冷却水温度控制系统概要课件.ppt

项目十 机舱辅助控制系统任务一单片机式中央冷却水温度控制系统1ENGARD中央冷却水(cooling water)温度控制的组成2ENGARD控制器(controller)3系统工作原理4操作步骤5维护保养及参数调整,Engine RoomSupplementaryControlledSystem,任务一 单片机式中央冷却水温度控制系统,与传统船舶中央冷却水控制不同，ENGARD系统实现了通过调节低温淡水旁通来控制淡水温度、根据热负荷的变化对海水泵进行流量模式转换、按照运行时间优化选择海水泵工作、定时对海水系统清洗等多项功能。低温淡水系统的温度主要通过调节阀改变流经中央冷却器的旁通量来实现，调节阀的动作由控制器检测海水、淡水温度变化进行比例积分(PI)调节。海水系统流量可以在四种海水流量之间转换，目的在于控制泵入系统的海水不会过剩，保证中央冷却器的换热效率，实现最大程度的节能及海水流量的优化控制。,1、ENGARD中央冷却水温度控制的组成,ENGARD中央冷却水温度控制系统概述,板式中央冷却器低温淡水温度调节阀主海水泵主淡水泵PT100温度传感器ENGARD控制器,海水系统(seawater system)的三台海水泵中，一台是单速的，另两台由双速电动机拖动、可进行变极调速（也可以是一台双速，两台单速）。三台海水泵中的任意两台泵各在50%的负荷下并联运行时，就可以达到冷却系统的最大海水流量（100%）。ENGARD控制器管理这三台泵的运行状态，根据负荷大小变化自动地控制海水泵的并联、解列和调速，实现海水流量的有级调节(step speed regulation)，满足中央冷却器(central cooler)在不同负荷下的控制需要。,100%流量时，功率为50KW；7585%流量时，功率为22KW；4060%流量时，功率为4KW。与只采用流量的节流调节或旁通调节相比，节能效果明显。,ENGARD控制系统的特点,使用有级调速电机后，水泵电机运行温度明显下降，同时减少了机械磨损和维修工作量；保护功能可靠，大大减少了因过载或单相运行而烧坏电机的现象；通过优化进入中央冷却器的海水流量，节能效果明显；ENGARD控制器采用8032单片机，具有完善的自检、控制、显示、多种故障报警等功能，提高了系统的可靠性。海水泵电机与低温淡水温度调节阀通过控制系统的相关参数进行控制，具有很强的适应性和灵活性。系统还通过RS-232与上位机进行通信，便于全船动力装置的集中控制与监视。,2、ENGARD控制器,ENGARD控制器是一种采用8032单片机的多功能数字控制器。ENGARD控制器的组成：印刷电路板(printed circuit board)、固态继电器(solid-state relay)、电源滤波器、变压器和接线端子排等，印刷电路板上有8位微处理器、存贮器（PROM、EEPROM、RAM等）及I/O接口。控制器对冷却水温度进行PI定值控制，既可以自动控制，必要时经转换也可以手动控制。控制面板上有操作按钮、模式开关、数码显示器、马达工况和系统报警LED。,作为系统的核心部件，ENGARD控制器的主要任务是：（1）通过低温淡水温度调节阀实现低温淡水的温度定值控制；（2）通过控制海水泵的台数及运转速度实现冷却海水流量的控制。系统按照控制器设定的参数，通过海水流量的有级调节和调节阀的开度变化来控制低温（LT）淡水系统的温度，以达到节能的效果。如果调节阀3是气动作用式的，则还需要配备电气（E/P）转换器。,1.报警输入信号图；2.报警输入信号LED(Red)；3.控制系统输出信号LED(Green)；4.控制系统输出信号图；5.调节阀手动模式LED(Orange)；6.海水泵手动模式LED(Orange)；7.自动控制模式LED(Green)；8.手动自动模式按钮；9.增加温度按钮(手动模式)；10.降低温度按钮(手动模式)；11.显示器；12.备用泵工作LED(Orange)；13.主报警LED(Red)；14.功能符号；15.报警复位/试灯按钮。,ENGARD控制器的I/O信号,电动调节阀上的电位器根据调节阀的开度输出反馈信号。,3、系统工作原理,系统的自动控制包括对低温淡水温度和海水流量的控制。淡水温度在一定的范围内变化时，通过低温淡水调节阀控制流经中央冷却器的淡水量；若淡水温度的变化超出调节阀的设定调节范围，则通过海水泵的转速及台数控制实现海水流量调节。海水泵的控制不仅取决于中央冷却器的热负荷，还受海水流量、海水温度及中央冷却器的脏污程度的影响。