最新轮机自动化知识点
轮机自动化
轮机自动化1.轮机自动化是指在船舶中应用自动化技术，对轮机设备进行远程监控、自动控制和故障检测与处理的一种技术手段。
它通过引入先进的仪器仪表、控制系统和信息技术，提高了船舶轮机系统的可靠性、安全性和工作效率。
2. 轮机自动化系统的组成轮机自动化系统由以下几部分组成：2.1 传感器与仪表传感器与仪表是轮机自动化系统的重要组成部分。
它们用于收集和监测轮机设备的各种参数，如温度、压力、转速等。
这些传感器将收集到的数据传输给控制系统，用于判断设备的工作状态，并做出相应的控制和调整。
2.2 控制系统控制系统是轮机自动化系统的核心部分。
它通过接收传感器传递的数据，并根据预设的逻辑和算法进行处理，最终控制轮机设备的工作状态。
控制系统通常包括集散控制系统和主控制系统，它们协同工作实现对轮机设备的远程控制和自动化管理。
2.3 监控与故障诊断系统轮机自动化系统还配备了监控与故障诊断系统，用于监测轮机设备的运行状况，并在出现故障时进行故障诊断和处理。
这些系统通常采用数据分析和故障模式识别的方法，能够及时发现并解决轮机设备的故障问题，保证船舶的安全运行。
3. 轮机自动化的优势轮机自动化技术带来了许多优势，主要包括：3.1 提高工作效率自动化系统能够实现对轮机设备的远程监控和控制，减少了人工操作的需求，降低了船员的工作强度，提高了工作效率。
此外，自动化系统的快速响应和智能调整功能，可以更好地满足船舶运行的需求，提高工作效率。
3.2 降低风险和事故的发生率通过自动化系统对轮机设备进行实时监控和故障诊断，能够及时发现设备运行异常和故障，采取措施进行处理，减少事故的发生率。
自动化系统还能够提供实时的报警和监控信息，及时通知船员并采取相应的应对措施，减少风险。
3.3 提高设备可靠性和船舶安全性轮机自动化系统能够实现对轮机设备的智能监控和控制，及时调整设备的工作状态，避免设备的过载运行和故障，提高设备的可靠性和寿命。
通过准确和可靠的监控信息，船舶可以更好地管理设备运行，提高船舶的安全性。
轮机自动化复习资料
C1-1.反馈环节系统必须包括哪几个基本环节？各有哪些具体含义？画出其传递方框图控制对象：是指所要控制的机器、设备或装置测量单元：检测被控量的实际值，并把它转换成统一的标准信号，该信号称为被控量的测量值调节单元：指具有某种调节作用规律的调节器执行机构：接受调节单元输出的控制信号，并将该信号转换为作用到控制对象的实际控制作用。
C1-2自动控制系统有哪些分类方法？1按被控参数的名称分类2按所用能源分类3按设定值的变化规律分类4按信号特征分类C1-3自动控制系统的3种给定信号,4种动态过程各自含义及曲线。
3种信号：跃阶信号，斜坡信号，任意变化信号4个动态：a)发散振荡过程（振幅不断增加的发散振荡过程）b)等幅振荡过程（振幅相同的等幅振荡过程）c)衰减振荡过程（振幅不断减少的衰减振荡过程）d)非周期过程（波峰不断减少的非周期过程）C1-4自动控制系统动态过程的评定指标有哪些？稳定性指标：衰减率φ和振荡次数N精确性指标：最大动态偏差emax 、静态偏差ε和超调量σp快速性指标：过渡过程时间ts 、上升时间tr和峰值时间tpC1-5定值控制系统及随动控制系统的动态过程评定指标的相同和不同点相同：都是通过反馈调节不同：随动系统不是稳态的，定值系统是稳态的C1-6通常调节器有哪几类？船舶机舱常用的调节器作用规律有哪些？（双位作用规律的特点）调节器可分为两类：一正作用式调节器：随着测量值的增加，调节器的输出也增加二反作用式调节器：随着测量值的增加，调节器的输出也减小船舶常用的调节器作用规律：1.双位作用规律，2.比例（P）作用规律，3.比例积分(PI)作用规律，4.比例微分(PD)作用规律，5.比例积分微分(PID)作用规律双位作用规律的特点是对应被控量的下限值emin 和上限值emax，调节器只有两个输出状态（逻辑0和逻辑1）C1-7. 以P10图1-2-2为例，说明如何实现锅炉设定水位的自动控制调节？当水位上升至上限水位时，浮子杆和上限销钉接触，浮子杆带动调节板框架和永久磁铁绕轴顺时针转动，当永久磁铁和同极永久磁铁同高度时，永久磁铁被向上弹开，动触头和静触头断开，电机断电，停止供水。
轮机自动化复习资料.ppt
Pmax-Pmin—调节器输出最大变化范围，即仪表的工作范围。
比例带PB
被控量相对其满量程的变化量 调节器输出量相对其满量程的变化量
例如PB=100%，说明被控量变化全量程的100%，即变化全量程， 调节器使调节阀开度变化全行程。
若PB=50%，说明பைடு நூலகம்控量变化全量程的一半，调节器就使调节阀开度 变化全行程。
A、0.55MPa C、0.65MPa
B、0.60MPa D、0.74MPa
调节器基本作用规律
比例 PB
PB e /( X max X min ) 100% P /( Pmax Pmin )
2024/10/10
例：一比例电动温度调节器，其量程是100-2000C，调 节器输出电流为0-10mA，当指示值从1400C变化到 1600C时，相应调节器输出电流从3 mA变化到8 mA， 则：
dh dt
|t 0
K
T
单容控制对象受到相同的阶跃扰动之后，知其飞升曲
线，通过比较可得其参数
h
K、F、T、R关系
例题
1 2
t
3.双位控制系统中，用YT-1226压力调节器
