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我国是一个设施农业大国,反季节蔬菜和经济作物的种植大多采用温室种植。设施农业生产管理过程中对杀菌剂的使用比较频繁,用量较大,受传统的喷药方式较落后的影响,每年造成大量的农药浪费和污染。莽璐,祁力钧等(2006)研究指出:温室内手动施药喷雾质量差、容易造成施药人员中毒,采用单片机控制的自动变量施药系统是一个发展方向。目前,国外应用的喷杆行走速度和喷头流量自动控制技术的成本较高,在我国推广应用有难度。实现无人自动变量施药仅限于示范展示和科研使用。对于喷药机器人的研究。国家农业信息化工程技术研究中心、中国农业大学等单位都进行了较多的基础研究,也是温室自动施药的一个发展方向。曹峥勇,李伟等(2010)选择温室黄瓜作物为目标,以提高施药作业中农药的有效利用率,减少农药残留与化学污染为目的,开发设计了一种3自由度喷雾机器人控制系统。并尝试将机器视觉等工业技术引入温室施药作业中。温室施药是关系设施园艺发展的一个关键问题,目前又存在诸多问题,但过于复杂的系统实际上在生产中无法推广使用。因此,在实际应用中,迫切需要开发一种压力变量调节的喷雾控制器,能够在传统的喷药机械上安装控制系统后,提高喷药机械的精度,提高农药的有效利用率。该控制器对于提升喷雾机械的性能和农药利用率,有非常明显的作用。具有良好的市场推广潜力,对促进我国喷雾植保机械的进步有非常重要的意义。
该装置采用模块封装的技术,可以使用控制器非常方便、灵活地控制喷雾设备作业时的压力调节。控制器使用电位器旋钮变量调节输出压力,通过压力表直观地显示对应的压力值。系统可非常方便的固定在喷雾设备上,与喷雾设备相连接,实现喷雾作业的变量控制。图1是结构示意图。这种装置可以非常方便地实现传统喷雾机械朝精准变量作业的技术升级,能够满足田间变量作业的需求,在提高喷雾作业效率、提高农药有效利用率、节省农药等方面具有广阔的市场前景。
利用电子控制器灵活控制调节喷雾压力,直观显示,模块化连接,并且控制器稳定可靠,这种控制原理和技术能有效满足大田和温室、果园等各种环境的压力调整作业,是成熟的控制器设备,具有很高的推广价值。
工作原理
控制器采用旋钮式可调电位器来调节脉宽调制信号(PWM),从而实现对压力单元转速的控制,进而控制压力的大小和喷药流量。其控制系统由电源模块、脉宽调制模块和放大驱动模块组成。图2为工作原理图。
电源模块由L7805CV稳压模块及其周边电路组成,为脉宽调制模块供电;脉宽调制模块芯片及电路构成多协振荡器产生PWM脉冲信号送于放大驱动模块,可使用与脉宽调制模块相连的旋钮电位器来调节PWM信号的脉冲宽度:产生的PWM脉冲信号通过放大驱动模块放大后能够实现对电机的驱动和控制,实现压力调节和喷药量的变量控制。其中,电源模块、脉宽调制模块、放大驱动电路都封装在控制盒里面。控制盒采用防水设计,能够有效避免受控制器工作的喷雾潮湿环境的影响。旋钮式可调电位器安装在盒子的外侧,方便喷雾作业对喷雾压力和流量进行调节。旋钮式可调电位器的底盘部位标有刻度和指针,操作人员可以通过刻度读取到调节的流量大小。喷雾压力可以在调节旋钮式可调电位器的同时在控制盒面板安装的压力表上直接读取。旋钮式可调电位器的调节范围可以通过脉宽调制模块预先进行设定,并且旋钮式可调电位器的调节范围可随时进行系数调整,以满足不同压力和流量的要求。
电源模块通过防水接头保护使用电缆与外部的12V蓄电池进行连接。蓄电池可以用作业拖拉机配备的电池替代。电源模块从蓄电池获得电源后对电源进行稳压,然后供给控制器内部的脉宽调制模块使用,脉宽调制模块通过调节后产生的不同脉冲宽度实现压力单元的变量调节。脉宽调制模块本身不能驱动功率很大的压力单元电机,可以在脉宽调制模块的输出端连接放大驱动模块后再和所述的连接压力单元连接。
装备应用
考虑到实际的应用环境比较潮湿的问题,在推广应用中,控制器全部采用模块封装技术,所有控制核心都封装在防潮的控制盒子里面。控制盒底座设有υ性安装孔,操作人员可以使用螺栓将控制盒挂在手推的电动喷药装置上,也可将控制盒拿在手上进行喷雾作业控制。控制盒底部设有3个防水接头,可以防止控制电缆和压力水管作业时被拉动,影响控制器的内部稳定。控制盒的盖子密封处设有垫圈可起到防潮防水的作用。图3为控制器实物图。
关 键 词 : 液压系统;液压油;工作介质;故障
1.峡南泵站运行概况
福清市闽江调水工程峡南泵站位于福建省闽侯县祥谦镇峡南村。峡南泵站目前总装机容量为3400KW水泵机组,其中有一台单机容量为1800KW的立式离心水泵机组,两台单机容量为800KW的卧式离心水泵机组,其中1800KW的立式离心水泵出水口2M处安装Dx7K41x-10型蓄能罐式液控缓闭止回蝶阀(DN1200),800KW卧式离心水泵出水口2M处安装Dx7K41x-10型蓄能罐式液控缓闭止回蝶阀(DN800)。该蝶阀与泵实现联动控制,且必须保证阀门控制电源与水泵的电源具有同等的可靠性。在离心泵出口,泵先启动,达到额定转速后,阀门匀速开启,阀泵联控。它兼有闸阀和止回阀的功能,能消除因突然停电和事故停机过程中产生的水锤危害,控制正常停机机组倒转,是保证机组管网安全运行的有效设备。
2.蓄能罐式液控缓闭蝶阀液压站结构简介及工作原理
2.1 . 结构简介
本阀利用蓄能罐取代了重锤式液控蝶阀中的重锤,将重锤势能变为流体蓄能,不仅能节省长期运行支承重锤所耗的能量,而且改善了液压系统的保压性能,保证了阀门运行时维护人员的人身安全,其设计合理,体积小,重量轻,结构简单,功能齐全,动作灵活可靠,外形美观,节能节材,维修方便等,便于实现泵阀联锁控制和微机集中控制。停电时,摇动手动油泵即可关阀。阀门启闭,动作十分方便。
2.2. 工作原理
本液压系统动力源有三种:即油泵电机组、蓄能器存储的液压能、手动油泵,其中蓄能器存贮的液压能是动力源,蓄能器存贮的能量足够阀门开启或关闭一个工作行程;油泵电机组负责向蓄能器充液,需要时也可直接驱动阀门开或关;手动油泵用于蓄能器无存储能量且无电情况下,手动开、关阀门。
