一 冷卻水溫度控制系統(tǒng)

1、項(xiàng)目十 機(jī)艙輔助控制系統(tǒng)【項(xiàng)目描述】Item Description冷卻水（Cooling Water）溫度控制系統(tǒng)、燃油供油單元（Fuel Oil Feed Unit）自動控制系統(tǒng)、燃油凈油單元（Fuel Oil Purification Unit）自動控制系統(tǒng)是船舶機(jī)艙（Engine Room）主要的輔助控制系統(tǒng)，控制輔助設(shè)備的正常運(yùn)行，為船舶動力系統(tǒng)（Shipping Dynamical System）設(shè)備提供保障。對機(jī)艙輔助控制系統(tǒng)的掌握，正確使用調(diào)節(jié)是輪管人員（Marine Engineer）必備的基本技能。通過本項(xiàng)目的學(xué)習(xí)，學(xué)生具體應(yīng)達(dá)到以下要求：一、知識要求（knowledge

2、demand）1.能表述冷卻水溫度控制系統(tǒng)的組成及工作原理，了解中央冷卻水溫度控制系統(tǒng)的基本概念；2.能表述燃油供油單元自動控制系統(tǒng)、測黏計（Viscosity Meter）、燃油黏度控制系統(tǒng)的工作原理；3.能表述燃油凈油單元自動控制系統(tǒng)的組成及工作原理，熟悉EPC-50控制系統(tǒng)的面板（Panel）操作及I/O信號二、能力要求（ability demand）1.具備冷卻水溫度自動控制系統(tǒng)的操作與管理能力；2.熟悉燃油供油單元的綜合控制，具備燃油供油單元自動控制系統(tǒng)的操作與管理能力；3.具備燃油凈油單元自動控制系統(tǒng)的操作與管理能力；三、素質(zhì)要求（quality demand）1.養(yǎng)成善于動腦、勤

3、于思考、及時發(fā)現(xiàn)問題的學(xué)習(xí)習(xí)慣；2.培養(yǎng)理論聯(lián)系實(shí)際、善于分析和解決工程實(shí)際問題的能力；3.培養(yǎng)理性思維能力和科學(xué)求實(shí)的精神；4.培養(yǎng)學(xué)習(xí)新技術(shù)的能力，增強(qiáng)創(chuàng)新意識?！卷?xiàng)目實(shí)施】Item implementation 任務(wù)一 冷卻水溫度控制系統(tǒng)一、學(xué)習(xí)目標(biāo)（learning target）1. 掌握此種冷卻水溫度控制系統(tǒng)的基本組成和特點(diǎn)：2. 掌握冷卻水溫度控制系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置及調(diào)整； 3. 熟悉此冷卻水溫度控制系統(tǒng)的故障診斷及在輪機(jī)自動控制中的應(yīng)用管理。 二、學(xué)習(xí)任務(wù)（learning assignment）1.掌握冷卻水溫度控制系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置及調(diào)整；2.掌握冷卻水溫度控制系統(tǒng)的故障診斷； 學(xué)

4、習(xí)情景一 冷卻水溫度控制系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置及調(diào)整【任務(wù)描述】 Task Description冷卻水溫度控制系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置有哪些？怎么進(jìn)行冷卻水溫度控制系統(tǒng)的參數(shù)調(diào)整？描述冷卻水溫度控制系統(tǒng)在輪機(jī)自動控制中的應(yīng)用及管理。 【背景知識】（background knowledge）一、ENGARD中央冷卻水溫度控制系統(tǒng)概述ENGARD中央冷卻水溫度控制系統(tǒng)是ALFL-LAVAL的產(chǎn)品，它采用8032單片機(jī)取代常規(guī)的變送器和調(diào)節(jié)器，是新一代船舶中央冷卻水自動控制系統(tǒng)。ENGARD控制系統(tǒng)如圖10-1-1所示。它包括海水（SW）回路和低溫淡水回路兩大部分，由ENGARD控制單元1、兩個PT100回路溫度傳

