得 点火装置点火装置点火检测点火检测蒸汽有足够压力蒸汽有足够压力水位有足够高度水位有足够高度（1）自动燃烧系统投入之前，锅炉水位必须是在安）自动燃烧系统投入之前，锅炉水位必须是在安全水位以上，否则锅炉自动控制系统不会自动起动。全水位以上，否则锅炉自动控制系统不会自动起动。（3）预扫气完毕后，开始点火，在点火电极发火的同）预扫气完毕后，开始点火，在点火电极发火的同时开始喷油。时开始喷油。（2）为了防止冷爆，必须在锅炉点火燃烧之前，启）为了

14、防止冷爆，必须在锅炉点火燃烧之前，启动风机，打开风门，使炉膛进行预扫气，为点火及喷动风机，打开风门，使炉膛进行预扫气，为点火及喷油燃烧作准备。油燃烧作准备。点火和燃烧程序（顺序）如下：点火和燃烧程序（顺序）如下：（4）当点火燃烧成功后，通过火焰检测器或烟道开关，）当点火燃烧成功后，通过火焰检测器或烟道开关，使点火变压器自动停止点火，进行正常燃烧。使点火变压器自动停止点火，进行正常燃烧。（5）当点火失败时，通过火焰检测器和时间控制，使）当点火失败时，通过火焰检测器和时间控制，使风机、油泵停止工作，并发出声光报警信号风机、油泵停止工作，并发出声光报警信号。火焰检测的元件有：火焰检测的元件有：光敏电

15、阻光敏电阻、紫外线管等紫外线管等 冷冷用用空空气气1 12 23 34 45 56 67 7有有光光照照无无光光照照I II IA AI IL Lu u外外接接控控制制电电路路(a a)(b b)(c c)图图3 3-7 7 光光敏敏电电阻阻结结构构及及伏伏安安特特性性（a a）光光敏敏电电阻阻在在锅锅炉炉口口的的设设置置；（b b）结结构构原原理理；（c c）伏伏安安特特性性1 1光光敏敏电电阻阻；2 2磨磨砂砂玻玻璃璃；3 3耐耐热热玻玻璃璃；4 4散散热热助助片片；5 5金金属属电电极极；6 6光光敏敏层层；7 7透透明明底底板板；I I 暗暗电电流流；I I 亮亮电电流流A AL L1

16、 12 23 34 45 5图图 3 3-8 8 紫紫 外外 线线 管管1 1 电电 极极；2 2 引引 线线；3 3 管管 泡泡；4 4 管管 座座；5 5 管管 脚脚蒸汽压力控制蒸汽压力控制是利用蒸汽压力信号来自动控制锅炉燃是利用蒸汽压力信号来自动控制锅炉燃烧装置的燃烧过程烧装置的燃烧过程。即通过对蒸汽压力信号的检测来即通过对蒸汽压力信号的检测来控制点火燃烧还是停油熄火，是开大油门（调节喷油控制点火燃烧还是停油熄火，是开大油门（调节喷油器的燃油量）器的燃油量）风门还是减小油门风门风门还是减小油门风门。蒸汽压力蒸汽压力双位双位式控制系统：式控制系统：当锅炉蒸汽压力达规定的压力当锅炉蒸汽压力达

17、规定的压力高限高限值时，压力继电值时，压力继电器高压触点动作，通过控制线路切断电磁阀线圈和风器高压触点动作，通过控制线路切断电磁阀线圈和风机电源，使锅炉熄火。机电源，使锅炉熄火。当蒸汽压力下降到规定的当蒸汽压力下降到规定的低限低限时，压力继电器的时，压力继电器的低压触点动作，通过控制线路经过点火燃烧程序后正低压触点动作，通过控制线路经过点火燃烧程序后正常燃烧。常燃烧。直至蒸汽压力达高限后又重复上述过程直至蒸汽压力达高限后又重复上述过程。蒸汽压力和燃烧的蒸汽压力和燃烧的连续控制连续控制是利用是利用蒸汽压力调节器蒸汽压力调节器检检测蒸汽压力，根据负荷变动情况，调节喷油器的燃油测蒸汽压力，根据负荷变