2.2.1.阀门开启:电磁换向阀1、2同时通电,皮囊式蓄能器内的压力油,经插装阀1、液控单向阀进入摆动液压缸的无杠腔,使蝶阀处于开启状态,在开启过程中,当系统压力低于14Mpa时,压力控制器下限点发出讯号,电机启动,油泵与蓄能器同时供油开阀;有杠腔内液压油经节流阀,电磁换向阀2流回油箱。调节节流阀,可以得到要求的开阀时间。蝶阀全开到位后,系统油压上升至17Mpa,压力控制器上限发讯,电机停止工作。
2.2.2.阀门关闭:电磁换向阀1、2同时失电,蓄能器内的压力油经插装阀1进入摆动液压缸的有杆腔,推动液压缸活塞杆退回,无杆腔的液压油经插装阀2及滤油器流回油箱。此时,关阀所要求的快、慢关时间及快慢关角度大小均由液压缸尾部的调节杆调节至要求值。
2.2.3.手动操作(油泵电机故障或蓄能器维修):开阀,按下电控箱上开阀按钮,电磁阀1、2通电,摇动手动泵,蝶阀缓缓开启;关阀,按下电控箱上关阀按钮,电磁阀1、2失电,摇动手动泵,蝶阀缓缓关闭。
3.蓄能罐式液控缓闭蝶阀运行过程中常见故障及原因分析
蓄能罐式液控缓闭蝶阀由于其液压系统复杂,油路控制元件较多。故在运行中的故障主要出现在液压系统。在实际应用中,其常见故障主要有如下几种:
3.1.油泵建立不起压力
正常工作条件下,当油泵运转后开始向蓄能器蓄能,压力表显示系统压力开始缓慢上升,约2分钟左右即可达到系统工作压力的上限值17Mpa,但是在实际运行中经常碰到建立不起压力的情况。究其原因,主要有如下几种:
3.1.1.吸油管道上滤油器堵塞,导致阻力太大,油泵不能正常吸入液压油。
3.1.2.压力控制器出现故障,由于压力控制器在长期运行过程中,内部机构出现劳损,导致控制器无法发出讯号,油泵不能正常启动。
3.1.3.溢流阀未调整好。在清洗液压系统后,没有重新调定溢流阀到系统的最大工作压力。
3.1.4.油箱液面太低。在使用过程中,由于系统的外泄露或者更换油液后导致油箱液面太低。
3.1.5.油泵损坏。这是泵站运行过程中最常见的故障,多次拆开维修发现油泵内部的平键与滑靴最易损坏这与液压油的清洁和油泵与电机不同轴密切相关。
3.2. 液压系统保压性能降低,油泵电机启动频繁
由于液压系统保压性能差,导致油泵频繁打压,容易使压力控制器与油泵损坏。如若不及时处理,将造成恶性循环,油泵越频启越频繁,同时油泵的频启,造成油压不停的波动,对液压系统各部件冲刷加剧,密封垫片因油压波动而破裂;而油泵的不断运行,致使油温升高,尤其在夏季环境温度较高的情况下,加剧了密封圈的老化和破坏进程。而且这些密封垫片的损坏也会造成油液的污染,使液压元件中混有污物,使液控蝶阀无法正常启闭、保压,直接威胁系统的安全运行。其常见原因主要有如下几种情况:
3.2.1.截止阀J1未关严,由于在系统维护过程中要将系统压力卸荷,故重新关紧时容易导致未关严的情况;还有会出现卸荷阀(截止阀J1)密封圈损坏,造成系统泄露。
3.2.2.压力控制器下限值整定压力过高。按说明书要求,压力控制器要求的整定压力范围为14-17Mpa,而由于系统在长期使用过程中,都会有微量的内泄露,故将压力控制器的下限值调整为12Mpa(该压力足以保证蝶阀正常开启),当压力下降到13Mpa时稳定在这个数值。此时压力控制器就不会发出油泵电机启动的讯号。
3.2.3.液压元件中混有污物,液压元件密封处损坏。在日常运行中最常见的就是油泵出口单向阀密封面的损坏与电磁阀内卡有杂物或磨损。
3.2.4.系统油道各接口处漏油。
3.2.5.蓄能器里面的皮囊破裂或者蓄能器氮气压力由于泄露导致压力太低。
3.3. 蝶阀开启不到位
这种情况常见的原因是油缸内部的Y型密封圈老化或者损坏。判别的方法就是将蝶阀打开,然后拆下有杆腔的管道,看是否有油漏出,如果有油漏出就可判断密封圈损坏。
4.针对不同故障原因提出相应的排除方法以及日常维护注意事项
4.1.油泵不能建压:定期清洗滤油器,并检查是否完好,对损坏(破损或堵死)的滤油器应予以更换;更换新的压力控制器;液压站长期未使用或更换油液后按调试程序调试完后方能正常工作;使用时,应经常观察油面高度,注新油时,蓄能器的油应全部回油箱,再按油标指示进行;更换油泵配件平键与滑靴或者直接更换新的油泵。
4.2.液压系统保压性能差:将截止阀J1关严,如果截止阀O型胶圈有损坏,应该及时更换,并在胶圈上涂抹机油以防回装时啃蚀胶圈;重新整定压力控制器的下限值;清洗液压元件或更换、修复密封元件,在拆卸清洗时应注意场地的清洁,零件不能直接置于地面,清洗液压站、液压缸零件时应在干净的柴油或煤油中进行,不得用棉纱擦试,拆装时,应注意不能错装或漏装密封件,对损坏的密封件应予更换;及时找到泄露点,堵塞泄露点;如发现蓄能器皮囊破损,应立即更换,拆卸蓄能器前,应打开截止阀J1,放空蓄能器内的压力油和皮囊内氮气,然后拆下充气阀和壳体上部的螺纹压环,取出皮囊即可更换。
4.3.通过蝶阀启闭指示器或者管道内是否有水流声即可判断蝶阀是否启闭到位,当出现启闭不到位的情况下应即时检查油缸内部Y型密封圈是否损坏,如果损坏应及时更换Y型密封圈。
5.液压油对液压系统正常工作的影响
通过上述对液压系统常见故障及原因分析可知,要保持液压装置长期高效而可靠地运行,则必须对工作介质进行合理的使用和正确的维护。实践证明,工作介质被污染是系统发生故障的主要原因,它严重影响着液压系统的可靠性及元件的寿命。液压系统中的污染物,是指混入工作介质中的各种杂物,如固体颗粒、水等。其产生的不良后果如下:(1)固体颗粒会加速元件磨损,堵塞缝隙及过滤器,使液压泵和阀性能下降,产生噪声。(2)水侵入液压油会加速油液的氧化,并与添加剂起作用产生粘性胶质,使滤心堵塞。常用的控制工作介质污染的措施:
5.1.严格清洗元件和系统。液压元件和配件在组装前,先清洗油道和管道,组装后再进行全面的冲洗。
5.2.防止污染物从外界侵入。在贮存、搬运及加注的各个阶段都应防止工作介质被污染。工作介质必须经过过滤器注入系统。
5.3.采用高性能的过滤器。这是控制工作介质污染度的重要手段,它可使系统在工作中不断滤除内部产生的和外部侵入的污染物。过滤器必须定期检查、清洗和更换滤心。
5.4.定期检查和更换工作介质并形成制度。每隔一定时间,对系统中的工作介质进行抽样分析。如发现污染度已超过标准,必须立即更换。在更换新工作介质前,整个系统必须先清洗一次。