2024/10/10
P
PZ
PX
0.07 (0.25 0.07) x 10
例：在双位控制系统中，用YT-1226压力调节器检测压力 信号，若压力下限调在0.45MPa，幅差旋钮调在7格上， 则压力上限值是( )，其中幅差范围0.07~0.25MPa。
3%时，调节器输出立即从0.08MPa减小到0.068MPa，
8min后调节器输出降至0.044MPa，则该调节器的PB和
Ti分别是
A、PB=500%，Ti=8min
最新轮机自动化知识点
轮机自动化知识点一．反馈控制系统的基本概念1．反馈控制系统的组成，要求画出组成框图，能够描述系统的工作过程2．自动控制系统的典型输入信号阶跃形式、线性形式、脉冲形式、正弦形式 其中阶跃形式是最严重的扰动。
3．反馈控制系统动态过程的品质指标有哪些方面？各包括哪些指标？各种指标的含义？ 稳定性指标： 衰减率φ：是指在衰减震荡中，第一个波峰的峰值A=e max 减去第二个同相波峰峰值B 除以第一个波峰峰值A ，即φ=（A-B ）/A震荡次数N ：是指在衰减震荡中，被控量震荡的次数超调量σp ：是指在衰减震荡中，第一个波峰y max 减去新稳态值y （∞）与新稳态值之比的百分数准确性指标：最大动态偏差e max ：是指在衰减震荡中第一个波峰的峰值。
静态偏差ε：是指动态过程结束后，被控量新稳定值与给定值之间的差值 快速型指标：上升时间t r ：是指在衰减震荡中，被控量从初始平衡状态第一次到达新稳态值y （∞）所需的时间峰值时间t p ：是指在衰减震荡中，被控量从初始状态到达第一个波峰所需要的时间过渡时间t s ：是指被控量从受到扰动开始到被控量重新稳定下来所需的时间穿越次数：振荡周期：二．控制器作用规律1．调节器的种类及其作用规律表达式。
各种调节规律的开环阶跃响应特性（输出曲线形状） 双位是调节器: 比例调节器（P ）：P （t ）=K ·e （t ）比例积分调节器（PI ）：P （t ）=K ﹝e （t ）+Ti1∫e （t ）dt ﹞ 比例微分调节器（PD ）：P （t ）= K 〔e （t ）+T d dt t de )(〕比例积分微分调节器（PID ）：P （t ）=K ﹝e （t ）+Ti 1∫e （t ）dt+ T d dtt de )(﹞2K K 比例调节器输出特性 t t比例微分调节器输出特性 比例积分微分调节器输出特性2．正、负反馈的含义及其强弱对调节器参数（PB 、Ti 、Td ）的影响 正反馈：是指经反馈能加强闭环系统输入效应，即使偏差e 增大 负反馈：是指经反馈能减弱闭环系统输入效应，即使偏差e 减小正反馈可以增大调节器的放大倍数，负反馈用来提高自动调节系统(或调节器)的稳定性。
轮机自动化课件 绪论
二、轮机自动化的作用
五、轮机自动化的发展趋势
1、现场总线技术的应用 2、全面提高控制设备的质量 3、更广泛地应用信息技术
六、参考书目
（1）林叶锦. 轮机自动化。大连：大连 海事大学出版社，2009年9月。 （2）船舶电气与自动化 （轮机自动化）。大连：大连海事 大学出版社，2012年6月。
1、提高船舶动力装置运行的可靠性
2、提高船舶动力装置运行的经济性能 3、改善工作条件，减轻劳动强度
三、轮机自动化的主要内容
（1）参数的自动控制 （2）程序控制 （3）远距离操纵 （4）集中监测与报警 （5）安全保护和自动灭火 （6）船舶电站自动化
四、本课程主要内容 （1）轮机自动化基础知识 （2）参数的自控系统 （3）辅助设备的自动控制 （4）主机遥控系统 （5）监视与报警系统
轮机自动化简答题资料
第四章自动控制系统1。
1执行机构在反馈控制系统中的作用执行机构的输入量是调节机构的输出控制信号,执行机构的输出量是阀的开度。
调节机构的控制信号经执行机构直接改变调节阀的开度，从而可以改变流入被控对象的物质或能量流量，使之符合控制对象的负荷要求，被控量会逐渐回到给定值或给定值附近，系统将达到一个新的平衡.2。
简述气缸冷却水温度控制系统的类型、功能以及特点?（1）直接作用式是指冷却水温度控制系统不用外加能源，而是将装在冷却水管路中的温包或感温盒内充足低沸点液体，利用其压力随温度成比例变化的特性直接推动三通调节阀来改变经冷却器水的流量和旁通水流量,以控制冷却水温度在给定值附近.直接作用式调节器结构简单，但是只能实现比例控制,存在静差，所以其精度低，误差大，主要用于小型主机和副机。
在对冷却水温度精度要求较高的情况下，如对于中大型主机，使用直接作用式调节器是不适宜的，一般采用间接作用式（如电动和气动）控制系统。
（2）间接作用式是指冷却水温度控制系统需要在外加能源的作用下进行调节，目前常用的气动和电动控制系统属于间接作用式。
该作用方式根据需要可实现比例微分、比例积分等作用规律,调节精度高，误差小.目前主要有MR—Ⅱ型电动冷却水温度控制系统和单片机式的中央冷却水控制系统。
（3）微机控制的柴油机冷却水温度控制系统也已经广泛应用于主机上，可以实现强大的智能化控制功能,并在此基础上逐步引入变频调速、模糊控制等先进技术。
3.简述气缸冷却的方法？答:柴油机冷却水温度控制的方法是把气缸冷却水分成两部分:一部分通过淡水冷却，经海水冷却使温度降低；另一部分不通过淡水冷却器，即通过旁通的方法直接与通过冷却的淡水混合，然后进入柴油机气缸的冷却空间。
