船舶机舱电力拖动控制(共20页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上第十二章 船舶机舱辅机控制第一节 船舶冷藏装置自动控制一、船舶制冷系统的基础知识 制冷就是从被冷对象中移出热量并建立一个相对的低温环境，用于船舶可以在较长时间内维持船上种类食品保鲜或者货物的冷藏贮运。 按工作原则不同，制冷装置可分类为：压缩式、吸收式、真空式及半导体式，船上用得最多的是压缩式。 压缩式制冷装置的主要组成部件是：制冷压缩机，它又可分为活塞式、螺杆式和离心式，实用中以活塞式为多见。 (一)、制冷基本原理 从物理学知道，任何液态物质的蒸发气化时，都要吸收大量的热量，称为气化潜热，利用这一规律，选择气化温度很低的液体，如在一个标准大气压（105Pa)下气化温度

2、为29.8的氟得昂12（F12）作为制冷剂，让它在一定的条件下蒸发气化，则将从其周围吸取大量的热量，使周围温度迅速降低从而达到制冷的目的。 由热力学知道，气体的饱和温度（即气体开始冷凝成液体的温度），是和一定的饱和压力，相对应的。因此，用压缩机吸入致冷剂蒸气，并压缩到较高的压力，则气态冷剂的饱和温度也相应提高，造成对外放热，实现冷凝的条件。 如将F12气态冷凝压缩到74104Pa(7.59kg.f/cm2)的压力时，它的饱和温度升高到30，再在冷凝器中用温度较低的旋外海水对冷剂进行冷却，从而实现气态冷剂的液化，并放出热量的目的。 (二)、压缩式制冷装置基本组成及工作程序图12-1压缩式制冷装置

3、组成示意图1-冷库；2-蒸发器；3-压缩机；4-冷凝器；5-节流阀 图12-1中的制冷剂F12在节流阀的控制下，进入冷库蒸发器的蛇形管中，由于节流阀降压的结果，冷剂就会在较低的压力下膨胀，蒸发气化，吸收冷库中大量的热量，降低库温，实现制冷。 工作程序如图12-2。为了不使蛇形管的压力因冷剂不断流入并发生气化而升高，采用压缩机将其及时抽出并压缩，在冷凝器中冷却放热，重新凝结成液态，并经节流阀再次进入蛇形管蒸发气化，从而形成一个封闭的制冷循环。T;P;Q汽T;P;Q液T;P;Q液T;P;Q汽图12-2 工作程序示意图T-温度；P-压力；Q-制冷剂状态 二、冷藏装置工作的自动化 现代船舶制冷装置要求

4、实现自动化，目的在于根据外界条件的变化，自动调整装置的工作，随时保持所需温度，简化管理，提高经济性，保证安全运行。 现代船舶制冷装置要求实现自动化可以解决以下几个问题： (一)、利用温度继电器与电磁阀，实现对冷库温度及其温度波动的控制 温度继电器的感温管置于冷库之中，当库温达到额定值的下限时，感温管使继电器触头断开，切断电磁阀电路而使阀关闭，制冷装置停止工作。当库温回升至额定值的上限时，温度继电器将使电磁阀重新开启制冷装置工作，于是库温又逐渐下降，实现了对库温的双位控制。 (二)、通过低压继电器的双位控制，自动起停压缩机，起调节和保护的作用。 当各冷库的温度都达到整定值下限时，各电磁阀均应关闭

5、，此时如不将压缩机停车，则压缩机的吸入压力会越来越低，甚至出现真空，有可能使外界空气漏入系统。因此，利用低压继电器使压缩机停车，随着冷库温度的升高，温度继电器的触头重新闭合，电磁阀通电开启，制冷剂进入蒸发器，压缩机吸入侧压力逐渐升高，当达到整定值上限时，低压继电器触头闭合，重新起动压缩机，实现压缩机起停的双位控制。 (三)、通过高压继电器实现高压保护 高压继电器以压缩机的排出压力为信号，控制压缩机的控制电路，不论何种原因使排出压力超过高压继电器整定值时，压缩机将自动停车。直到故障排除后方能恢复工作。三、冷藏装置的电力拖动控制实例 船上冷藏装置的压缩机、水泵、高低温库冷风机等4台异步电动机。由一