中国蒸汽锅炉制造业突飞猛进,目前已可以生产多种不同压力等级和容量的蒸汽锅炉,已成为当今世界蒸汽锅炉生产和使用最多的国家。本文通过对蒸汽锅炉系统保护和事故处理方法的探究,使人们对蒸汽锅炉系统保护更加了解,对蒸汽锅炉事故的处理更加得心应手,以减少经济的严重损失和人员的重大伤亡。
关键词:
锅炉 保护事故 探究
20世纪80年代以后,中国的经济发生了突飞猛进的变化,蒸汽锅炉行业更加突出,全国蒸汽锅炉制造企业增加近二分之一,并形成了独立开发研制一代又一代新产品的能力,产品的技术性能已接近发达国家水平。蒸汽锅炉是经济发展时代不可缺少的商品,未来将如何发展,是非常值得研究。
一、蒸汽锅炉系统保护
1、水位保护
蒸汽锅炉配有二台水泵,运行和备用。
锅炉配套一至二只板式水位计,应经常相互比较,发现指示不一致的,须立即校正。水位计应每班进行冲洗,以确定其真实水位。同时还配有电极点水位平衡筒,可以准确的采集水位信号以发出报警或进行给水泵控制。
2、蒸汽压力保护
锅炉压力超过额定值时,需进行连锁保护:方法是停炉,燃烧系统停止工作;也可改变火嘴,单段或双段燃烧,亦可调节油量,从而降压,确保锅炉安全运行。
燃油(气)蒸汽锅炉压力保护与水位一样,采用多重保护:
① 压力控制器
一般用二个压力控制器,将压力信号转化为电气信号的机电转换装置,它的功能将压力高、低不同的信号输给电气开关,对外线路进行自动控制或连锁保护。
常用压力控制器及电接点压力表,能使蒸汽压力超压报警,达到极限时切断燃烧器;压力控制器根据实际运行压力调节单火或双火燃烧;对于大型燃烧器,可根据压力大小调节燃油量的大小,始终保持压力稳定运行。
② 安全阀
安全阀是锅炉保护中的最后一道防线,在锅炉压力超过极限时,根据安全阀设计所配的整定压力,排汽泄压,确保锅炉正常运行。
3、温度保护
温度保护是锅炉安全运行过程中的重要程序,对于蒸汽锅炉温度的调节及保护尤为重要;同时在热水锅炉超温时达到调节保护作用。锅炉常用的温度保护装置为双金属温度控制器
4、熄火保护
防止炉膛爆炸事件的发生,燃油(气)锅炉必须设置熄火保护装置,功能是监测炉膛内燃烧情况(包括点火,当点火失败或燃烧中途熄灭时,一般在5秒内重新点火,1秒钟内运行,关闭进油(气)电磁阀,并接通和发出声光报警信号,这时鼓风机继续运转,吹扫炉膛内残余的可燃气体,经过20~30秒钟的吹扫后,自动切断鼓风机及各种辅机电源,锅炉停止运行。)由火焰监测器和控制装置组成。火焰监测器的作用是将控制装置发出火焰存在或中断的信号。
主要使用的是光电倍增管、光敏电阻和光电池,它们都有紫外型或红外型,一种光电转换元件,工作原理将光照辐射的强弱转变成相应的强弱电流。并呈线性状态输出,有时感应电流弱,要通过放大,才能对控制器产生作用。
5、停电自锁保护
在突发电源中断情况下,锅炉运行立即停炉自锁,若电流恢复通电,随时启动,必须复位解除自锁,才能重新点火启动。
采用进口彩色和单色触摸屏控制系统,运行过程实现全自动化,具有自动补水、缺水、超温、超压、自动断电并报警、漏电保护等安全保护系统
二、蒸汽锅炉事故处理方法
1、 锅炉超压的处理
(1)迅速减弱燃烧,手动开启安全阀或放气阀。 (2)加大给水,同时在下汽包加强排污(此时应注意保持锅炉正常水位),以降低锅水温度,从而降低锅炉汽包压力。 (3)如安全阀失灵或全部压力表损坏,应紧急停炉,待安全阀和压力表都修好后再升压运行。 (4)锅炉发生超压而危及安全运行时,应采取降压措施,但严禁降压速度过快。 (5)锅炉严重超压消除后,要停炉对锅炉进行内、外部检验,要消除因超压造成的变形、渗漏等,并检修不合格的安全附件。
2、 锅炉缺水的处理
(1)通过“叫水”,判为严重缺水时,必须紧急停炉,严禁盲目向锅炉给水。 (2)通过“叫水”判为轻微缺水时,应减少燃料,鼓风,引风,并缓慢给水。
3、 锅炉满水的处理
冲洗水位表,确定是轻微满水还是严重满水。方法:先关闭水位表,水连管旋塞,再开启放水旋塞,如能看到水位线从上下降,表明是轻微满水,停止给水,开启排污阀,放至正常水位。 如严重满水时,因采取紧急停炉措施。
4 、锅炉汽水共腾的处理
(1)减弱燃烧,关小主汽阀,减少锅炉蒸发量,降低负荷并保持稳定。 (2)完全开启上锅筒的表面排污阀(连续排污阀),并适当进行锅筒下部的排污。同时加大给水量,以降低锅水碱度和含盐量,此时应注意保护水位的控制。 (3)采用锅内加药处理的锅炉,应停止加药。 (4)开启过热器、蒸汽管道和分汽缸上的疏水阀。 (5)维持锅炉水位略低于正常水位。 (6)通知水处理人员采取措施保证供给合格的软化水。 增加锅水取样化验次数,直至锅水合格后才可转入正常运行。 (7)在锅炉水质未改善前,严禁增大锅炉负荷。事故消除后,应及时冲洗水位表。
5 、锅炉爆管的处理
(1)炉管破裂泄漏不严重且能保持水位,事故不至扩大时,可以短时间降低负荷维持运行,待备用炉启动后再停炉。 (2)炉管破裂不能保持水位时,应紧急停炉,但引风机不应停止,还应继续给锅炉上水,降低管壁温度,使事故不致再扩大。 (3)如因锅炉缺水,管壁过热而爆管时,应紧急停炉,且严禁向锅炉给水,这时应尽快撤出炉内余火,降低炉膛温度,降低锅炉过热的程度。 (4)如有几台锅炉并列供汽,应将事故锅炉的主蒸汽管与蒸汽母管隔断。
6、 过热器管爆破的处理
(1)过热器管轻微破裂,可适当降低负荷,在短时间内维持运行,此时应严密监视泄漏情况,与此同时,迅速启动备用锅炉。若监视过程中故障情况恶化,则应尽快停炉。 (2)过热器管破裂严重时,必须紧急停炉。
7、 省煤器管爆破的处理
(1)对于不可分式省煤器,如能维持锅炉正常水位时,可加大给水量,并且关闭所有的放水阀门和再循环管阀门,以维持短时间运行,待备用锅炉投入运行后再停炉检修。如果事故扩大,不能维持水位时,应紧急停炉。 (2)对于可分式省煤器,应开启旁通烟道挡板,关闭烟道挡板,暂停使用省煤器。同时开启省煤器旁通水管阀门,继续向锅炉进水。烟、水可靠隔绝后,将省煤器内存水立刻放掉,开启空气阀或抬起安全阀。如烟道挡板严密,在能确保人身安全的条件下可以进行检修,恢复运行,否则应停炉后再检修。