5、感器2和4，低溫淡水回路調(diào)節(jié)閥3、3臺海水泵5和2臺低溫淡水泵6組成。如果調(diào)節(jié)閥是氣動作用式，需要配置電/氣（E/P）轉(zhuǎn)換器。操作人員可在控制單元1的操作面板上設(shè)定參數(shù)，控制系統(tǒng)通過海水流量的有級調(diào)節(jié)和調(diào)節(jié)閥3來控制低溫淡水回路的溫度。表10-1-1 海水泵的流量組合表海水回路中的海水泵B和D由雙速電機(jī)拖動，可進(jìn)行有級調(diào)速（Step Speed Regulation）。3臺海水泵中的任意2臺泵各在50%的負(fù)荷下IENGARD控制單元; 2 LT回路溫度傳感器(T1); 3 LT回路調(diào)節(jié)閥( I);4SW回路溫度傳感器(W2);5冷卻 海水泵;6一低溫淡水泵;M一執(zhí)行機(jī)構(gòu)伺服電機(jī)圖10-1-1

6、ENGARD型中央冷卻水溫度控制系統(tǒng)圖并聯(lián)運(yùn)行時，可達(dá)到冷卻系統(tǒng)的最大海水流量（1OO%）。ENGARD管理這3臺泵的運(yùn)行狀態(tài)，根據(jù)負(fù)荷自動控制海水泵的并聯(lián)（Paralleling）、解列（Paralleling off）和調(diào)速，實(shí)現(xiàn)海水流量的有級調(diào)節(jié)。海水泵的配置、操作模式和功率消耗如圖10-1-2所示。由流體力學(xué)可知，水量Q與轉(zhuǎn)速n的一次方成正比，水壓H與n二次方成正比，軸功率P與n的三次方成正比，因此，當(dāng)水量減少，水泵轉(zhuǎn)速下降時，其功率降低很多，節(jié)能效果明顯。由圖可見當(dāng)100%流量時，功率50kW；75%85%流量時，功率22KW；40%60%流量時，功率4kW。這與只采用流量的節(jié)流調(diào)節(jié)

7、或旁通調(diào)節(jié)相比，ENGARD控制系統(tǒng)具有明顯的節(jié)能效果。本系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)的海水泵的流量組合如表10-1-1所示?？梢?，ENGARD控制系統(tǒng)具有如下特點(diǎn):1.使用有級調(diào)速電機(jī)后，水泵電機(jī)運(yùn)行溫度明顯下降，同時減少了機(jī)械磨損和維修工作量。2.保護(hù)功能可靠，大大減少了因過載或單相運(yùn)行而燒壞電機(jī)的現(xiàn)象。3.通過優(yōu)化進(jìn)入中央冷卻器的海水流量，節(jié)能效果明顯。圖10-1-2 海水泵的配置、操作模式和功率消耗圖4.ENGARD控制系統(tǒng)采用了8O32單片機(jī)，具有完善的自檢、控制、顯示、多種故障報警等功能，提高了系統(tǒng)的可靠性。海水泵電機(jī)與低溫淡水溫度調(diào)節(jié)閥通過控制系統(tǒng)可按設(shè)定的不同參數(shù)進(jìn)行控制，具有很強(qiáng)的適應(yīng)性和靈活

8、性。該系統(tǒng)可通過RS232與上位機(jī)進(jìn)行通信，便于全船動力裝置的集中控制與監(jiān)視。二、ENGARD控制單元ENGARD控制單元是一種具有比例積分控制作用的全自動溫度控制系統(tǒng)。它由印刷電路板、固態(tài)繼電器、電源濾波器、變壓器和接線端子排等組成，微處理器8位，有PRO-、EER-R0M、RAM存儲器。對冷卻水溫度進(jìn)行PI定值控制過程可以自動控制，必要時也可以手動控制。海水泵手動操作時，調(diào)節(jié)閥仍可工作在自動狀態(tài)；反之亦然。其控制面板上有操作按鈕、模式開關(guān)、數(shù)碼顯示、電機(jī)工況和系統(tǒng)報警LED，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障或調(diào)節(jié)失靈時，可以通過機(jī)艙的警報系統(tǒng)發(fā)出聲光報警。ENGARD的輸人輸出信號如表10-1-2和表10-