若冷却水温度偏高，通过三通阀减少旁通的淡水量，增多通过冷却器的淡水量。
4．在MR—Ⅱ型电动冷却水温度控制系统中,都采取了哪些保护措施，各起什么作用？答：P92（1）在电机M通电回路中加装一个限位开关，当电机带动平板阀转到接近极限位置时，限位开关断开，切断电机电源，防止平板阀卡在极限位置,以免电机反向起动电流太大，且起动动作迟缓；（2）装有电机热保护继电器,防止电机因短路、过载使电流过大而被烧坏;（3）在“减少输出继电器"和“增加输出继电器”的通电回路中各串联一个对方的常闭触头，互相连锁，防止两个继电器同时通电。
轮机自动化
模块一1.仪表统一标准号：气动仪表为0.02—0.1MPa，电动仪表为4—20mA。
2.弹性元件：弹性敏感元件和弹性支撑元件，功能是将压力转换成位移。
节流元件：恒节流孔和变节流孔，功能是产生压降，改变气体流量。
气容：固定气容和弹性气容，功能是对气压变化起惯性作用。
++++++气动功率放大器：功能是流量和压力的放大作用。
4.反馈控制系统：测量单元，调节单元，控制对象，执行机构。
5.过程控制评估指标：①静态：相对平衡状态。
②动态：力图恢复平衡状态。
③过渡过程。
6.调节器作用规律：指调节器的输出量随输入量变化的规律。
分双位式调节规律、比例调节规律、积分调节规律、比例积分调节规律、比例微分调节规律、比例积分微分调节规律。
7.气动仪表基本环节：⑴放大环节；⑵反馈环节：节流分压器、节流盲室；⑶比较环节：位移平衡原理、力平衡原理、力矩平衡原理。
8. 迁移原理：根据实际需要将变送器量程的起点总零迁移到某一数值，迁移后量程起点和终点均改变，量程不变。
故障：⑴变送器有输入，但无输出或输出达不到0.1MPa。
⑵仪表无输入但有输出。
⑶零点漂移。
⑷输出压力波动。
9.显示仪表调节方法：零点调节，量程调节，报警值调节。
10.气动薄膜调节阀：气开式和气关式调节阀；正作用式和反作用式。
11.调节参数整定方式：经验法，衰减曲线法，临界比例带法，反曲线法。
模块二1.冷却水温度控制系统方法：一部分通过淡水冷却器，经海水冷却使温度降低；另一部分与通过冷却的淡水混合，然后进去柴油机气缸的冷却空间。
执行单元：三通阀。
2. NAKAKITA型燃油粘度自动控制：测黏计、差压变送器、黏度调节器、蒸汽调节阀组成黏度定值控制系统。
温度变送器、温度程序调节器、蒸汽调节阀组成温度程序控制系统。
功能：燃油温度在上限与下限之间变化时，黏度控制不起作用，蒸汽调节阀受温度程序调节器控制，当燃油温度达到上限时，蒸汽调节阀受黏度调节器控制。
调节器：蒸汽调节阀。
3.辅助锅炉水位控制：保证锅炉的给水量适应锅炉蒸发量的变化，使水位的波动不超过一定的范围。
轮机自动化
轮机自动化1. 简介轮机自动化是指通过自动化控制系统对船舶或者其他海洋工程设备的轮机设备进行自动操作和监控。
它包括了船舶的动力系统、操纵系统以及其他相关设备的自动化控制。
轮机自动化的应用可以提高船舶的安全性、效率和可靠性，减少人为操作的繁杂程度，提高船员工作的舒适性。
2. 轮机自动化系统的组成轮机自动化系统主要由以下几个部分组成：2.1 控制系统轮机自动化的核心是控制系统，它负责对船舶的各种设备进行自动化控制和监控。
控制系统通常由硬件和软件两部分组成。
硬件部分包括传感器、执行器和相关的电气设备；软件部分包括控制算法、界面程序等。
2.2 通信系统通信系统是轮机自动化中重要的一部分。
它负责船舶内部各个设备之间的通信，以及船舶与岸上控制中心之间的通信。
常用的通信方式包括有线通信和无线通信两种。
2.3 监控系统监控系统用于对船舶的各种设备进行实时监测和数据采集。
它可以显示设备的工作状态、报警信息等，并将这些信息传输给控制系统。
监控系统通常由一台或多台监控台组成，每个监控台上都有相应设备的显示屏和控制面板。
2.4 电气系统电气系统是轮机自动化中重要的一部分。
它负责为各种设备提供电力，并对电力进行分配和管理。
电气系统通常由发电机、开关设备、配电盘等组成。
3. 轮机自动化的应用轮机自动化广泛应用于各种船舶和海洋工程设备。
它可以用于船舶的动力系统、航行操纵系统、货物装卸系统等方面。
3.1 动力系统在船舶的动力系统中，轮机自动化可以实现对主机、辅机以及相关设备的自动化控制。
通过控制系统，可以实现对船舶的动力分配、转速控制、负荷分配等功能。
同时，轮机自动化还可以监测主机和辅机的工作状态，及时发现并解决可能的故障。
3.2 操纵系统轮机自动化可以实现对船舶的操纵系统的自动化控制。
通过控制系统，可以实现对舵机的自动控制、航向稳定控制等功能。
同时，轮机自动化还可以实时监测船舶的姿态信息，保证船舶的航向稳定和安全操纵。
3.3 货物装卸系统在货物装卸系统中，轮机自动化可以实现对各种装卸设备的自动化控制。
轮机自动化简答题精简