,（1）低温淡水回路温度的自动控制,温度传感器TT1检测LT回路淡水泵之后的温度T1，T1被送至ENGARD控制器与低温淡水设定值TL相比较形成偏差EL=T1-TL，控制器对偏差进行PI运算后，输出控制信号给LT回路的调节阀。当淡水温度降低（即EL 0，旁通口关小，流经中央冷却器的淡水量增多。当淡水温度超过或低于限制值时，发出越限报警。当旁通阀的开度信号达到海水泵的切换值时，海水流量设定值TSW将增大或减小，控制器将根据TSW发送起动控制信号给海水泵，增加或减少海水泵的台数。海水泵起动成功后，海水泵起动控制单元将一个反馈信号送回ENGARD控制器以确认海水泵已经起动成功，若没有接收到该反馈信号，则控制器将发出故障报警。,海水泵流量转换条件由过程参数P6 P11 设定，如表10-5所示。CPU 读取存储器中的设定海水泵流量转换参数与阀开度值对比，当反馈信号达到某一设定值，通过I/O接口输出相应泵的启动、停止信号，实现海水泵的流量转换。,（2）海水泵工况的自动切换,海水泵的切换控制可以按照LT调节阀的旁通口开度V1或LT回路的淡水温度T1控制，也可以同时采用T1和V1控制（如按T1控制大容量的海水泵，同时按V1 控制小容量的海水泵）。若采取V1控制方式，当冷却系统的热负荷增大时，LT调节阀将逐步关小旁通口，当旁通口开度逐步关小到设定值时，则增大海水泵流量或起动另一台海水泵并联运行；当冷却系统的热负荷减小时，LT调节阀将逐步开大旁通口，当旁通口开度逐步开大到设定值时，减小海水泵流量或退出一台海水泵。,若采取T1控制方式，当冷却系统的热负荷增大时，LT调节阀将关小旁通口直至全关旁通口、淡水全部流经中央冷却器，当TT1测得的温度信号增大到设定值时，增大海水泵流量或起动另一台海水泵并联运行；当冷却系统的热负荷减小时，LT调节阀的旁通口将保持全关状态，低温淡水的温度会随着热负荷的减少而降低，当TT1测得的温度信号降低到设定值时，减小海水泵流量或退出一台海水泵。海水泵在自动控制方式下，在选择泵组投入运行时，如果两台泵的容量相等，则控制装置将比较两台泵的运行时间，运行时间较短的泵将优先起动。,海水泵工况的自动切换（续）,ENGARD控制器自动实现T1、V1与冷却海水流量之间的参数匹配，避免海水泵的频繁起停和淡水温度的大幅度振荡。如果LT调节阀控制旁通口开度V1的变化范围在05%之内，或者淡水温度偏离设定值不超过0.5，则不需要对海水泵的流量进行调节。系统将自动启动“冲洗”功能，每隔2分钟起动一次非正在运转的海水泵，以增加海水流量、冲洗沉淀在海水管路内的污垢，“FLU”将在控制面板的显示窗口中交替出现。“冲洗”功能可通过参数P12进行设置，P12=0，取消该功能。,（3）报警与显示,ENGARD控制器的报警：过程报警、功能报警。过程报警包括海水泵、淡水温度越限等故障，功能报警包括ENGARD控制器内部故障及I/O故障。报警内容通过控制面板的液晶窗口显示和LED指示。如果故障多于一个，先显示第一个未确认的报警，该报警确认后，再显示下一个报警。如果在5s之内未复位过程报警，则触发机舱集中监视与报警系统工作。发生功能报警时，LT调节阀开度将保持原位不变。,4、操作步骤,1）控制面板(control panel)2）系统投入运行的操作（1）开启系统的主进、出海水阀，起动低温淡水泵运行。（2）开启海水泵的吸入阀和排出阀，排除海水泵内的空气。（3）在海水泵控制屏上将转换开关“MAN/AUT”置“MAN”位，合上主电源开关。手动起动大容量的海水泵，用“ST-BY”开关选择备用泵。（4）开启中央冷却器的进出口阀。,（5）合上ENGARD控制器的“ON/OFF”电源开关（该开关在控制箱内部），同时复位主保险丝故障（按下按钮15），控制面板的显示窗口出现“d-PCU”。10s后，显示窗口的左边显示LT回路调节阀的开度（两位数字%），显示窗口的右边显示低温淡水温度（三位数字）。确认ENGARD控制器在手动控制方式下工作，否则可按下控制面板上的按钮8，使得LED7（Automatic Operation Mode）不发光。（6）在控制面板上检查系统的工作参数，确保它们与系统的设定值相符（参数设定值列表在控制箱门的里面）。,（7）按下“Alarm reset/Lamp test”按钮15，至少保持3秒钟以上（若显示窗口跳出F参数，则5分钟后或者多按几次按钮15后将恢复正常），检查控制面板上的指示灯是否有异常。（8）待系统稳定后或按需要，将系统工作方式转为“自动”。此时，系统将使海水泵运行在最优化状态，并且自动调节和监测低温淡水的温度。