8、 【1】、 蒸汽管道水锤的处理
(1)减少供汽,必要时关闭主汽阀。 (2)开启过热器集箱和蒸汽管道上的疏水阀进行疏水。 (3)锅筒水位过高,应适当排污,保持正常水位。 (4)加强水处理工作,保证给水和锅水质量,避免发生汽水共腾。 (5)水锤消除后,检查管道和管架、法兰等处的状况,如无损坏再暖管一次进行供汽。
【2】、给水管道水锤的处理
(1)开启给水管道上的空气阀排除空气或蒸汽。 (2)启用备用给水管道继续向锅炉给水。如无备用管路时,应对故障管道采取相应措施进行处理。 (3)检查给水泵和给水止回阀,如有问题及时检修。 (4)保持给水温度均衡。
关键词:无负压供水设备;组成;工作原理;可行性分析;消防供水系统
由于我国是一个人口大国,大量的建筑分布的非常紧密,所以就对消防供水系统提出了更高的要求,要求其具有节能、环保、节水、节电、节地、节资的要求,更需要它具有维护管理方便、运行安全可靠、安装便捷等特点,所以无负压供水设备在我国得到了广泛的应用。因此,本文笔者在此就无负压供水设备的特性等进行简要分析,希望可以对大家的工作起到帮助作用。
一、无负压供水设备的主要组成方式
通常情况下,我们按照无负压供水设备的应用范围,将其分为两种,分别是:自动喷水灭火的无负压供水设备以及消防栓无负压供水设备。
1自动喷水灭火无负压供水设备的主要组成
自动喷水灭火无负压供水设备的主要组成有:高位水箱、水泵接合器、水流指示器、喷头、报警阀、冲水管网、压力控制器、倒流防止器、过滤器、控制柜、消防水泵(水泵)、真空抑制器以及稳流补偿器等,见下图。在火灾发生后,通过碰头工作,降低冲水管网的压力,报警阀实现报警,在水流流动时,水流指示器会相应的发出电信号,启动消防水泵,最终实现无负压供水。
1.稳流补偿器;2.真空抑制器;3.水泵(或消防水泵);4.过滤器;5.倒流防止器;6.压力传感器;
7.压力控制器;8.阀门;9.湿式报警阀;10.延时器;11.水力警铃;12.安全阀;13.水泵接合器;
14.控制柜;15.探测器;16.喷头;17.末端试水装置;18.水流指示器;19.高位水箱
2消防栓无负压供水设备的主要组成
消防栓无负压供水设备的主要组成由下列几种,分别是:高位水箱、水泵接合器、消火栓、阀门、管道、压力控制器、倒流防止器、过滤器、控制柜、消防水泵(水泵)、真空抑制器以及稳流补偿器等,详细结构见下图。在市政供水管网满足不了室内消防供水系统的需求时,我们可以采取这种供水设备来保证对于灭火时水量和水压的要求。在火灾刚刚发生的时候,消防用水主要是通过高位水箱来供应,一旦高位水箱的高度不足或者压力达不到消火栓静压力的需求时,我们应在该设备上面安装相应的增压设备,以便于正常的灭火。在火灾发生后,消防信号会被传送到消防控制系统,消防管网的压力也会迅速下降以便于消防水泵的启动,最终实现无负压供水。
在该供水设备中,其高位水箱的水应由生产、生活供水管网进行补水,一定不能使用消防水泵进行补水,特别需要注意的是要将止回阀安装在高位水箱的出水管上,避免在灭火的过程中,由于消防水由于压力的作用发生逆流的现象,导致火势的蔓延。在此基础上,应为该设备安装两条或者两条以上的自来水进水管,并且为每条进水管道都安装空气隔断阀(倒流防止器),且应在该设备的前端将管道布置成贯通状或者环状进行双向供水。
1.稳流补偿器;2.真空抑制器;3.水泵(或消防消水泵);4.过滤器;5.倒流防止器;6.压力传感器;
7.压力控制器;8.阀门;9.安全阀;10.水泵接合器;11.消火栓;12.屋顶试验消火栓;13.高位水箱;
14.控制柜
二、无负压供水设备的工作原理
消防供水系统中无负压供水设备的主要工作原理是:设备通过真空补偿系统(即真空抑制器、稳流补偿器以及相应的消防控制系统)和全封闭结构,实现与市政供水管网的直接串联,防止产生影响周围的用户的现象。由于稳流补偿器的使用,我们就可以实现在进水管网中中稳流和增压的目的,并且由于真空抑制器等的使用,就可以避免管网中形成负压;在控制系统以及真空抑制器的共同作用,就可以实现自动调节、控制水量、水压的目的,以实现工序的平衡;控制柜通过对各个系统的实时监控,实现了为无负压供水设备连续供水的目标。
三、无负压供水设备的技术领先优势
随着消防供水系统的不断发展,传统使用消防水池的方式早已经淡出了消防技术中,因此,为消防供水系统提供消防用水的任务就降落到城市自来水管网上,但是由于消防水泵的原因,在灭火的时候,不仅很容易影响到周边用户的正常用水还会导致供水管网的破损,所以无负压供水设备近年来得到了广泛的应用。无负压给水设备自1998年推出至今,已积累了丰富的生产经验和成熟的生产技术,其供水可靠性已得到了社会认同。无负压给水技术应用于消防时,由于具有设备定时巡检、管网过压保护和远程监控监测等保护功能而使消防给水系统的供水安全性更为可靠。
使用无负压给水设备时具有以下优势:
1设备直接串接在市政自来水管网上,不用修建消防水池,节约了大量土地和建设资金。
2可充分利用自来水管网水压,降低水泵配套功率,既节省设备的投资,又节约电能,降低噪音。
3杜绝了消防水池的二次污染,避免水质污染并堵塞灭火系统喷头和损坏报警阀密封性能,从而提高灭火系统的可靠性。
4设备始终处于有效运行状态,保证供水的连续性、稳定性和安全性。
5设备全封闭运行,杜绝了因设消防水池而造成的“跑、冒、滴、漏、渗”等水资源浪费。
6设备智能化全自动控制,灭火可靠性高,管理维护方便。
7设备具有定时自动无压巡检、管网过压保护等功能,避免水泵锈死的可能性。
8采用远程监控技术,实现设备的远程监控、监测,使消防设施有双重可靠性保证。
四、结论
综上所述,由于消防供水的不断进步,所以我们大规模的采用了无负压供水设备,这样不仅减少了开支,减少了对周围用户造成的不利影响,还保证了供水系统的可靠性,对于灭火工作起到了非常关键的作用。因此,我们需要加强对无负压供水设备的学习、研究,在为我国消防事业作出贡献的同时,保证人民群众的生命和财产安全。
参考文献:
[1]王增长,曾雪华.建筑给水排水工程[M].北京:中国建筑工业出版社,1998.