6、在Mark－5型曲柄箱油雾浓度监视报警器中，什么是平均浓度报警？什么是 偏差浓度报警？为防止误报警，单片机会采取什么措施？ ① 平均浓度报警是指把所有缸曲柄箱油雾浓度检测加在一起，被缸数除所得到 的就是平均浓度，该浓度值超过报警的设定值0.3~1.3mg/L，则发平均浓度报 警； ② 偏差浓度报警是指某个缸，如3号缸曲柄箱油雾浓度检测值与平均浓度相比较， 得到一个油雾浓度偏差值，若该值超过偏差报警设定值0.05~0.5mg/L，就发 偏差浓度报警。当检测到某缸油雾浓度没有达到偏差浓度报警值时，则用现 行该缸曲柄箱油雾浓度值取代前一次检测的浓度值，再计算一个平均浓度， 当检测下一缸油雾浓度时，就与新计算的平均浓度相比较，得到偏差浓度值， 如此继续下去。 ③ 当单片机检测到油雾浓度超标时，先让清洗电磁阀通电，用空气来清洗一次 测量系统，特别是清洗一次光源，然后再重新检测各缸油雾浓度，计算平均 浓度和偏差浓度，如果仍然超标，再发平均浓度和偏差浓度报警，以防止由 于光源污染而造成的误报警。 7、监测报警系统的组成与功能 一个完善的监视与报警系统由三大部分组成： （1）分布在机舱各监视点的传感器； （2）安装在集中控制室内的控制柜和监视仪表或监视屏； （3）安装在驾驶台、公共场所、轮机长和轮机员居室的延伸报警箱。典型监视 报警系统的组成及其分布如下图所示：
轮机自动化1学习.pptx
第7页/共34页
一、温度传感器
(2) 输入输出特性接近线性 (3) 测量精度高：<0℃: ±1℃、
0~100℃: ±0.5℃、 100~650℃: ±0.5% (4) 贵重金属，成本较高 应用：标准温度计，高精度工业测温
第6页/共34页
一、温度传感器
1、热电阻式温度传感器
(2) 铜电阻(Cu)
构成：金属铂丝(0.02~0.07mm)绕制成线圈 特点：(1) 易于提纯，在-50 ~ 150℃范围内性能稳定，价格低
容积式流量传感器 电磁式流量传感器 差压式流量传感器
1、容积式流量传感 第27页/共34页
四、流量传感器
2、电磁式流量传感器
第28页/共34页
四、流量传感器
3、差压式流量传感器
第29页/共34页
四、流量传感器
3、差压式流量传感器
第30页/共34页
五、转速传感器
常见的转速传感器：
测速发电机 磁脉冲式转速传感器
2、热电偶式温度传感器
原理：热电效应（塞贝克效应、 Seebeck effect）。即两种不同性质的导体A、B组成闭合回 路，当导体的节点两端处于不同的温度时，两者之间将产生一热电势，热电势大小与两端温差成 正比。
第8页/共34页
一、温度传感器
2、热电偶式温度传感器
冷端温度补偿：电桥补偿法 适用场合：高温，如主机排气温度的检测
第一章 轮机自动化基础知识完整PPT
(1)积分时间的物理意义
输入一个阶跃偏差后积分输出等于比例输出所需的时间就是 积分时间
(2)Ti越小，积分输出达到比例输出的时间越短，积分作用越 强
(3) Ti值不能准确地整定，宁大勿小
(4)范围在3s到20min之间
第二十三页
四．比例微分作用规律 1.微分作用－－能预示控制对象受扰动的猛烈程度，能在
偏差出现之前，提前改变调节阀的开度。 2.实际微分作用：
第二十四页
3.比例微分作用－－在比例作用的基础上，加微分作用用； 比例作用主要，决定调节阀的开度的变化量；微分作用辅 助，起超前控制作用。
4.微分作用时间的大小是衡量微分作用强弱的参数。 5.比例微分调节器与比例调节器一样，不能消除静态偏差。 6.比例微分输出特性
２）程序控制系统
３）随动控制系统
第六页
四．反馈控制系统的动态过程 １．动态过程特点 １）稳态
２）动态过程
３）特点：是一个衰减振荡过程
２．评定控制系统动态过程品质的指标
１）四种扰动形式：阶跃形式、线性形式、脉冲形式、正
弦形式 ２）定值控制系统品质指标
（１）最大动态偏差 （２）衰减率(0.75-0.90)
4)迟延是不可能消除的，只能在控制系统的布置上尽量减少迟延。
开环系统：逻辑控制系统 2％，所需要的时间
５．放大系数：控制对象受到阶跃扰动后，被控量从初始平衡状态达到新稳态值的变化量，把扰动量所放大的倍数。
闭环系统：反馈控制系统 三．反馈控制系统的分类
一．单容控制对象的动态特性 ５．放大系数：控制对象受到阶跃扰动后，被控量从初始平衡状态达到新稳态值的变化量，把扰动量所放大的倍数。 3)比例带的物理意义： 1)优点：积分作用规律使被控量能稳定在给定值上，消除静态偏差。
轮机自动化复习资料综合版
轮机自动化复习资料综合版轮机自动化复习资料综合版一.柴油机气缸冷却水温度自动控制系统1.冷却水控制调节原理：把冷却水分成两部分，一部分通过淡水冷却器，经海水冷却使温度降低，另一部分不通过冷却器，直接与经冷却器的淡水混合。
然后进入柴油机气缸的冷却空间，若冷却水温度偏高，则需要减少不经冷却器的旁通水量，增加经冷却器的淡水量，反之亦然。
2.根据测温元件安装位置不同，气缸冷却水温度控制系统有哪两种控制方式？各有何特点？答：①控制冷却水进口温度，控制在给定值或给定值附近，但冷却水出口温度会随柴油机负荷的变化而有所变化，在超负荷运行时，出口温度将会发生过高现象。
②控制冷却水出口温度，冷却水出口温度可以控制在给定值或给定值附近，但冷却水进口温度会随着柴油机负荷的变化而变化，特别是在负荷增加时，冷却水进口温度会下降。
3.指出其中的反馈环节，调节器和执行机构，并画出系统的控制原理图。
反馈环节：T802型热敏电阻；调节器：MR-Ⅱ型调节器；执行机构：限位开关、过载保护继电器、三相交流伺服电机。
答：调整电位器W1 可改变放大倍数K ，即可整定比例为分调节器的比例带PB ，调整W2可整定微分时间。
5.比例调节简单，调节动作叫及时，改变纠偏控制作用强度，提高系统的灵敏度。
微分调节有超前控制的能力，可以克服对象的惯性，增强系统的稳定性，抑制振荡，减小超调及动态误差。