18、动情况，调节喷油器的燃油量和风门的空气供给量、通过控制燃烧状态使蒸汽压量和风门的空气供给量、通过控制燃烧状态使蒸汽压力力保持一定的数值保持一定的数值。压力比例式辅助锅炉压力比例式辅助锅炉 自动调节系统的调节过程：自动调节系统的调节过程：锅炉蒸汽压力锅炉蒸汽压力等于等于给定压力时：压力比例调节器的划给定压力时：压力比例调节器的划针停留在滑线电阻的中间位置，电机比例操作器的反针停留在滑线电阻的中间位置，电机比例操作器的反馈划针也停留在中间位置，则由电阻馈划针也停留在中间位置，则由电阻R1、R4和和R2、R3构成的电桥处于平稳状态即构成的电桥处于平稳状态即R1R4=R2R3，电桥输出为，电桥输出为零

19、，执行电机停止不动。零，执行电机停止不动。锅炉蒸汽压力锅炉蒸汽压力高于高于给定值时：划针向左移动，给定值时：划针向左移动，R1减小，减小，R2增大，使增大，使R1R4小于小于R2R3，电桥有下正上负的输出电，电桥有下正上负的输出电压，执行电机正转，将回油伐开大，风门关小，使送进压，执行电机正转，将回油伐开大，风门关小，使送进炉膛的风油量减小。同时，通过减速机构带动反馈划针炉膛的风油量减小。同时，通过减速机构带动反馈划针同向移动，直到电桥重新平衡时，电桥输出为零，执行同向移动，直到电桥重新平衡时，电桥输出为零，执行电机停止转动，回油伐和风门便停留在适应于新工况的电机停止转动，回油伐和风门便停留在

20、适应于新工况的位置上，锅炉压力不再变化，调节过程结束。位置上，锅炉压力不再变化，调节过程结束。当锅炉压力当锅炉压力低于低于给定值时：调节过程类似，只是方向相给定值时：调节过程类似，只是方向相反反。uicticiab：iciab电源正半周电源正半周电源负半周电源负半周tt 蒸汽压力小蒸汽压力小 蒸汽压力大蒸汽压力大燃烧比例控制的工作原理：燃烧比例控制的工作原理：电动机的励磁绕组与电容电动机的励磁绕组与电容C3串联后接入电源，因此串联后接入电源，因此励磁电压与电源电压间有励磁电压与电源电压间有90的相位差。的相位差。锅炉汽压大于或小于整定汽压的偏差，导致控制绕锅炉汽压大于或小于整定汽压的偏差，导致

21、控制绕组电压与电源电压同相或反相，使得电动机中励磁电组电压与电源电压同相或反相，使得电动机中励磁电压与控制绕组电压的超前滞后关系发生变化，电动机压与控制绕组电压的超前滞后关系发生变化，电动机便正转或反转便正转或反转。起锚机械：位于船头。起锚机械：位于船头。1用途与类型用途与类型（2）类型：立式、卧式类型：立式、卧式（1）用途：用于固定船位、小范围内拐弯。用途：用于固定船位、小范围内拐弯。2工作情况工作情况（1）正常情况：）正常情况：抛锚抛锚 电动抛锚（电动机工作在制动状态：控制电动抛锚（电动机工作在制动状态：控制 速度）速度）重力抛锚（自由落体，水深小于重力抛锚（自由落体，水深小于50米）米）

22、起锚：五个阶段。如图：起锚：五个阶段。如图：起锚系缆机械对控制线路的要求起锚系缆机械对控制线路的要求（3 3）电动机采用短时工作制（）电动机采用短时工作制（3030分种以内）。分种以内）。（1 1）调速：要求电动机具有稳定的低速特性。）调速：要求电动机具有稳定的低速特性。（2 2）要求电动机特性比较软。堵转转矩应为额定转矩）要求电动机特性比较软。堵转转矩应为额定转矩 的的2倍。倍。M（I）软软硬硬n 要求能够频繁起动及具有较大的过载能力。要求能够频繁起动及具有较大的过载能力。机械制动（电磁抱闸）；电磁制动机械制动（电磁抱闸）；电磁制动（4）制动（起重机械对制动具有严格的要求）制动（起重机械对制