中图分类号:文献标识码:A文章编号:1672-3791(2012)04(a)-0000-00
目前不要说在我国南方,即使在我国北方城市,夏季汽车运行也必须开空调才能抵御车内的高温,给驾驶员清凉世界,从而保证安全行驶。但是随之而来的各种故障使得车主叫苦不堪,由于空调系统是封闭系统,所以有些故障对维修人员在操作上也有一定的难度。对于经常出现的空调间歇制冷的情况从理论上提出产生的原因,再给出解决的方法。
1理论分析
由汽车空调的工作原理可知,制冷压缩机吸入来自蒸发器中低温低压的制冷剂饱和蒸汽或过热蒸汽,在其中被压缩成高温高压的过热蒸汽。该蒸汽在冷凝器中放热被冷凝成高压下的饱和液体。从冷凝器出来的液态制冷剂进入储液干燥器把多余的制冷剂存储起来并对制冷剂中的水分进行吸收使制冷剂干燥,之后进入节流装置中进行节流,使制冷剂的状态变为低温低压的气液两相混合体。此时制冷剂进入蒸发器吸收来自车内的热空气的热量,使自身的状态变为饱和蒸汽或过热蒸汽,完成一次循环,周而复始把车内热空气的热量释放到车外,从而使车内空气变得凉爽。
由于油在压缩机中高温分解会产生一些水分,再加上在充注制冷剂时不可避免的会有空气渗入,如果储液干燥器中的干燥剂失效,水分就会进入节流装置。如果节流后的温度偏低,那么水就会在节流装置中结冰,由于节流装置的流通面积很小,这样很小的冰就会堵塞系统,这就是制冷系统的冰堵。此时如果压缩机还在运行,势必导致高压侧压力过高,低压侧压力过低,这样对制冷系统都会产生危险,为此在制冷系统中设置高低压力控制器来对系统进行保护。当系统的高压压力过高或低压压力过低时高低压控制器就会使电磁离合器断电,使压缩机停机来保护系统。当压缩机停机后,由于外界温度比较高,在节流装置中的冰很快就会溶解,这样高低压侧的压力就会逐渐恢复正常,系统又会运行。运行一段时间后又会重复上面的过程,故空调系统出现的故障就是间歇制冷,即出风口一会吹冷风一会吹热风,制冷效果不好,车内温度过高。
2解决方法
对于因冰堵造成的故障,有人提出重新充注制冷剂,但这治标不治本,一旦系统运行还会有水分产生,这样又会形成冰堵。并且即使重新充注制冷剂也不能保证就一定没有空气进入。所以最好的处理方法只能是更换干燥剂,如果更换了比较理想的干燥剂就不需要更换制冷剂,因为系统中的一些水分已燥剂吸收了。但是这就要把管子割开才能进行更换,在割管之前好多汽车维修厂的做法应该是对制冷剂进行回收,但大多维修人员的做法是直接把制冷剂放掉。其主要原因有两个。一是如果不放掉制冷剂为了保护环境而对其进行回收,这样需要的时间比较长,这使得有的客户不愿意等这么长的时间,反正充注一下制冷剂的费用也不高,一般来讲,为了提高“效率”,维修站会建议客户把制冷剂放掉,待维修好之后再重新充注。二是有的维修人员认为一旦发生冰堵就应该把制冷剂放掉,因为制冷剂中含有了水分,无法对其进行再利用,这主要是对质量系统产生水分的原因没有把握清楚。
比较可行的方法是在安装汽车空调的时候在储液干燥器的进出管两端设置两个截止阀,如图1所示。在系统正常运行的时候阀门是开启的,当需要更换干燥剂时先使制冷系统停止运行,等待五到十分钟后把两个截止阀关闭,之后把两个截止阀之间的管子用割管器割开,取出储液干燥器更换,更换好后重新安装,对管子进行焊接,最后再把两端的截止阀打开。运行制冷系统,检查焊接处是否有制冷剂泄露。这样就可以避免对制冷剂进行回收或者采取不道德的做法放到大气中去,即保护了环境又节约了时间,使整个维修过程变的相对简单方便。其实在更换过程中也会有少量制冷剂排出,这和对制冷剂进行回收和再充注相比的排放量是要小很多的,所以和原来的更换方法相比基本上属于零排放。
需要注意的是,有的家用商用空调制冷系统为了避免焊接而在两个截止阀之间采取螺栓联接,如果需要更换干燥剂是就直接把螺栓拧下进行更换,之后再安装即可。这样就可以减少割管和焊接两道工序,使维修更为方便。但这存在一个很大的隐患,因为此处为高压区,所以系统容易在螺栓联接处泄露。在家用商用空调中只要提高喇叭口的质量应该可以解决,但在汽车空调中却很难实施,因为汽车空调一般都是在汽车运动时运行的,由于汽车经常处于颠簸状态,所以螺栓联接处原本不泄露但经过长期的颠簸也有可能出现泄漏,从而产生因制冷剂泄露而出现制冷量不足的故障。
3结语
汽车空调在实际使用中也有其它原因导致间歇制冷的,比如:
1、 制冷剂充注过多,这使得冷凝压力升高,当超过上限值时高低压力控制器就会使系统停机;
2、 冷凝器的散热片积灰,散热不良,这样高温制冷剂在冷凝器中因无法充分散热而导致冷凝压力升高,;
3、 鼓风机风量不足,这使得制冷剂在蒸发器中无法吸取足够的热量,最终导致低压侧压力偏低,当低于下限值时高低压力控制器也会使系统停机;
4、 控制线路接触不良,电磁离合器时而得电时而断电,也会使系统出现间歇制冷。
由此可知当汽车空调制冷系统出现间歇制冷故障时不要立刻下结论割管子
更换干燥剂,先通过储液干燥器上的示液镜观察制冷剂的颜色,根据颜色判断制冷剂中是否含有水分,如果不含有水分,就可以排除干燥剂过期的可能,去查找其它产生故障的原因。
【关键词】连续重整;DCS系统;通讯;复杂控制回路
1 工艺流程和系统简介
中国石化荆门分公司60×104t/a连续重整装置以蒸馏装置直馏石脑油和少量加氢焦化石脑油经过加氢预处理后,再经过重整反应,生产高辛烷值汽油组分,并副产氢气及液化气;副产的氢气送入氢气管网,供加氢装置作氢源。本装置重整反应和催化剂再生部分使用美国环球油品公司(UOP)的第三代连续重整CycleMax工艺专利,所有工程设计全部由中国石化工程建设公司(SEI)完成。装置主要设备有重整四合一加热炉及余热锅炉、预加氢进料炉及重沸炉,重整四合一反应器、催化剂再生器,5台往复式压缩机、1台离心式透平压缩机,进口阀门及关键设备仪表等。
装置部分联锁和机组控制使用TRICON公司的SIS+CCS控制系统,重整催化剂再生控制使用UOP公司成套的CRCS控制系统,集散控制系统DCS使用横河公司的CS3000控制系统。机组采用可变余隙容积自动调节往复压缩机气量的无级调节系统ASSV1.0系统与DCS之间相通讯,再生器空气干燥器使用PLC与DCS之间通过RS485进行通讯。装置所用控制系统多样,相互间交叉通讯,复杂控制回路较多,本文着重介绍CS3000系统在该装置的应用。
2 DCS配置
2.1 系统功能
