轮机自动化教程---轮机自动化基本概念

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1、《轮机自动化》绪论一、轮机自动化发展简史（1）1950年代末以前：单项自动化。（2）1960年代初：出现机舱集中监控与主机遥控。（3）1960年代中期：出现“无人机舱”。（4）1960年代末期：出现了用电子计算机实现自动化的所谓“超自动化”船舶，采用集中控制或分散控制。（5）1970年代末期：出现了采用多台微型计算机组成的集中-分散式控制系统（集散式，分布式系统）。（6）1980年代之后：广泛采用集散式控制系统，下位机采用可编程控制器（PLC）或单片机。（7）当前及发展趋势广泛应用现场总线型（FCS）的网络型控制系统；以太

2、网技术用于机舱控制；用计算机实现船舶动力装置的最佳控制和对机舱进行全面管理；推广使用模糊控制、神经元网络、专家系统等智能控制技术；智能柴油机和电力推进的迅速发展。二、本课程主要内容：（1）反馈控制系统（2）气动自动化仪表（3）机舱工况参数的自动控制系统（4）主机遥控（5）监视与报警系统（6）自动化电站第一章轮机自动化的基础知识§1—1反馈控制系统的基本概念一、反馈控制系统的组成实例—柴油机冷却水温的自动控制系统反馈控制系统的组成：〈1〉控制对象〈2〉测量单元〈3〉调节单元〈4〉执行机构柴油机气缸冷却水温度手动控制过程冷却器三

3、通阀淡水泵主机眼脑手海水入口海水出口手动控制过程柴油机气缸冷却水温度自动控制过程冷却器三通阀淡水泵主机手海水入口海水出口自动控制过程温度变送器调节器执行机构（1）控制对象控制系统所要控制的机器、设备或装置。被控量：控制系统所要控制的工况参数。在柴油机气缸冷却水温度控制系统中，淡水冷却器是控制对象，冷却水温度是被控量。（2）测量单元测量单元一般由测量元件和变送器组成。作用：将被控量成比例地转换成统一的标准信号即测量信号送至调节器。统一的标准气压信号是0.02～0.1MPa；统一的标准电流信号是0～10mA或4～20mA，现在一

4、般多采用4～20mA。(3)调节单元（控制单元）调节单元是指具有各种调节作用规律的调节器。调节器接收测量单元送来的被控量的测量信号，并与给定值相比较得到偏差信号，再根据偏差信号的大小和方向，依据某种调节作用规律输出控制信号送至执行机构，对被控对象施加调节作用。给定值r：被控量所希望控制的最佳值。被控量的测偏差值e：被控量的测量值和给定值的差值，即e=r－z。e>0，称为正偏差；e<0，称为负偏差；e=0，称为无偏差。(4)执行机构执行机构的输入量是调节单元输出的控制信号；执行机构的输出量通常是调节阀的开度。调节单元输出的控制

5、信号经执行机构直接改变调节阀的开度，从而可改变流入控制对象的物质或能量流量，使之能符合控制对象负荷的要求，进而使被控量保持在给定值或给定值附近。实际的执行机构：气动薄膜调节阀；三相伺服电机等。执行机构通常为比例环节。二、反馈控制系统的传递方框图1、环节输出量的变化取决于输入量的变化和环节特性两个因素。信号传递的单向性：输入决定输出而不是反之；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

6、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（如积分作用），自动化仪表（如气动调节器）往往采用局部正反馈。4、闭环和开环开环控制的两种情形：按给定值进行控制；按扰动进行控制。开环控制系统实例：主机遥控系统中的起动、换向、停油和制动控制回路；机舱集中监视与报警系统；辅锅炉的自动点火控制；分油机的自动排渣控制；不可控相复励自励恒压装置。三、自动控制系统的分类〈1〉按仪

7、表使用的能源分类——电、气、液动式自动控制系统。〈2〉按被控参数的名称分类——温度、压力、水位等自动控制系统。〈3〉按仪表的结构形式分类——基地式仪表；单元组合式仪表。〈4〉按被控参数给定值的变化规律分类定值控制系统随动控制系统程序控制系统（1）定值控制系统特点：给定值恒定不变。系统主要任务：克服外部扰动影响，维持被控量不变。实例：主机冷却水温度控制系统；辅锅炉水位控制系统；空压机压力控制系统。（2）程序控制系统特点：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。系统主要任务：使被控量跟随给定值的变化而变化。实例：

8、主机加速速率限制和程序负荷控制；辅锅炉自动点火控制。（3）随动控制系统特点：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。实例：随动操舵；辅锅炉风量控制回路。四、反馈控制系统的动态过程1、动态过程稳定状态（静态）：被控参数不随时间而变化的平衡状态。过渡