9、1-3所示。三、工作原理海水泵的控制不僅取決于中央冷卻器熱負(fù)荷，而且還與淡水泵流量、海水泵流量、海水溫度及中央冷卻器的臟污程度有關(guān)。淡水溫度在一定的范圍內(nèi)變化時，低溫淡水調(diào)節(jié)閥控制流經(jīng)中央冷卻器的淡水量。當(dāng)某一工況下海水流量已經(jīng)達(dá)到預(yù)先設(shè)定值，且淡水溫度無法回到設(shè)定值時，控制單元將產(chǎn)生一控制信號，切換海水泵工況，改變海水通過冷卻器的流量，從而達(dá)到控制低溫淡水回路中低溫淡水溫度的目的。1.低溫淡水回路溫度的自動控制在低溫淡水回路淡水泵之后檢測低溫淡水溫度為T1，T1與低溫淡水的設(shè)定值TL相比較得偏差值EL=T1-TL，偏差信號經(jīng)微處理器按PI控制規(guī)律處理后輸出控制信號到低溫淡水回路的調(diào)節(jié)閥。當(dāng)?shù)?/p>

10、水溫度降低時，即EL（0，調(diào)節(jié)旁通閥開大，流經(jīng)中央冷卻器的淡水量減??；反之，EL）0，旁通閥關(guān)小，流經(jīng)中央冷卻器的淡水量增多。淡水溫度超過或低于限制值時，發(fā)出越限報警。在ENGARD控制單元面板上可顯示旁通閥的開度百分?jǐn)?shù)。當(dāng)旁通閥的開度信號達(dá)到海水泵的切換值時，海水流量設(shè)定值TSW將增大或減小，ENGARD控制單元將根據(jù)TSW值的大小發(fā)送控制信號去控制海水泵，增加或減小海水泵的運(yùn)行臺數(shù)。海水泵起動時，起動信號反饋回ENGARD控制單元以確認(rèn)海水泵是否運(yùn)轉(zhuǎn)，在ENGARD控制單元面板上有信號指示。若沒有反饋信號，則發(fā)出故障報警。2.海水泵工況的自動切換表10-1-3 ENGARD的輸出信號表表1

11、0-1-2 ENGARD的輸入信號海水泵運(yùn)行工況的自動切換主要由低溫淡水回路中低溫淡水的溫度T1或低溫淡水三通調(diào)節(jié)閥的開度V1來決定，這兩個參數(shù)可以同時考慮，即最大排量海水泵是由低溫淡水回路中低溫淡水的溫度控制的；而較小排量的海水泵是由三通調(diào)節(jié)閥的開度所決定的。冷卻系統(tǒng)的熱負(fù)荷增大時，需要更多的冷卻淡水流經(jīng)中央冷卻器。若采取V1控制方式，低溫淡水調(diào)節(jié)閥將關(guān)小旁通口，當(dāng)V1值達(dá)到某一設(shè)定值時，控制單元將選擇大排量泵投入運(yùn)行，如果兩臺泵的排量相同，控制單元首先比較兩臺海水泵的運(yùn)行時間，運(yùn)行時間較短的一臺優(yōu)先起動，如果一臺最大排量海水泵已經(jīng)投入運(yùn)行，但海水流量仍不足以使低溫淡水溫度回到正常值，則控制