连续重整装置按流程可分为预加氢系统、重整反应系统、催化剂再生系统、公用工程部分、余热锅炉部分等。装置过程的监视和控制使用CS3000系统,实现工艺参数和基本状态的监视、控制及操作。
配置:工程师站1台,OPC站1台,操作站6台,打印机1台,控制站2台。
2.2 硬件介绍
CS3000系统控制站由双重化冗余电源、现场控制单元、双重化冗余网络、节点单元、输入输出卡件及连接电缆等附件组成。控制站组件的物理布置:从上往下分层布置,一层为一个节点,节点之间纵向排列,节点由横向排列的节点单元、输入输出卡件等组成,FIO安插槽顺序从左向右依次递增。冗余FIO必须相邻布置,且有源无源信号需要跳线设置,控制站的域号及站号同样需要拨码设置。最多连接设备:10个节点NODE/FCU,8个卡件/节点,Vnet的传输速率:128Mb/s。
操作站选用DELL主机,CPU主频2.4GHz,通过总线接口卡VI701、交换机与控制站通讯。该系统选用CS3000系统的Vnet/IP版本协议,Vnet/IP是具有高可靠性和快速响应的控制网络,即使是在高负荷下也能够实现较少延迟的稳定相应。使用满足IEEE802.3和UDP/IP标准的通用网络设备,可以实现开放型的通讯。Vnet/IP通过Vnet路由器可以连接到其他的Vnet系统。Vnet/IP是连接系统组件的实时过程控制网络,支持两种类型的通讯:控制总线和开放通讯,网络是冗余的。BUS1实现控制总线的通讯,BUS2实现开放通讯。如果BUS1出现控制通讯错误,可以通过BUS2来实现控制总线通讯。
3 软件总体设计
3.1 控制站组态
组态主要包括:创建项目、公共项配置、硬件配置、创建FCU框架、创建FIO卡件排列、I/O点组态、回路组态等。CS3000软件安装完成后,在SYSTEM VIEW下创建项目,项目名称为装置名称。由于装置较大,分开控制管理,所以创建FCS0101、FCS0102两个控制站进行控制;创建HIS156为OPC站,本站安装有OPC所需软件,只有本站与OPC通讯;HIS157为工程师站,本站安装有CS3000系统组态软件,用于工程师组态;HIS159-164为操作站,安装在操作室,用于操作人员的监控及操作。位号命名说明:以“1”开头的表示预加氢系统位号、以“2”开头表示重整反应系统位号、以“3”开头表示催化剂再生系统位号、以“4”开头表示公用工程部分位号、以“5”开头表示余热锅炉部分位号,其中以“235”开头表示重整炉区位号。组态时将1、4、5开头以及235开头的位号组态在FCS0101控制站,其余组态在FCS0102控制站。硬件配置完全按照设计组态,与实际组架一致。按照组态索引表将所有的I/O点进行组态,包括量程、单位、注释、报警值等。测量回路、控制回路、逻辑回路的组态,要注意功能模块的选用、命名、参数设定等。其殊控制回路的组态将在随后进行详细说明。
3.2 操作站组态
组态包括:公共项的配置、流程图画面组态、趋势记录组态、控制分组、操作员指导信息设置、历史报表等。流程图画面要兼顾操作人员使用方便,流程画面分辨率、颜色、标题一致,内容字体、颜色、字号一致,严格按照工艺流程,简单但不能有缺漏,与装置实际完全相符。画面要分系统组态,首先是总貌画面,分系统总貌,系统单元详细流程,特殊设备的监控画面等。最后还要有一些其他画面,比如机泵运行监视画面、复杂控制画面等。
3.3 复杂控制回路组态
3.3.1 预加氢原料罐D8100压力控制
原料罐D8100压力采用分程控制。当压力PIC10101的测量值大于给定值时,调节器PIC10101控制先关小PV10101A,直至PV10101A关死,如果压力还高,慢慢开大PV10101B阀门放低压瓦斯,直到PIC10101的测量值等于给定值;当压力PIC10101的测量值小于给定值时,调节器PIC10101控制先关小PV10101B,直至PV10101B关死,此时如果压力还低,则慢慢开大PV10101A阀门进行充压,直到PIC10101的测量值等于给定值。
3.3.2 预加氢加热炉F8101出口温度控制
预加氢进料加热炉F8101出口温度采用串级控制。温度控制器TIC10205与燃料气主火嘴压力控制器PIC10301组成串级控制。通过调节加热炉的燃料气的进气量来达到控制加热炉出口温度的目的。TIC10205温度控制作为主回路,PIC10301燃料气压力调节回路作为副回路,由于操作中需要预先设定一个燃料气压力下限值手操器HIC10301,故将温度调节器的输出值与手动调节器的输出值送入超弛控制器进行高选,然后送入压力控制器作为设定值。
4 体会
在DCS组态中要注意为了满足工艺操作人员的要求,即不管现场控制阀是风开还是风关,要求调节器、手操器画面上的标尺刻度为0,现场的阀门就全关;标尺刻度为100,现场控制阀就全开。因此对风关阀在DCS的相应输出点上要设置输出反向。
DCS的组态工作时一个比较繁琐的过程,要想把整个系统组态的完美无缝,还是得下很大的工夫。要多跑现场,熟悉现场的设备,熟悉现场工艺的流程,组态的时候就能更得心应手一些。CS3000系统实现了与CRCS系统、SIS+CCS系统的通讯,实现了装置所有复杂控制回路的功能实现,在连续重整装置得到了很好的应用。
关键词:船用电控柴油机;控制系统;CAN总线
中图分类号:U664.121 文献标识码:A
Abstract:Marine electronic control diesel engines are commonly installed in most ships and its control system is the key part which has direct effect on ship navigation and operation. This paper studies and analyses the structure and control parameters, design of CAN bus based control network structure and intelligent node, function design of electronically controlled system and control process of control system of the diesel engine.