二．VAF 型燃油粘度自动控制系统1.分析图中VAF 燃油粘度控制系统，简述燃油粘度控制系统的功能。
答：功能：在燃油进入高压油泵以前，把燃油粘度作为被控量，根据燃油粘度的偏差值，控制加热器蒸汽调节阀的开度或电加热器的接触器，使燃油粘度维持在给定值上。
2.简述系统投入工作的步骤和注意事项。
答：步骤：①接通气源再接通输入信号，打开气源截止阀，调整过滤减压阀5使其输出压力为0.14MPa ②起动测粘计马达，关闭截止阀11，打开截止阀10，让测粘计开始工作③先将燃油转换阀打开至“轻油”运行一段时间后再转向“重油”，关14，打开12，13，让气动调节阀8开始工作④燃油经燃油加热器7加热，经过燃油细滤器6过滤，进入粘度计1，粘度计把测得的粘度转换成压差信号送至差压变送器4，差压变送器再把压差信号转换成气压信号送至调节器3和记录仪2，调节器根据偏差值输出控制信号来调节气动调节阀的开度，从而控制燃油粘度。
轮机自动化
（2）多圈弹簧管 为了在测低压时增加位移，
可以将弹簧管制成多圈状。 （3） 膜片
用金属或非金属材料做成的具 有弹性的圆片（有平膜片和波纹膜 片）。在压力作用下，其中心产生 变形位移。可测低压。
（4） 膜盒 将两张金属膜片沿周口对焊，
内充硅油。使膜片增加强度。
轮机自动化(1)
( 5 ) 波纹管 位移最大，可测微 压（＜1MPa)。
轮机自动化(1)
主要的参考文献
• 徐善林、崔庆渝编，《轮机自动化》，人民交通出版社 • 郑凤阁编，《轮机自动化》，大连海事大学出版社 • 上海交通大学，《》
轮机自动化(1)
第二章 自动化仪表
• 第一节 基础知识 • 第二节 气动变送器 • 第三节 气动显示仪表 • 第四节 气动调节器 • 第五节 气动执行器
1工程大气压 = 1kg /cm2 = 9.80665×104Pa ≈ 0.1MPa
工程中压力的表示方式有： 表压、负压（真空度）、 差压、绝对压力。 工业中所用仪表的压力指 示值，大多数为表压和差压。
轮机自动化(1)
表压 、绝对压力、负压（真空度）、差压之 间的关系：
p表压 = p绝对压力 - p大气压力
四、气动仪表的组成原理 1、放大环节 2、反馈环节 3、比较环节
图3-14 气动仪表的构成原理轮机自动化(1)
放大环节 • 喷嘴挡板机构＋功率放大器
轮机自动化(1)
起步压力调整
轮机自动化(1)
例：由喷嘴挡板机构和气动功率放大器组成的二级功率 放大器，已知气动功率放大器的放大倍数为16，求喷嘴 挡板机构的压力输出范围 解：因为气动功率放大器的输出气压为（0.02~0.1MPa） 所以喷嘴挡板机构的气压输出范围为
《轮机自动化》考试必备重点要点
第一章要点一、反馈控制系统基本概念（一）控制系统组成1、控制对象2、测量单元3、调节单元4、执行机构注意：比较环节不是基本单元。
（二）传递方框图1、环节输出量的变化取决于输入量的变化和环节特性。
信号传递的单向性：输出量的变化不会直接影响输入量。
2、扰动外部扰动：不可控制的扰动，如负荷的变化、电源的波动等。
基本扰动：人为可以控制的扰动，如给定值的变化、调节器参数的调节等。
3、反馈含义：将输出全部或部分地回送到输入端以影响输入效应。
负反馈——削弱输入效应的反馈。
只有采用负反馈，才能形成偏差。
运行参数的自动控制系统必定是负反馈控制系统，亦称为偏差控制系统。
正反馈——加强输入效应的反馈。
为了实现某种复杂的控制规律和作用，自动化仪表（如调节器）往往采用局部正反馈。
4、闭环和开环开环控制的两种情形：（1）按给定值进行控制；（2）按扰动进行控制。
（三）系统类型（按给定值分类）1、定值控制系统给定值恒定不变，系统的主要任务是克服外部扰动的影响。
2、程序控制系统给定值按确定的规律随时间变化，即给定值是确定的时间函数。
系统的主要任务是跟随给定值的变化而变化。
3、随动控制系统给定值随时间变化且无法预知变化规律，即给定值是某个参数的函数且参数的变化是任意的。
（四）动态过程的品质指标1、稳定性（1）衰减率ΨΨ < 0，为发散振荡过程；Ψ = 0，为等幅振荡过程；0<Ψ<1，为衰减振荡过程；Ψ = 1，为非周期过程。
Ψ越大，稳定性越好。
若Ψ=1，则稳定性最好，但动态偏差较大、调节时间偏长。
理想动态过程的Ψ=0.75～0.9（亦即最佳衰减比为4：1～10：1）。
（2）超调量ζpζp 越小，稳定性越好，反之亦然。
一般要求ζp 小于30%。
（3）振荡次数NN 一般以2～3次为宜。
2、准确性（1）最大动态偏差e max ； （2）静差ε3、快速性（1）动态过程时间t s ； （2）上升时间t r ； （3）峰值时间t p定值控制系统常用的品质指标： Ψ、N 、e max 、ε、t s 。
轮机自动化课件 第一章
(4)比例带对系统过渡过程的影响
3、特点
（1）调节及时，且调节器的调节量随偏 差增大以及比例系数增大而增大。 （2）一般调节完毕，会有静差出现。
4、适用范围
适用于干扰较小，对象滞后较小， 时间常数较大的调节对象，此时选PB小 些，使静态偏差不致太大，同时又能保 证控制过程有足够的稳定性。
眼
锅炉
1
脑 2
3
5
4
手
锅炉水位的自动控制
1—水位发讯器；2—变送器；3—调节器；4—执行机构；5—给水阀眼源自脑主 机淡水泵 三通阀
手
海水入口