6、只电控箱控制，电控箱上设有自动、手动转换开关，见图12-3。（一）、在电路图中标出各逻辑行的行号。给各逻辑行按顺序编号，在图的下方（或右边）用阿拉伯数字编号，以在图12-3中标示。（二）、以左开右闭(上开下闭)的原则找出每个线圈在图中所有辅助触点所在逻辑行的位置，标注在线圈的下方。在电路图中从左至右，从上至下寻找一遍，逐个标注。以在图12-3图12-3 冷藏装置控制电路图中标示。（三）、自动状态下工作过程分析1、将拔动开关SA1拨到“自动”（9）c-d；（17）g-h；(18)k-l接通，因开机时压力和（13）SP1和SP2保持初始的常闭状态又因开机时高、第温库相对为高温（18）SP1和SP2

7、保持初始的常闭状态。合上电源开关（1）SQ （13）KA1 KA1（9）合KM2准备工作。 KA1（10）合KM1。 KA1（14）开锁KM2。 （17）KA3 KA3（8）合 （8）KA7 KA3（11）合KM1准备 （9）KA2 KA3（15）合ST3ST3（16）合 KA3（23）合KA1准备。 KA3（28）合HL1亮。 KA3（35）合YV3、YV4准备。 KA3（33）开锁YV1。 （18）KA4 KA4(8)合无意义。 KA4(11)合 (10)准备工作。 KA4(15)合无意义 (11)KA6准备工作。 KA4(24)合KA2准备工作。 KA4(29)合HL5亮。 KA4(33

8、)合YV1准备。 KA4(36)合YV3、4高低温库进制， （25）HL1亮。电源指示。 冷剂阀打开。KM2（4）合M2冷却用水水泵运行。 KA7（9）合无意义 。 KA7（10）合 KM1 KM1（3）合M1压缩机运行。 KM1（19）合锁EH1（锁压缩机油加热器）。 KA6 KA6（10）合无意义。 KA6（11）合SP2投入工作。 KA6（27）合HL3亮，压缩机工作灯。 KA7（26）合HL2亮，水泵工作灯。 KA5 KA5（8）合无意义。 KA5（11）合无意义。 KA5（24）合 （23）KT1KT1(20)合KM3KM3（5）合M3。 （24）KT2KT2(21)合KM4 KM4

9、（6）合M4。 KM4（14）合KA2 KA5（36）合 （35）YV3，高温库分别冷剂阀打开。 准备。 （36）YV4，低温库分别冷剂阀打开。2、温度变化 上述结果：M1、M2、M3、M4压缩机、水泵、高、低温库风机运行，并且YV2、YV3、YV4进入口高、低温库进制冷剂电磁阀打开 t 温度下降（17）ST1高温库温度降到鉴定值而动作（17）KA3（23）KT1 （经2s延时） KT1（20）开KM3（5）M3停高温库风机（18）ST2低温库温度降到整定值而动作（18）KM4（24）KT2 （经2s延时） KT2（21）开 （6）M4，停低温库风机。3、保护 （1）过载保护：KR1KR5分别

10、为压缩机，水泵，冷风机的电机及融霜加热器的过载保护用热继电器。当KR4过载动作时，（21）KM4通电，（14）KA2通电，使（30）HL6灯亮同时电铃（37）HA工作，发出声光报警。（2） 压力过限保护：压缩机在排出和吸入压力超过限定值时，压力控制器（13）SP1会断开故障保护电路使（13）KA1失电，使M1、M2、M3、M4压缩机、水泵、冷风机停车，而（14）KA2得电发出声光报警。（吸入压力过低时不发出声光报警） （3）滑动压差过限保护：当滑动压差过限时，油压控制器（11）SP2动作，KA1失电，停止压缩机、水泵及风机工作，同时发出声光报警。 （4）压力控制器（33）SP3通过电磁阀（33