12、單元將選擇海水泵組運(yùn)行方式，即兩臺海水泵同時運(yùn)行。而后，原先運(yùn)行的海水泵在5s后自動停掉；若采取TI控制方式，低溫淡水調(diào)節(jié)閥將全關(guān)旁通口，淡水全部流經(jīng)中央冷卻器，當(dāng)T1值增大達(dá)到某一設(shè)定值時，海水泵流量往大的方向切換（CHANGE-OVER）。熱負(fù)荷減小時，低溫淡水調(diào)節(jié)閥將開大旁通口（V1控制方式），當(dāng)V1值到達(dá)某一設(shè)定值時，控制單元選擇一臺較小排量的海水泵運(yùn)行或選擇較小排量海水泵組運(yùn)行方式，原先運(yùn)行的海水泵在5s后自動停掉；若采取T1控制方式，低溫淡水調(diào)節(jié)閥的旁通口全開，當(dāng)T1值降低達(dá)到某一設(shè)定值時，海水泵流量向小的方向切換（CHANGE-DOWN）。ENGARD控制單元自動調(diào)節(jié)T1、V1

13、與冷卻海水流量之間的參數(shù)匹配，避免海水泵的頻煩起停和淡水溫度的大幅度振蕩。如果低溫淡水調(diào)節(jié)閥控制旁通口開度V1的變化范圍在05%之內(nèi)，并且淡水溫度偏離設(shè)定值不超過0.5 ，則不需要對海水泵的流量進(jìn)行調(diào)節(jié)。海水管路在流量較小時，可以每隔2min的間隔起動一次非正在運(yùn)轉(zhuǎn)的水泵，目的是增加海水流量以實(shí)現(xiàn)對管路內(nèi)的沉積物進(jìn)行沖洗。在沖洗期間，低溫淡水閥位的百分?jǐn)?shù)和淡水溫度與“FLU” 將在操作面板的顯示窗口中交替出現(xiàn)。沖洗的間隔時間可通過參數(shù)P12（參見表10-5）在數(shù)值0009之間進(jìn)行設(shè)置，P12=0，取消該功能。3.報警與顯示如果故障多于一個，先顯示第一個未確認(rèn)的報警，該報警確認(rèn)后，再顯示下一個報

14、警。如果在5s之內(nèi)未復(fù)位過程報警，則觸發(fā)機(jī)艙中央報警單元。發(fā)生功能報警時，低溫淡水調(diào)節(jié)閥開度保持原位不變。各種報警信號匯總?cè)绫?0-1-4所示。表10-1-4 ENGARD報警信號匯總表注；P一過程報警，F(xiàn)一功能報警。ENGARD報警分過程報警和功能報警，前者是關(guān)于淡水溫度越限或海水泵本身等故障，后者是關(guān)于ENGARD內(nèi)部及輸人輸出故障。報警性質(zhì)通過控制面板液晶窗口顯示或發(fā)光LED顯示。四、操作步驟1.控制面板ENGARD中央冷卻水溫度控制系統(tǒng)的操作面板如圖10-1-3所示。2.系統(tǒng)初次投入運(yùn)行l(wèi)報警輸入信號圖表;2報警輸人信號LED（Red）;3一控制系統(tǒng)輸出信號LED（Green）;4一控

15、制系統(tǒng)輸出信號圖表;5調(diào)節(jié)閥手動模式LED（Orange）;6一海水泵手動摸式LED（orange）;7一自動控制模式LED（Creen）;8一手動模式按鈕;9一增加溫度按鈕（手動模式）;10降低溫度按鈕（手動模式）;11一左兩位數(shù)字；旁通閥開度（%），右三位數(shù)字；淡水溫度（ ）;12備用泵工作LED（orange）;13一主報警LED（Red）;14 功能符號;15一報警復(fù)位/試燈按鈕圖10-1-3 ENGARDTTM操作面板圖首先開啟系統(tǒng)的主進(jìn)出海水閥，起動低溫淡水泵正常運(yùn)行。正確開啟海水泵的吸入閥和排出閥，排除海水泵內(nèi)的空氣。再在海水泵控制屏上將轉(zhuǎn)換開關(guān)“MAN/AUT” 置到“MAN”