冷却器
海水出口
柴油机气缸冷却水温度手动控制过程
温度变送器
主 机
调节器
淡水泵 三通阀
执行机构
手
冷却器
海水出口 海水入口
柴油机气缸冷却水温度自动控制过程
二、自动控制系统的基本组成
三、比例积分调节规律PI
1、积分调节规律I
（1）概念：调节器的输出与偏差输入对时间的积分成
正比。
p(t ) K I e(t ) dt
式中，KI为积分速度。
从上式可看出:调节器输出信号的大小不仅取决于偏差输入信 号的大小，而主要取决于偏差存在的时间长短。只要有偏差， 尽管偏差可能很小，但它存在的时间越长，输出信号就越大。
第二节 调节器的调节规律
e>0，P>0，正作用调节器；e>0，P<0，反作用调器。
比例P 三种基本调节规律 积分I 组成5种实用调节规律： 微分D
双位调节规律、比例调节规律P、比例积分调节 规律PI、比例微分调节规律PD、比例积分微分调 节规律PID。
轮机自动化资料
一自动控制基础知识一、选择题1 不可作为气动或电动控制系统标准信号的有___B___。
A．0.02～0．1MPa B．0.02～0．1Pa C. 0～10mA D．4～20mA 2 一个环节的输出量变化取决于____A____。
A．输入量的变化 B．反馈量 C．环节特性 D．A+C3 在定值控制系统中为确保其精度，常采用____C____。
A．开环控制系统 B．闭环正反馈控制系统C．闭环负反馈控制系统 D．手动控制系统4 反馈控制系统中，若测量单元发生故障而无信号输出，这时被控量将____D___。
A．保持不变 B．达到最大值 C．达到最小值 D.不能自动控制5 对于自动控制系统，最不利的扰动形式是____A____。
A．阶跃输入 B．速度输入 C．加速度输入 D．脉冲输入6 在反馈控制系统中，调节单元根据____B____的大小和方向，输出一个控制信号。
A．给定位 B．偏差 C．测量值 D．扰动量7 按偏差控制运行参数的控制系统是____B____系统。
A．正反馈 B．负反馈 C．逻辑控制 D．随动控制8 一个控制系统比较理想的动态过程应该是____A____。
A．衰减振荡 B．等幅振荡 C．发散振荡 D．非周期过程9 在反馈控制系统中，为了达到消除静态偏差的目的，必须选用____B____。
A．正反馈 B. 负反馈C．在偏差大时用正反馈 D．在偏差值小时用负反馈10 在反馈控制系统中，执行机构的输入是____B____。
A．被控参数的实际信号 B. 调节器的输出信号C．被控参数的偏差信号 D．被控参数的给定信号11 反馈控制系统中，为使控制对象正常运行而要加以控制的工况参数是____B____。
A.给定值B.被控量C.扰动量D.反馈量12 气动控制系统中，仪表之间的统一标准气压信号是____A____A．0.02~0.1MPa B．0.2~1．0MPa C．0．02~0．14MPa D．0.2~1．4MPa 13 在柴油机冷却水温度控制系统中，其控制对象是____C____。
轮机自动化知识点
轮机自动化知识点1. 概述轮机自动化是指将船舶轮机操作和控制过程中的各种功能、设备和系统自动化的技术。
它能提高轮机操作的效率和安全性，减轻船员的负担，实现船舶轮机系统的自动化控制和监控。
2. 主要知识点2.1 轮机自动化系统轮机自动化系统包括主控室自动化、机舱设备自动化、船舶集成控制系统等。
主控室自动化主要实现对轮机和辅机的自动化控制和监控；机舱设备自动化则是对附件设备进行自动化控制；船舶集成控制系统是对整个船舶系统的集成和协调控制。
2.2 轮机自动化设备轮机自动化设备包括控制系统、检测与监测系统、通信与数据传输系统等。
控制系统是实现对轮机设备和系统的自动化控制和调节；检测与监测系统用于检测轮机设备的工作状态和参数，并进行实时监测；通信与数据传输系统用于船舶内部设备之间的信息传递和与岸上系统的通信。
2.3 关键技术轮机自动化中的关键技术包括数字化技术、控制算法、故障诊断与预测、信息融合与处理等。
数字化技术是轮机自动化的基础，包括传感器、执行器、数字控制器等设备的应用；控制算法用于实时控制和调节实现轮机设备的精确控制；故障诊断与预测能够提前判断设备的故障并采取相应措施；信息融合与处理则是将各个系统的数据进行整合和处理，以提高控制效率。
2.4 自动化优势和挑战自动化的优势在于提高轮机操作的效率、减轻船员负担、降低操作风险等；但自动化也面临着技术成本、系统可靠性、人机交互等挑战。
为了确保轮机自动化的安全性和可靠性，需要做好系统设计、故障预测与处理、人员培训等工作。
3. 应用案例3.1 轮机自动化系统在某型货船上的应用某型货船采用轮机自动化系统，主控室配备了自动控制面板，可以实现对轮机和辅机的自动化控制和监测；机舱设备自动化系统实现了对附件设备的自动化调节和控制；同时，船舶集成控制系统能够对整个船舶系统进行集成和统一的控制。
3.2 轮机自动化设备在某型客船上的应用某型客船采用了轮机自动化设备，包括数字化控制系统、故障诊断与预测系统、通信与数据传输系统等。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
轮机自动化知识点.反馈控制系统的基本概念1 •反馈控制系统的组成，要求画出组成框图，能够描述系统的工作过程2 •自动控制系统的典型输入信号阶跃形式、线性形式、脉冲形式、正弦形式 其中阶跃形式是最严重的扰动。