Key words:Marine electronically controlled diesel engine;Control system;CAN Bus
1 前言
柴油机是船舶主要的动力来源,其技术开发一直受到柴油机使用者和制造商的广泛重视。传统的机械式柴油机喷油定时、排气定时等用凸轮轴控制,只能按出厂时设置好的模式工作,控制策略单一,效率低下。要实现柴油机的高效率和降低废气排放量,只有通过高度集成的控制系统才能快速精确控制,适应不同的工况要求。本文以具有高通讯可靠性、实时性和网络安全性的CAN总线,设计柴油机的总线集成控制系统,把分散化的多功能监测控制设备变成智能节点连接成网络,成为一个实现数据传输、智能控制、工况参数显示、报警、修改等功能的多功能自动化控制系统。
2 共轨柴油机组成
船用高压共轨柴油机是由高压燃油共轨系统、高压伺服油系统、曲轴转角系统等组成,如图1所示。
2.1 高压燃油共轨系统
由2台燃油泵、共轨管、喷油器和轨压安全阀等连接而成。共轨管储存高压油泵提供的高压燃油,起蓄压器作用,能抵消柱塞泵供油和喷油器喷油过程引起的压力波动,供应稳定压力的燃油给各喷油器;主机曲轴经过齿轮箱带动多个凸轮直列柱塞式油泵,向共轨提供高压油,利用其本身输送的油液进行和冷却;每个泵上都有PCV电磁阀,其通电和断电时能控制供入共轨管内的燃油量,从而调整共轨管内的燃油压力;燃油喷射压力完全独立于发动机转速,在低速低负荷工况下同样可以实现高压喷射;在共轨端部安装有轨压安全阀,防止共轨管压力超压和应急停车时能迅速泄放来降低轨压;每个缸喷油定时由独立的电磁阀控制。
2.2 高压伺服油共轨系统
由3台伺服油泵、共轨管、排气阀和轨压安全阀等连接而成,如图2所示。
由主机曲轴经过齿轮箱带动多个伺服油泵,向共轨提供高压伺服油,可通过PWM信号给泵内自带的压力控制器来调节泵输出油压,调节实际轨压。伺服油是主机油在经过一次过滤后的滑油。每个缸排气阀由电磁阀通断控制的伺服油来驱动打开的,在由高压空气弹簧关闭,进而控制其排气定时,位置传感器可以获取气阀的开启程度[1]。
2.3 曲轴转角系统
曲线转角系统,如图3所示。
主机曲轴基准位置是分别通过上止点传感器和下止点传感器监测上止点齿和下止点齿的中心来确定。只能在柴油机转过上止点或下止点后,获得基准标记,才开始接收曲柄转角信号计算曲柄转角。两套传感器测量齿轮轮齿来获得曲柄转角信号,用累加算法计算从基准点至当前点的脉冲数计算曲柄转角。
3 共轨柴油机电控系统网络结构设计
共轨柴油机电控系统是由基于CAN总线通信的主控模块(MCM)、气缸控制模块CCM和本地控制模块(LDU)构成,整个系统就一个MCM,每个气缸配一个CCM,总线网络拓扑图如4所示。它的主要特点是:模块化设计,分布式控制,关键控制程序运行在至少2个模块内;系统内部主模块间的通信是通过带有冗余的CAN总线实现的;显示单元的通信可以由CAN总线和Ethernet共同完成。
MCM、CCM、LDU是CAN现场总线网络内的智能节点。在现场总线网络中,智能节点是信息接收和发送的装置,能根据接受的数据信息和本地采集的数据信息及时完成程序设计的控制功能。在柴油机控制系统中,CAN总线智能节点地位一样,一方面与其它远程的CAN智能节点进行通信,另一方面直接连接着传感器和执行机构,能根据系统的需要对现场的执行机构或者传感器进行控制和数据采集。在控制系统设计的时候,尽量将过程控制程序放在就近的智能节点模块中,从而减少通信量,提高了系统控制的实时性。
每台控制系统仅配一个主控制模块MCM,主要管理和控制整台柴油机,又能与主机遥控和全船监控和报警系统通信。MCM内有主控程序,主要负责对整个系统进行初始化,实现系统的工作时序程序、控制摸式判定程序、转速与负荷处理程序、中断处理程序、MAP查表程序等。
每个气缸单独配一个气缸控制模块CCM,主要收集与每个气缸有关的传感器信号,对此气缸相关的喷油、排气、汽缸油、曲轴转向和转角计算等进行管理和控制。同时,在某个或某2个CCM模块中设置有柴油机辅助功能控制程序,如某CCM接收主机转速信号和燃油轨压信号,发给MCM运算后得到反馈的轨压目标信号,此CCM内程序控制油泵PCV阀调节燃油共轨压力;某CCM采集伺服油轨压信号,与MCM的给定值信号比较,压差超过一定值时,此CCM就发PWM信号给伺服油泵的压力控制器来调节轨压。以上控制动作不受主机转速影响,完全能够根据实际运行情况独立受控操作。
每台控制系统配2个就地显示单元LDU,带有液晶显示屏和控制按钮进行机旁监控,能实时查看柴油机的运行数据,方便就地控制,且有最高控制级,高于集控室和驾驶台控制。
每个CAN智能节点都有CAN通信模块,由CAN控制器和CAN总线驱动器构成。CAN控制器没有集成在智能节点的主算法控制器内,保证主控制器主要用于实时处理多个控制任务,不用分时处理通信任务,降低了主控制器的负荷,提高了系统效率,还可以对通信模块进行电磁兼容,提高了抗干扰能力。
提高控制系统可靠性必须考虑系统冗余设计,因船舶海上航行环境十分恶劣,通信线路一直处在潮湿和腐蚀性较强的机舱内,容易出现意外故障,虽然CAN总线的抗干扰能力和可靠性较强,但是一旦出现故障,柴油机作为整个船舶的心脏设备将造成不可估量的损失,所以必须进行冗余设计。采用双CAN总线完全冗余设计,系统中使用两套总线,每套总线都有完整的总线控制器、总线收发器和电缆,两套总线有主从之分,一套运行时另一套处于备用状态,发生故障时随时快速可以切换。
4 共轨柴油机电控系统功能设计
基于总线的船用电控柴油机控制系统,主要由以下部分组成(图5):
(1)运行模式控制程序
它主要由起动模式、正常运行模式(燃油经济性模式、低排放控制模式、主机运行保护模式等)、停车模式等组成。可根据船舶实际航行情况,由系统自动或由操作人员手动切换所需的运行模式。
(2)主机子系统控制程序
主要是由气缸喷油量控制、燃油共轨控制、转向监测和曲轴转角计算、排气阀控制、伺服油共轨控制、涡轮增压器运行控制等单元组成,它控制了柴油机各子系统运行。
(3)主机工况监管程序
自动采集主机工况的各种运行参数,通过主机子系统控制程序优化柴油机控制,使主机始终运行在最佳状态。它主要是由气缸压力监测、活塞环磨损监测、扭矩和振动监测以及柴油机智能优化管理等单元组成。
5 共轨柴油机控制过程分析
5.1 起动模式
(1)首先检查起动条件:盘车机脱开信号、主起动阀位置信号、起动空气压力信号、滑油压力信号、遥控系统电源信号、操纵部位转换信号、故障停车复位信号、三次起动失败信号、起动限时信号、起动转速信号等起动准备的逻辑条件是否都满足,若满足气缸内就通入高压空气开始起动,一旦到达发火转速停止起动空气,完成高压空气起动过程。
在进行空气起动前,电控伺服油用服务泵已经开始工作,将伺服油共轨的压力稳定在系统规定的共轨压力值,保证伺服油供给排气阀动作。
在压缩空气起动主机过程中,多台高压燃油泵由主机轴系带动运行,迅速将燃油共轨的压力稳定在系统规定的起动压力值,满足后续喷油时刻的燃油要求。
(2)根据转速传感器的信号,达到发火转速后,控制信号发送给每个气缸的喷油电磁阀,开启后喷入高压燃油,进入喷油起动模式,检查控制喷油量MAP,喷油定时取设定值,以固定的喷油脉宽开始,每次喷射以一定的步长增加,但喷油脉宽不能大于最大脉宽,直到柴油机转速超过设定最低稳定转速,随后转入正常运行工况。
5.2正常运行模式
当转速达到最低稳定转速时,进入正常调速模式。在此模式下,MCM内调速器工作控制实时喷油过程,进而控制主机速度。主要是根据柴油机车钟位置和转速,通过查询喷油量MAP确定基本喷油量,结合加速速率限制、临界转速控制、转矩油量限制、扫气油量限制和手动油量限制等,对基本油量进行修正,得到的结果与当前转速下的最大喷油量作比较,较小的值即为最终总喷油量。然后根据当前的共轨压力,通过查油量和脉宽的对应关系MAP,计算出喷油脉宽,通过喷射控制程序驱动喷油器电磁阀完成喷油控制[4] 。
在此模式下,MCM内进行燃油共轨压力和伺服油共轨压力目标值的计算,根据发动机转速和最终喷油量确定主机的负荷,进而计算出喷油压力目标值,送至CCM #1内(CCM #2备用),CCM进一步控制轨压。
5.3停车模式
当柴油机处在停车模式时,燃油共轨上的泄放阀立刻打开,共轨压力迅速降低为零,停止喷油。
6 结论
基于CAN总线通信的系统结构,能够安全快速实现数据传输,极大的简化了控制系统结构;模块化设计,避免了集中处理,提高了相应速度,具有传统柴油机无法实现的灵活性和快速准确性。
参考文献
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[3] 李永强.基于CAN总线下的电控柴油机多ECU通信平台的设计[D].大连
理工大学硕士学位论文,2003.3.