11、）YV4自动调节压缩机的能量，以免压缩机频繁起动。（四）、手动状态下工作过程分析 1、SA1扳到手动（9）ab； （17）ef, (18)ij接通。（17）SA5 接通1-2；3-4。合上SQ （13）KA1 KA1（9）合KM2准备。 KA1（10）合KM1准备。 KA1（14）合锁KA2。 （17）KA3 KA3（8）合无意义。 KA3（11）合无意义。 KA3（15）合ST3ST3（16）合KA5 KA3（23）合KT1准备。 KA3（28）合HL4亮。 KA3（35）合YV3、YV4准备。 KA3（33）合锁YV1。 （18）KA4 KA4（8） 无意义。 KA4（11）无意义。 KA

12、4（15）无意义。 KA4（24）KT2准备。 KA4（29）HL5亮。 KA4（33）YV1准备。 KA4（36）YV3、YV4。 （25）HL1亮。KA5（8）合无意义。 KA5（11）合无意义。KA5（24）合 （23）KT1KT1（20）合KM3KM3（5）合M3。 （24）KT2KT2（22）合KM4 KM4（6）合M4。 KA5 （36）合 （35）YV3。 KM4（14）合KA2准备。 （36）YV4。2、起动水泵 按下（9）SB3 KM2KM2（4）合 M2。 KA7 KA7（9）合自保。 KA7（10）合KM1准备。 KA7（26）合HL2亮。 3、停水泵 按下（9）SB4

13、KM2KM2（4）开M2。 KA7 KA7（9）开关KM2。 KA7（10）开锁KM1。 KA7（26）开HL2灭。 4、起动压缩机 按下（10）SB1 KM1 KM1（3）合 M1。 KM1（19）合锁EH1。 KA6 KA6（10）合自保。 KA6（11）合SP2工作。 KA6（27）合HL3亮。 5、停压缩机按下（10）SB2 KM1 KM1（3）开 M1。 KM1（19）开放开EH1。 KA6 KA6（10）开关KM1。 KA6（11）开关SP2。 KA6（27）开HL3灭。 第二节 空调设备电气控制一、空调设备电气控制系统一般远洋运输船舶空调都是采用集中制冷/加热方式。装设两台制冷压

14、缩机组和通风机，它的制冷原理与冷藏设备一样，所以，它的控制方案也是大同小异。不过空调的压缩机组功能比较多，外界热负荷变化也比较大，一般空调压缩机都有减载起动，随外界热负荷变化而自动卸载或增载（即自动减缸或增缸工作）。我们以NSA45LR空调装置的电气控制线路为例，说明其电气控制原理。图12-4是NSA45LR空调装置控制线路原理图。图12-4 NSA45LR空调装置控制线路原理图二、系统控制电路原理分析（一）、在电路图中标出各逻辑行的行号。给各逻辑行按顺序编号，在图的下方（或右边）用阿拉伯数字编号，以在图12-4中标示。（二）、以左开右闭(上开下闭)的原则找出每个线圈在图中所有辅助触点所在逻辑

15、行的位置，标注在线圈的下方。在电路图中从左至右，从上至下寻找一遍，逐个标注。以在图12-4中标示。（三）、自动状态下工作过程分析将K1，K2拔到A自动位置，开始工作时SPH，SPL制冷剂管道高低压开关闭合，ST1回风温度感应器调温开关闭合，ST2电机绕组检查开关闭合，SP2油压保护开关未工作，SP1水压开关断开。1、合上（1）SQ1；（2）SQ2；（3）SQ3（4）T （5）HL1亮，电源指示。 （9）HL5亮，不正常指示（未工作）。2、按下（10）SB1 KM1 KM1（1）合上M1，风机起动。 KM1（11）合上为控制回路供电EH，滑油加热。 KA1 KA1（6）合上HL2亮，风机指示。

16、KA1（11）合上自保。3、按下（12）SB3 KM3 KM3（3）合上M3，水泵起动 KM3（13）合上自保。 KA2KA2（8）合HL4亮，水泵指示。（13）SP1合上KA5 KA3（14）合上KA3准备。 KA3（9）断开HL5灭，正常工作。4、按下（14）SB5KA3 KA3（15）合上自保。 KA3（15）合上KA4 KA4（7）合上HL3亮。 KA4（15）合上 KM2 KM2（2）合上M2，压缩机起动。 KM2（18）合上 SP2得电工作，开始油压监视。 为电磁阀供电 （24）YV4打开供液电磁阀，供液。 （25）YV5打开回油阀，将滑油从油分离器中分出的滑油送回曲轴箱内。 K3