23、动具有严格的要求）交流起锚机工作原理补充说明：交流起锚机工作原理补充说明：2当手柄突然从当手柄突然从“0”位到位到“3”位时：位时：由于由于1SJ起延时起延时 作用（延时约作用（延时约1.5秒），所以，电动机不可能立即秒），所以，电动机不可能立即 进入到高速档运转，这样可避免过大的电流冲击。进入到高速档运转，这样可避免过大的电流冲击。1GLT是过电流继电器。是过电流继电器。“高速高速”起动前，先将起动前，先将GLT 短接，以避免短接，以避免GLT误动作。误动作。32SJ的作用：的作用：在在“高速高速”起动前，先将起动前，先将GLT短接，短接，同时同时2SJ通电，待延时约通电，待延时约2.5秒后

24、，秒后，2SJ的常闭触点的常闭触点 断开，断开，GLT接入。接入。4当电动机处于当电动机处于“高速高速”时，如出现过电流现象：时，如出现过电流现象：GLT常闭触点断开，断开常闭触点断开，断开“高速高速”，同时退到，同时退到“中中 速速”。此时若要再进入。此时若要再进入“高速高速”，需将手柄退到，需将手柄退到“2”位，然后再将手柄扳到位，然后再将手柄扳到“3”位。位。5.手柄由手柄由“3”到到“2”、由、由“2”到到“1”，都需进入短时，都需进入短时的的 制动再进入稳定运行制动再进入稳定运行。1功能功能 一舵机的概述一舵机的概述 船要拐弯，将舵叶转过船要拐弯，将舵叶转过角度，于是产生角度，于是产

25、生转船力转船力矩矩M，从而保证船直线航行的稳定性和回转性。，从而保证船直线航行的稳定性和回转性。F分解分解 F2产生阻力矩产生阻力矩 F1产生转船力矩产生转船力矩 航向航向F 左左右右F1F2 2构成与类型构成与类型平板舵（小船）平板舵（小船）液压舵液压舵 平衡舵（大船）平衡舵（大船）l l 舵叶（板）舵叶（板）l l 电动机（将电能转换成机械能，给传动装置）电动机（将电能转换成机械能，给传动装置）机械舵机械舵 l l 传动装置（使舵旋转）传动装置（使舵旋转）机械舵对电动机控制要求高机械舵对电动机控制要求高液压舵对电动机控制要求稍低液压舵对电动机控制要求稍低“HD-5L”型自动操舵仪型自动操舵

26、仪1.信号发送器信号发送器 u 信号发送器输出电压的大小和相位取决于偏航角的信号发送器输出电压的大小和相位取决于偏航角的大小和偏航的方向。大小和偏航的方向。2.相敏整流相敏整流将信号发送器输出的交流电压信号整流为直流电压将信号发送器输出的交流电压信号整流为直流电压3.运算放大电路运算放大电路对偏航信号进行对偏航信号进行“比例微分积分比例微分积分”运算运算4.4.天气调节天气调节 在风浪很大的情况下，船会出现左右摇摆，这时并在风浪很大的情况下，船会出现左右摇摆，这时并不希望一出现偏航就操舵降低自动舵的灵敏度。不希望一出现偏航就操舵降低自动舵的灵敏度。5.5.左右舵开关电路左右舵开关电路 若船右偏

27、，则经运算放大器后的信号使得若船右偏，则经运算放大器后的信号使得BG4导通，导通，JD1（左舵继电器）得电，（左舵继电器）得电，JD1常开触点闭合，经常开触点闭合，经CD25（常闭）使电磁阀（常闭）使电磁阀1DCF通电（控制变量阀中油通电（控制变量阀中油压得流向），给左舵。压得流向），给左舵。若船左偏，则经运算放大器后的信号使得若船左偏，则经运算放大器后的信号使得BG5导通，导通，JD2（左舵继电器）得电，（左舵继电器）得电，JD2常开触点闭合，经常开触点闭合，经CD26（常闭）使电磁阀（常闭）使电磁阀2DCF通电（控制变量阀中油通电（控制变量阀中油压得流向），给右舵。压得流向），给右舵。二极管二极管D4/D5是用来供是用来供JD1和和JD2放电的。当放电的。当BG5导通，导通，JD1放电；放电；BG4导通，导通，JD2放电。放电。运算放大电路运算放大电路