3 .反馈控制系统动态过程的品质指标有哪些方面？各包括哪些指标？各种指标的含义？稳定性指标： 衰减率$ ：是指在衰减震荡中，第一个波峰的峰值A=e max 减去第一个冋相波峰峰值B 除以第一个波峰峰值 A ，即0 = (A-B ) /A震荡次数N :是指在衰减震荡中，被控量震荡的次数 超调量b p ：是指在衰减震荡中，第一个波峰y max 减去新稳态值y (s)与新稳态值之比的百分数准确性指标：最大动态偏差e max :是指在衰减震荡中第一个波峰的峰值。
静态偏差£ :是指动态过程结束后，被控量新稳定值与给定值之间的差值快速型指标：上升时间 t r :是指在衰减震荡中，被控量从初始平衡状态第一次到达新稳态值y (s)所需的时间峰值时间t p :是指在衰减震荡中，被控量从初始状态到达第一个波峰所需要的时间过渡时间t s ：是指被控量从受到扰动开始到被控量重新稳定下来所需的时间穿越次数： 振荡周期：二.控制器作用规律1 •调节器的种类及其作用规律表达式。
各种调节规律的开环阶跃响应特性(输出曲线形状) 双位是调节器：比例调节器(P ): P (t ) =K • e (t )1比例积分调节器(PI ): P (t ) =K 〔 e (t ) +— / e (t ) dt 〕Ti比例微分调节器(PD ): P (t ) = K 〔 e (t ) +Td-de(t)〕dt比例积分微分调节器(PID ): P (t ) =K 〔 e (t ) +丄/ e (t ) dt+ T d 妲〕Ti dt2 .正、负反馈的含义及其强弱对调节器参数( PB 、Ti 、Td )的影响正反馈：是指经反馈能加强闭环系统输入效应，即使偏差 e 增大 负反馈：是指经反馈能减弱闭环系统输入效应，即使偏差 e 减小正反馈可以增大调节器的放大倍数，负反馈用来提高自动调节系统 (或调节器)的稳定性。
调节器一般都采用负反馈来调节调节器的品质，以提高调节的稳定性。
3 .比例系数、比例带和积分时间的含义，理解比例系数、比例带、积分时间和微分时间的大小对相应作用强度的影响比例系数K :是指系统输入量 P (t )与输出量e (t )的比值，即K= P (t ) / e (t ) 比例带PB :是指调节器的相对输入量与相对输出量之比的百分数，即 PB=积分时间T i ：是指4 •比例控制存在静态偏差的原因；积分作用消除静态偏差的原理；微分作用超前控制的原理 比例控制存在静态偏差的原因：P.17调节器的开度是与偏差成硬性的一一对应关系， 比例控制系统正是靠静态偏差来适应不同负荷的要求。
积分作用消除静态偏差的原理：积分作用的输出是与被控量的偏差值随时间的积累成比例，只要存在静态偏差，偏差 随时间的积累就不能停止，调节器的输出就有变化，直到偏差等于零，这是积累才停止，调节器的开度才能稳定在某一值比例调节器输出特性e °比例积分微分调节器输出特性比例带 大 小 比例系数 小 大 衰减率 大 小 稳定性 好 差 稳态偏差 ［大 小 上升时间大 小 振荡周期大小积分时间 小 大 积分作用 强 弱： 稳定程度 低 高 短期偏差 小 大 上升时间 短 长 振荡周期小大P.19t比例微分调节器输出特性t上而不变化。
微分作用超前控制的原理：P.21调节阀的开度的变化与偏差的变化速度成de/dt比例。
微分作用能预示扰动量的大小。
当扰动很大时，他能超前于当前的偏差，提前改变调节阀的开度，因此微分作用有超前控制的能力，能及时客服扰动，使被控量不会出现较大的偏差。
5 •比例、比例积分、比例积分微分气动调节器的工作原理及其参数的调整方法P.74~77常用工程整定方法：(1)经验法：经验法又称现场凑试法，它根据经验总结出来的整定参数范围先确定一个调节器的参数值PB和T i,通过改变给定值对系统施加一个扰动，现场观察判断动态过程曲线形状。
若曲线不够理想，可改变PB或T i，再观察动态过程曲线，经反复凑试直到控制系统符合动态过程品质要求为止，这时的PB和T i就是最佳值。
(2)衰减曲线法衰减曲线法是以衰减比为4: 1的衰减震荡过程作为整定要求的。
它先用纯比例作用进行整定，然后再加积分和微分作用。
其整定步骤是：在闭环系统中，先切除积分和微分作用(即把微分旋钮置于最小值、积分旋钮置于最大值) ，然后将比例带置于较大值，在系统达到稳定状态后，逐渐减小PB,每减小依次PB后观察在施加阶跃信号时的动态过程曲线，直到出现4: 1的衰减震荡过程为止，记下此时的比例带PB s和振荡周期T s。
再按下表给出的经验公式进行计算，求出不同控制作用时的PB、T i和T d。
使系统投入运行后再根据曲线对整定的参数进行适当的微调。
临界比例带法又称临街振荡法或稳定边界法。
其整定步骤是：在闭环系统中，先切除调节器的积分和微分作用，然后将比例带置于较大值，在系统达到稳定状态后，逐渐减小PB,每减小依次PB后观察在施加阶跃信号时的动态过程曲线，直到出现等幅震荡过程为止，记下此时的比例带(临界比例带法) PB k和振荡周期T k。
再按下表给出的经验公式进行计算，求出不同控制作用时的PB、T i和T d。
使系统投入运行后再根据曲线对整定的参数进行适当的微调。
PID 1.7PB k0.5T k0.125T k在实际调试中，只能先大致设定一个经验值，然后根据调节效果修改。