17、，K4自动卸载开关工作， 根据负载情况自动调节。KM2（26） 断开EH，停油加热。（四）、自动温度控制和能量调节1、回风温度到达整定值随压缩机的运行，温度开始下降，当回风温度降到温度感应器的整定值（15）ST1动作断开 KM2 KM2（2）断开M2，停压缩机。 KM2（2）断开 SP2。 YV1、2、3、4、5。 KM2（26）合上EH，油加热。 KA4 KA4（7）断开HL3灭。 KA4（15）断开锁KM2。2、回风温度高于整定值停止压缩机，温度逐渐上升，当回风温度高于温度感应器的整定值（15）ST1复位，合上 KA4（7）合上HL3亮。 KA4（15）合上KM2 KM2（2）合上M2。

18、KM2（18）合 SP1 工作。 YV1、2、3、4、5 恢复供电。 KM2（26）断开EH停止油加热。3、水泵过载保护风机过载（1）KR1动作KR1（10）断开KM1 M1。 断控制回路供电所有设备停止工作。水泵过载（3）KR3动作KR3（11）断开KA5 KA5（4）断KA3KM2M2。 KA5（9）合上HL5亮，故障指示。压缩机过载（2）KR2动作KR2（11）断KA5 KA5（14）开KA3KM2M2。 KA5（9）合上HL5亮，故障指示。4、过压保护（1）、当制冷剂管道内压力超过整定值（17）SPH断开KA5 KA5（14）断开KA3KM2M2。 KA5（9）合上HL5亮，故障指示。

19、（2）、另外SPL、ST2、SP1、SP2的动作，都会产生与SPH相同的结果停压缩机，HL4亮。第三节 船舶辅助锅炉自动控制船舶辅助锅炉是船舶动力装置的重要组成部分。在柴油机提供推进动力的船舶上，辅助锅炉产生的蒸汽主要用于加热燃油、滑油、水以及提供各种生活用汽。为了提高机舱的自动化程度，辅助锅炉的全自动控制是不可缺少的。对于小型辅助锅炉，由于产生的蒸汽主要供主机暖缸、加热燃油以及日常生活用，故对蒸汽参数的稳定性要求不高，一般采用双位控制或比例调节，允许蒸汽压力在设定范围内波动，实现有差调节。而对于大容量的油船辅助锅炉，因为加热货油、驱动货油泵、锅炉给水泵等蒸汽辅机以及洗舱的需要，多采用比例积分

20、环节，使蒸汽压力基本稳定在设定值，实现无差调节。另外，目前在船上除采用蒸汽辅助锅炉外，还有的船用辅助锅炉是将热力油或水加热到一定温度，然后再将它们在全船循环以实现其供热要求。一、船舶辅锅炉电气控制系统的技术要求主机为柴油机的船舶，一般都装设辅助燃油锅炉以便供热。我国船舶多采用1.8t/h的自动燃油锅炉、汽压为294686kPa，对其控制系统的主要技术要求如下：(一)、锅炉系统的控制箱应集中装设在锅炉附近。(二)、锅炉控制系统应具有手动和自动控制，自动控制失效时，能很方便切换到手动控制。(三)、自动燃油锅炉控制装置一般包括有：1、自动调节系统（1）水位自动控制环节：锅炉内低水位时，水泵的自动起动

21、给水；到达高水位时，自动停止给水；当水位降到危险水位时，能发出声光报警信号，并使全部系统停止工作。（2）蒸汽压力自动控制环节：锅炉内蒸汽压力下降到下限值时，能自动点火燃烧；压力达到上限时，自动熄灭；压力达到最大压力值时，能够发出声光报警，并自动打开安全阀放汽降压。（3）燃油温度自动调节环节：能自动保持燃油的适宜温度。2、程序控制器锅炉的点火燃烧应按一定程序进行，接通电源，按下自动起动按钮后，系统按以下程序工作：风机首先运行向炉膛内鼓风，进行预扫气，经一定时间后燃油泵起动，随后点火变压器有电，开始点火，后点火油头喷油（一般火等油原则）。若点火成功，光敏电阻发出信号。点火停止；同时主油头开始喷油，