16、 的位置。合上主電源開關(guān)。手動起動大排量的海水泵，用“STBY”開關(guān)選擇備用泵。正確開啟中央冷卻器的海水進(jìn)出口閥，系統(tǒng)開始工作。然后合上ENGARD控制單元的“0N/OFF” 電源開關(guān)（該開關(guān)在控制箱內(nèi)部），同時復(fù)位主保險絲（按下紅色按鈕），這時操作面板（圖10-1-3）的顯示窗口11出現(xiàn)“d-PCU”，10s后，LT回路調(diào)節(jié)閥的開度將出現(xiàn)在11的左邊（兩位數(shù)字%），低溫淡水溫度出現(xiàn)在11的右邊（三位數(shù)字）。為確保系統(tǒng)在手動操作方式下工作，可在操作面板上按下“Manual Mode” 按鈕8。徹底檢查系統(tǒng)的工作參數(shù)，確保它們與系統(tǒng)的設(shè)定值相符（參數(shù)設(shè)定值列表在控制箱門的里面）。最后，按下“Al

17、arm Reset/Lamp Test”按鈕15，至少保持3s以上（若顯示窗口跳出F參數(shù)，則5min后或者多按幾次按鈕15后將恢復(fù)正常），檢查操作面板上的指示燈是否有異常。系統(tǒng)初次轉(zhuǎn)換到自動控制狀態(tài)時，首先設(shè)置海水泵的安裝參數(shù)P25-P30為“0N=1” ，雙速泵的參數(shù)P必須為“ON=1” 。然后按操作面板上的按鈕8，LED7（Automatic Operation Mode）亮（綠色）。最后在海水泵控制屏上將轉(zhuǎn)換開關(guān)“MAN/AUT” 置到AUT” 位置，此時，ENGARD控制系統(tǒng)工作在自動狀態(tài)。此時ENGARD控制單元將海水泵控制在最優(yōu)化狀態(tài)，對低溫淡S水溫度進(jìn)行自動調(diào)節(jié)和監(jiān)視。3.手動/

18、自動模式切換手動操作分海水泵和調(diào)節(jié)閥兩種手動操作模式，都是通過操作面板上按鈕8來選擇的。系統(tǒng)工作在自動方式時，操作面板LED7亮（綠色），此時按一下按鈕8，LED6亮（橙色），LED7滅，表明選擇了海水泵手動工作方式；再按一下（第二次）按鈕8，LED5亮（橙色），LED6滅，表明選擇了調(diào)節(jié)閥手動工作方式；第三次再按按鈕8，LED7亮，LED5滅，則又回到了自動工作狀態(tài)?？梢酝ㄟ^操作面板上的4看到哪臺海水泵在運(yùn)行。選擇海水泵手動操作模式，按按鈕8，LED6亮，LED7滅。將海水泵控制屏上的轉(zhuǎn)換開關(guān)“MAN/AUT” 置到“MAN” 位置，根據(jù)低溫淡水的溫度手動起動/停止所需的海水泵。在運(yùn)行海水泵

19、的容量下，調(diào)節(jié)閥自動連續(xù)地調(diào)節(jié)低溫淡水的溫度，操作人員也可根據(jù)顯示器上顯示的低溫淡水溫度適當(dāng)?shù)挠帽脕碚{(diào)節(jié)海水流量。此時要回到自動工作模式，首先將開關(guān)“MAN/AUT” 置到"AUT” 位置，按兩次按鈕8，LED7亮，LED6滅。選擇調(diào)節(jié)閥手動操作模式，按兩次按鈕8，LED5閃亮，LED7滅。通過按鈕9（+）和10（-）控制低溫淡水溫度的增加或減小。調(diào)節(jié)閥從全關(guān)到全開，對應(yīng)顯示值為2%98%。根據(jù)調(diào)節(jié)閥開度或低溫淡水的溫度，海水泵自動地進(jìn)行流量調(diào)節(jié)。此時要回到自動工作模式，只需按一次按鈕8即可，LED7亮，LED5滅.4.系統(tǒng)工作狀況檢查系統(tǒng)在自動方式下正常工作，操作面板上液晶窗口11