参数整定找最佳，从小到大顺序查先是比例后积分，最后再把微分加曲线振荡很频繁，比例度盘要放大曲线漂浮绕大弯，比例度盘往小扳曲线偏离回复慢，积分时间往下降曲线波动周期长，积分时间再加长曲线振荡频率快，先把微分降下来动差大来波动慢。
微分时间应加长理想曲线两个波，前高后低4比1一看二调多分析，调节质量不会低6 •调节器的正作用与反作用的概念正作用：若输入信号是从膜片上部进入，当输入信号增加时阀杆下移，这种形式成为正作用式。
反作用：若输入信号是从膜片下部进入，当输入信号增加时阀杆上移，这种形式成为反作用式。
三•传感器和变送器1 •船舶机舱常用传感器的种类温度传感器：热电阻式、热敏电阻式、热电偶式压力传感器：电阻式、电磁感应式、金属应变片式液位传感器：浮子式、静压式、电极式、电阻式、电容式、超声波式流量传感器：容积式、电磁式、压差式转速传感器：测速发电机、磁脉冲式扭矩传感器：相位差式2 •温度传感器的种类热电阻式、热敏电阻式、热电偶式3 •热电阻温度传感器的接线问题在实际系统中，为减小误差往往把“两线制”接法改接为“三线制”5-2U 热堪阻式諷度传憋器6 •电动差压变送器和气动差压变送器的标准输出信号气动：0.02~0.1Mpa电动：4~20mA7 •气动差压变送器零点和量程的调整及量程迁移的原理和方法通过调整调零弹簧的（迁移弹簧）的拉力，来改变喷嘴和挡板之间的初始开度，直到P 出=0.02MPa。
沿主杠杆上下移动反馈波纹管的位置。
上移反馈波纹管，12增大，K单减小，则量程增大；下移反馈波纹管，12减小，K单增大，量程减小。
4 •热电偶传感器要进行冷端的原因及冷端补充方法原因：为了消除冷端温度变化对测量精度的影响方法：补偿电桥法-----在电桥中接入铜丝绕制的补偿电阻R cu,其电阻值随温度的升高而增大。
温度补偿电桥的输出为U ab与热电偶输出的热电势e串联，这时热电偶传感器的输出电压Uo=e-U ba5 •磁脉冲传感器的转速检测原理及转向判断原理磁头产生脉冲信号的频率与转速成比例，在主机的主轴或凸轮轴上装一个齿轮，把磁头对准齿顶固定，磁头与齿顶保持一个较小的间隙。
当齿轮转动时，磁头将交替对准齿顶和齿槽，即可输出脉冲信号。
从而在磁头的感应线圈内产生感应电动势，电动势大小与转速成比例。
实际中用用电动势的变化频率来表示转速，f=ZN/60（Hz）。
为了检测主机转向，需要装两个磁脉冲传感器，且它们之间在相位上要相差1/4或3/4个周期。
这两个磁头所获得的脉冲信号经整形放大后，分别送往D触发器的D端和时钟脉冲CP端，由触发器输出端Q和Q端的形状来表示主机的转向。
其原理如下图，当齿轮如图正车方向转动时，D 触发器的D端的正脉冲总比CP端超前1/4或3/4个周期，即CP端来正脉冲时，D端总是“ 1”信号，故触发器Q端保持1信号，Q端为0.表示主机在正车方向运行;当主机在倒车方向运行时，D触发器的CP端的正脉冲总比D端超前1/4 或3/4个周期，即CP端来正脉冲时，D 端必是“ 0”信号，故触发器Q端保持0图阳磯昧冲传底搭检胡主机特问册理图信号，Q端保持1信号，表示主机在倒车方向运行。
8 •采用差压变送器（电动或气动）对锅炉水位进行测量的原理及调整方法可以采用对差压变送器负迁移的方法来测量锅炉水位。
把把参考水位管接到变送器的正压室，测量水管接到负压室变送器的输出与锅炉水位变化方向一致，对变送器进行负迁移，如水位最大变化范围是600mm水柱，那么就把变送器零点从△p=0迁移到△ p=—600mm,输入信号是一600mm时，输出为0.02MPa，输入信号是0时，输出为0.1MPa。
四•执行机构1．执行机构在反馈控制系统中的作用执行机构的输入量是调节机构的输出控制信号，执行机构的输出量是阀的开度。
调节机构的控制信号经执行机构直接改变调节阀的开度，从而可以改变流入被控对象的物质或能量流量，使之符合控制对象的负荷要求，被控量会逐渐回到给定值或给定值附近，系统将达到一个新的平衡。
2．气动调节阀中阀门定位器的作用把调节器输出的控制信号进一步扩大，以更大的推力作用在气动调节阀上。
当阀杆移动时，通过负反馈作用实现阀芯的精确定位。
因此，加阀门定位器能加快气动调节阀的动作速度，减小系统的传输延迟。
3．阀门定位器的定位原理调节器输出的控制信号送入阀门定位器的波纹管，若控制信号增大，杠杆绕支点逆时针转动，挡板靠近上喷嘴，背压增高，经功率放大器放大后使P 出1 增大。
同时挡板离开下喷嘴背压降低，经功率放大器使P 出2降低。
这时气缸中的活塞在压差的作用下向下移动，关小调节阀的开度。
在活塞连同活塞杆下移时，将拉动反馈弹簧，使杠杆绕支点顺时针转动。
当反馈弹簧对杠杆产生的反馈力矩与波纹管对杠杆产生的输入力矩相平衡时，调节阀就稳定在一个新的开度上，所以阀门定位器是按力矩平衡原理工作的。
4．气动调节阀关于气开式和气关式的概念气开式：没有输入信号时，调节阀处于全关状态；当输入信号增大时，调节阀的开度增大气关式：没有输入信号时，调节阀处于全开状态；当输入信号增大时，调节阀的开度减小5．根据控制任务和调节器的作用形式正确判断气动调节阀的类型燃油黏度调节：正作用调节器与气开式调节阀配合；反作用调节器与气关式调节阀配合，以此类型为主五．柴油机气缸冷却水温度自动控制系统1. MR —n系统测量电路板MRB的作用MRB 是输入和指示电路板。