22、风机和燃油泵进入正常工作。对有风油比例调节的自动锅炉。点火成功后，调节器根据汽压变化对风油按比例自动调节。若点火失败，点火和喷油自动停止，同时进行后扫气。扫气结束后，进行声光报警。有的锅炉可自动进行第二次点火。若再失败，再进行报警。锅炉正常燃烧使蒸汽压力达到上限压力时，自动熄灭，后扫气，同时高压状态指示灯亮。汽压降低到下限时，自动点火燃烧，程序同前。3、自动保护和声光报警在下列情况下自动保护并报警；（1）、危险水位时，自动熄灭，后扫气，报警；（2）、汽压达到最大时，自动熄灭，放汽并报警；（3）、点火失败时，自动熄灭，后扫气，报警。应当指出，船舶辅锅炉的自动控制系统比较复杂，线路的种类也很多，目

23、前正在开发研制，有些已成产品的微机控制系统，但是不管哪一种控制线路（或方案），都离不开上述的基本技术要求，只有掌握了这些技术要求，才能更好地分析实船应用锅炉的控制原理，它具有哪些功能，由哪些元器件和线路实现哪一个功能。二、船舶辅锅炉电气控制系统实例图12-5为国产2吨立式燃油锅炉控制线路图。（一）、在电路图中标出各逻辑行的行号。给各逻辑行按顺序编号，在图的下方（或右边）图12-5国产2吨立式燃油锅炉控制线路图用阿拉伯数字编号，以在图12-5中标示。（二）、以左开右闭(上开下闭)的原则找出每个线圈在图中所有辅助触点所在逻辑行的位置，标注在线圈的下方。在电路图中从左至右，从上至下寻找一遍，逐个标注

24、。以在图12-5中标示。（三）、自动状态下工作过程分析将自动-手动拔挡开关K1、K2、K3、K4、K5、K6、K7拔到“A”自动位置1、水位控制：（1）、水位在高位假定锅炉中的水已经装满，水位浮阀将“77”电极接到，用右边的主锅炉，左边的备用锅炉不用，既（44）Kg将“71”点按通，合上（1）DZ0 （47）KY2 KY2（47）合自保，水位在“77；78”间电极接通 KY2（44）开锁KA7。 （50）KY3KY3（43）开锁KA6。（2）、水位到中位随锅炉的燃烧，不断产生水蒸气，水位下降。“77”电极断开，但由于KY2（47）自保触点的作用，使电路控制状态保持不变，水位继续下降。当“78”

25、电极断开KY2 KY2（47）开自保触点断开。 KY2（44）合KA7 KA7（8）合KM1 KM1（2）合 KM1（35）合HL4亮。M1水泵起动，向锅炉供水水位上升“77”电极接通 （47）KY2 (50) KY3KY3(43)开锁KA6。 KY2（47）合自保 KY2（44）开锁KA7KA7（8）开KM1 KM1（2）开M1停水泵。 KM1（35）开HL4灭。水泵随水位的上下而循环工作。（3）、水位到低位如果水泵电路出现故障，锅炉不能加水水位继续下降“79”电极断开（50）KY3KY3（43）合KA6 KA6（33）合DL响井铃。KA6（10）开锁KA1。 2、燃烧程序控制正常燃烧时锅炉

26、内蒸汽压力低于500Kpa，压力继电器YD闭合。按下（10）SB2KA1 KA1（10）合自保。 KA1（11）合为下面的控制回路供电 （12）KM2 （13）KM2 （17）KA2 KM3（4）合M3起动鼓风机。 KM3（19）合为点火供电（26）KS1 经延时 KS1（16）合FBDg点火。 KM3（37）合HL6亮。 KS1（22）合DF喷油。 KS1（41）合KS2 KS1（17）开KA2桥工作。 KM4（5）合 M4起动燃油泵。 KM4（38）合 HL7亮。 KA2（20）开平衡桥准备工作。 经延时，且点火失败 KS2（40）合KA5 KA5（34）合HL3亮，DL报警。 KA5（1