20、顯示調(diào)節(jié)閥開度值和低溫淡水溫度值。按按鈕15“Aarm Reset/Lamp Test” ，將顯示F參數(shù)的讀數(shù)（注意此時無報警信號），液晶窗口11左邊出現(xiàn)“FO”，則右邊數(shù)值為海水溫度（ ）；若窗口11左邊出現(xiàn)“F1F6” 中某一個，則右邊數(shù)值為對應(yīng)海水泵的累計工作時間（該數(shù)值乘以10O0等于小時數(shù)）。按鈕15被按后5min，系統(tǒng)將恢復(fù)到正常指示狀態(tài)5.報警功能出現(xiàn)報警時，操作面板上的LED2、LED13閃亮（紅色），或在窗口11顯示報警代碼Al-A6閃亮（參見表10-4）。按“AlarmReset” 按鈕15對報警進(jìn)行確認(rèn)。所有報警被確認(rèn)，LED2、LEDD13常亮。最后再按按鈕15進(jìn)行復(fù)位

21、，LED13熄滅。如果有多個警報被確認(rèn)，只有第一個被確認(rèn)的警報對應(yīng)的LED2或在窗口11顯示報警代碼閃亮，而其余顯示警報的LED2變?yōu)槠焦狻Ｖ挥泄收吓懦髮?yīng)的報警LED2才熄滅。6.停止系統(tǒng)工作要對某臺海水泵停車檢修，必須設(shè)置與其對應(yīng)的“P5-P30” 中的某一參數(shù)為“off=0” ，使該泵退出控制系統(tǒng)，切斷該泵電源，關(guān)閉其進(jìn)出口閥，但必須選擇一臺備用泵替代它工作。表10-1-5 ENGARD控制單元過程參數(shù)要停止控制系統(tǒng)的工作，首先在操作面板上選擇手動操作模式，海水泵控制屏上轉(zhuǎn)換開關(guān)"MAN/AUT” 置到“MAN” 位置。然后手動起動大排量海水泵工作，正確關(guān)閉系統(tǒng)相關(guān)的海水閥。

22、最后打開控制器箱門，關(guān)掉里面的電源。五、維修保養(yǎng)及參數(shù)設(shè)置表10-1-6 ENGARD控制單元安裝參數(shù)ALFA-LAAL公司提供了詳細(xì)的過程參數(shù)表、安裝參數(shù)表、參數(shù)整定、備件列表及接線圖，這些都在ENGARD控制單元操作面板門的后側(cè)，查閱方便。主要參數(shù)如表10-1-5和10-1-6所示。1.淡水回路調(diào)節(jié)閥整定首先打開ENGARD控制箱門，模式選擇開關(guān)置到“P” （Program）位置。根據(jù)調(diào)節(jié)閥設(shè)定參數(shù)P38（參見表10-1-5）。然后按操作面板上的按鈕8“ Manual Mode” （見圖10-1-3）兩次，LED5閃亮橙色），通過按鈕9（升溫）、10（降溫）手動改變調(diào)節(jié)閥旁通口的開度應(yīng)正常自如。按按鈕10，手動操作調(diào)節(jié)閥旁通關(guān)小，關(guān)到2%開度時，設(shè)置參數(shù)P39=1。按按鈕9，使調(diào)節(jié)閥旁通開大，開到98%開度時，設(shè)置參數(shù)P40=1。調(diào)節(jié)閥動作到極限位置時，留有2%的余量，防止閥卡死，動作不靈敏。通過按鈕9/10操作調(diào)節(jié)閥旁通全關(guān)全開/全開全關(guān)， 測量調(diào)節(jié)閥動作全行程所需時間，把該時間值輸人參數(shù)P21。2.檢查溫度讀數(shù)從溫度傳感器的防護(hù)殼體內(nèi)拆除淡水和海水溫度傳感器，利用校驗(yàn)用數(shù)字溫度計讀出低溫淡水溫度值和海水溫度值，然后將溫度傳感器裝復(fù)，再從EN