,（3）手动/自动模式及切换,海水泵和淡水调节阀各有手动自动两种操作模式，海水泵手动操作时，低温淡水调节阀仍可工作在自动状态，反之亦然。手动自动操作模式是通过控制面板上的按钮8来选择的。选择海水泵手动操作模式时，按下按钮8，LED6亮，LED7灭。将海水泵控制屏上的转换开关“MAN/AUT”置“MAN”位，然后根据低温淡水的温度手动起动/停止所需的海水泵。根据运行海水泵的容量，淡水调节阀将自动地连续调节低温淡水的温度。若要回到海水泵自动工作模式，则首先在海水泵控制屏上将开关“MAN/AUT”置“AUT”位，再在ENGARD控制面板上按两次按钮8，使LED7亮、LED6灭。,选择调节阀手动操作模式，按两次按钮8，LED5闪亮，LED7灭。通过按钮9（）和10（）控制低温淡水温度的增加或减小。调节阀从全关到全开，对应显示值为298%。根据淡水调节阀开度或低温淡水的温度，海水泵自动地进行流量调节。此时要回到调节阀的自动工作模式，只需按一次按钮8即可，LED7亮，LED5灭。,（4）系统工作状况检查,系统在自动方式下正常工作时，控制面板上液晶窗口11显示调节阀开度值和低温淡水温度值。在无报警的情况下，按下按钮15（Alarm reset/Lamp test），可以让显示器显示F系列参数的读数。液晶窗口左边出现“F0”，右边显示海水温度值（）；若窗口左边出现“F1F6”中的某一个，则右边数值为对应海水泵的累计工作时间（该数值乘以1000等于运行小时数）。按钮15被按5分钟后，系统将恢复到正常指示状态。,（5）报警功能,出现报警时，控制面板上的LED2、LED13闪亮（红色），窗口11显示报警代码A1A6（参见表10-4）。按“Alarm reset”按钮15对报警进行确认。所有报警被确认后，LED2、LED13常亮。最后再按按钮15进行复位，LED13熄灭。只有故障消除后LED2才熄灭。,（6）停止系统工作,要对某台海水泵停车检修，必须设置与其对应的“P25P30”中的某一参数为“Off=0”，使该泵退出控制系统，切断该泵电源，关闭其进、出口阀，但必须选择一台备用泵替代它工作。要停止整个系统的工作，首先在控制面板上选择手动操作模式，将海水泵控制屏上的转换开关“MAN/AUT”置“MAN”位。然后手动起动大排量海水泵工作，正确关闭系统的某些海水阀。最后打开控制器箱门，关掉里面的电源。,5、维护保养及参数调整,（1）淡水回路调节阀整定首先打开ENGARD控制器箱门，将模式选择开关置“P”（program）位。根据调节阀设定参数P38（参见表10-5）。然后按下控制面板上的按钮8“manual mode”13次，LED5闪亮（橙色），通过按钮9（升温）、10（降温）手动改变调节阀旁通口的开度。按动按钮10，手动操作调节阀旁通关小，关到2%开度时，设置参数P39=1。按动按钮9，使调节阀旁通开大，开到98%开度时，设置参数P40=1。调节阀动作到极限位置时，留有2%的余量，防止阀卡死，动作不灵敏。通过按钮9/10操作调节阀旁通全关全开/全开全关，测量调节阀动作全行程所需时间，把该时间值输入参数P21。,从温度传感器的防护壳体内拆除淡水和海水温度传感器，利用校验用数字温度计读出低温淡水温度值和海水温度值，然后将温度传感器装复，再从ENGARD控制单元显示器上读出低温淡水温度值。为了读出海水温度值F，按下按钮15Alarm Reset/lamp Test”，将显示F参数的读数（注意此时无报警信号）液晶窗口左边出现“F0”,则右边数值为海水温度，如果温度偏差超过1，则需换新温度传感器或控制单元。,（2）检查温度参数,（3）检查海水泵切换功能在前面两项整定好的基础上，按下按钮8选择调节阀手动模式，LED5闪亮（橙色）。通过按钮10手动关小调节阀的旁通阀，控制面板上11的左边显示2%时，观察切换到大流量海水泵的时间应不超过5秒钟。用按钮9开大调节阀的旁通阀，11的左边显示98%时，观察切换到小流量海水泵的时间在15分钟之内。最后，将系统转换到“自动”模式。,（4）参数整定控制器的参数有两类：程序参数（C1，对应P1P12）和安装参数（C2，对应P20P49）。进行参数整定时，首先将ENGARD控制箱内的模式选择开关置“P”，控制面板右方三位间歇显示“Pro”。结束参数整定后，必须把控制箱内的模式选择开关置“L”或“R”，否则，10分钟后将发出“Program mode”报警（代码A3）。（5）系统的维护保养为了预防故障发生，每周应进行试灯和报警功能试验；每月应进行淡水温度越限报警和水泵故障报警试验；每六个月应校验一次温度传感器，如果偏差超过1，需要换新。,