27、0）开KA1 KA5（26）开KS1 KA5（33）开HL2灭。KA1（10）开锁KA1。KA1（10）开控制部分停止供电M3，M4点火失败。 若点火成功（且在KS2动作之前）（25）Rg因有火光，其电阻值很小KY1KY1（28）合KA3 KA3（26）合KS1保持供电。 KA3（27）合KA4 KA4（16）开FB停止点火。 KA3（25）开KY1串Rg，R2，3 KA4（26）开KS1准备断电。 KA4（41）开KS2此时KS2因延时未到，未动作。 3、燃烧比例控制燃烧过程自动调节由比例式压力调节器YBD和电动比例操作器DBC两个元件来实现。其线路图如图12-6所示。其工作过程如下：当锅炉

28、汽压达到压力调节器的整定值时，YBD带动的电位器R9与电动机M带动的反馈电位器R10所构成的电桥是平衡的，它无输出，差动放大T1、T2也没有输出，而且调整静态参数，使T1和T2截止，可控硅SCR1和SCR2截止，伺服电机M不转，保持这种风油比例状态。图12-6燃烧比例控制线路图当锅炉汽压低于整定值时，压力调节器YBD带动R9上滑动触头向上升电桥失去平衡。使得T1仍然截止，T2导通，触发了SCR1，使伺服电机M的一个绕组有电，向增大油、风门方向转动，同时，M也带动电位R10向上升与R9构成新的平衡。一旦达到新平衡，电桥无输出伺服电机就停止，反之亦然。4、手动控制把操作方式置手动位置，即K1K7置

29、手动位置，按先预扫风，后点火操作顺序进行，这里就不重述。第四节 船舶分油机电气系统分油机是内燃机船舶的重要设备，只有把供油商供给的柴油、重油进行分油净化处理后，才能使其充分燃烧，保持燃烧室内清洁及供油系统的畅通。对于主机滑油也要进行分油净化处理，因为，滑油在主机内使用一段时间后变脏，就得进行分油净化处理，才能保证主机运动部件良好润滑。在分油净化处理过程中，首先经过粗滤，在沉淀柜中沉淀，然后，再泵入加热器进行加热（重油），使其粘度下降达到分油要求，进入分油机。分油机利用油、水、杂质受分离器高速旋转的离心力不同，把油、水、杂质分离出来。把水、杂质排出（排渣），净化后的油料被引入日用柜，供给日常使用

30、。目前自动排渣分油机电气控制系统有两种类型，一种是继电控制的时序控制器，另一种是单片微机控制。一、自动排渣分油机电气控制系统的技术要求早期的分油机是人工排渣、清洗分油机。给轮机管理人员增加很大的工作量，在70年代，对分油机本身进行改进，加装一个活动底盘、配水盘、密封环、滑动环及复位弹簧等部件，用时序控制器摸拟人工排渣操作过程，延长了清洗分油机时间间隔，减轻了管理人员的负担。因此，自动排渣分油机电气控制系统的技术要求：(一)、应具有分油排渣的功能；控制系统本身工作应可靠、准确。或者边分油、边排渣。(二)、具有自动控制油温环节，使待分油保持恒定的温度，保证净化质量。(三)、具有自动置换和补偿工作水

31、功能。(四)、应具有手动、自动切换操作功能。(五)、具有比较完善的监控功能。对于不同故障，本身具有自诊功能（对于微机控制），在控制面板上能够显示出故障原因或故障点。(六)、发生故障或跑油时应能给出声光报警。二、自动排渣分油机电气控制系统实例LAVAL型分油机具有手动排渣操作（通过切换控制阀来实现）和时序控制的自动排渣操作。 图12-7为LAVAL型自动排渣分油机自动控制系统组成，其工作过程请参阅轮机自动化有关书籍。它的时序控制器的电路如图12-8所示。表12-1为LAVAL型自动排渣分油机凸轮轴电机时序控制器，开关接通、断开时间表。由于表12-1，凸轮时序控制器，开关接通、断开时间表看起来不够清晰，因此先将其改变成表12-2 K1K9时序闭合表的形式。图12-7 LAVAL型自动排渣分油机自动控制系统组成YA2-供电油控制电磁阀 YA5-冲洗水封水电磁阀SC-单向节流止回阀 YA1-电控、气控阀，当通电时，阀全开，VS-供油走向的气控阀 使得蒸汽阀全开，当断电时，温度YA3-外管路电磁阀