关键词:恒压力调节;单回路控制;PID控制算法
引言:单回路控制是一种最成熟的控制方式,用测量关心的变量,与期望值相比较,用这个误差纠正调节控制系统的响应。根据被控制变量的类型可分为压力单回路控制系统、温度单回路控制系统、流量单回路控制系统,可实现定值控制、程序控制、随动控制等。单回路控制算法是PID控制算法,PID控制器在实践中也不断的得到改进,PID 参数自整定就是为了处理PID 参数整定这个问题而产生的。现在,自动整定或自身整定的PID 控制器已是商业单回路控制器和分散控制系统的一个标准,PID 控制器是最简单的有时却是最好的控制器。
本文利用现有单回路控制思想设计增加了单回路PID控制系统实螺杆式空压机机组平稳运行(电流平稳在25±2A),出口压力恒定,充分满足用户用风的同时富裕风补给给低压风管网,充分利用能源,起到了较好的经济效益。
一、单回路PID控制系统原理
1.单回路PID控制系统是基于反馈的概念
反馈理论的要素包括三个部分:测量、比较和执行。测量关心的变量,与期望值相比较,用这个误差纠正调节控制系统的响应。其控制系统结构图如图1。
图1控制系统结构图
由于来自外界的的各种扰动不断产生,要想达到现场控制对象值保持恒定的,作用就必须不断的进行。若扰动出现使现场控制对象值(被控参数)发生变化,现场检测变送器就优化检测并以标准信号的方式送到PID控制器的输入端,改变过程变量值(pv值),并与设定值(sv值)进行比较得到偏差值(e值),调节器按此偏差并以预先设定的整定参数控制规律发出控制信号,去改变调节阀的开度,使调节阀的开度增加或减少从而使被控对象值发生改变,并趋向于给定值(sp值),以达到控制的目的。
2.PID控制器的控制算法
PID控制器的调节输出是为了保证偏差值(e值)为零,使系统达到一个预期稳定状态,其数学模型可以用下式表示:
相应的传递函数:
式中 ―为比例系数;
―为积分时间;
―为微分时间常数。
二、恒压力控制系统的设计
1.系统工艺及存在的问题
10kgf/cm2压缩风主要由风机房外空压机房内两台ATLAS螺杆式空压机提供,自成一个高压系统,主要以收尘射流泵、熔炼余热锅炉气动装置、艾萨炉、转炉风眼机、风机等重要设备提供要求较高的压缩风。由于供风过程是一个多变的、不定时、不定量的过程使得螺杆式空压机加\卸载频繁,电机电流波动大(5---28A),且最短加载与卸载时间间隔2分钟,由于压力波动大造成了对一次检测仪表的冲击,一次仪表更换频繁。向用户供风的工艺工况特点对螺杆式空压机出口压力的影响和保护机组、充分利用资源的思想设计了恒压力调节并网系统。
2.被控参数和控制参数的选择
根据工艺生产的合理性选择了起决定性作用、对控制作用的反应具有足够的灵敏度、并且可以测量的压力作为被控参数,因为压力在10kgf/cm2压缩风工艺系统中是反映工艺操作状态的重要变量,在工艺生产过程中经常变化,需要频繁加以控制的变量,是直接控制的指标;选择调节阀的开度作为控制参数,通过控制调节阀的开度,使压缩风并入低压管网系统, 10kgf/cm2压缩风管网压力可控。
3.过程检测、控制仪表的选择
系统采用先进的过程自动化仪表控制技术,一次检测仪表和二次控制仪表采用智能检测、控制仪表。
4.系统控制原理
系统控制原理图如图2。
图2 系统控制原理图
图中:PIK为压力指示手操器,PC为PID控制器,PT为压力变送器,调节阀为V1000气动调节阀。控制方式是把压力检测信号送给控制室的PID调节仪,根据计算出的压力设定值,通过PID积算后控制输出调节气动调节阀的开度, 把富裕的压缩风补给到低压压缩风网,保证10kgf/cm2 压缩风压力大于0.86MPa。
三、调节参数的整定
压力控制器参数的整定是通过合适的控制器参数(Kp、Ti、Td)使过渡过程呈现4:1衰减过程。系统中PID参数的整定采用工程中比较成熟的整定方法“衰减曲线法”。是在系统闭环的情况下,将控制器积分时间Ti放在最大,微分时间Td放在最小,比例度放于适当数值(100%)然后使Kp由大到小逐渐改变,并在每改变一次Kp值时,通过改变给定值给系统施加一个阶跃干扰信号,同时用示波器观察过渡过程变化情况,如衰减比大于4:1,Kp应继续减小,当衰减比小于4:1时,Kp应增大,直到过渡过程成4:1时为止。通过以上实验可以找到4:1衰减震荡时间的比例度Kp s为15%及震荡周期Ts为50s,再通过经验公式:Kp(%)=0.8 Kp s%,Ti(sec)=0.3Ts,Td(sec)=0.1Ts,算出过渡过程出现4:1振荡的控制器参数(Kp、Ti、Td)值。确定控制参数后控制输出曲线图如图3。
图3控制输出曲线图
从图中可以看出整个过度过程未出现振荡,控制输出趋于稳定,达到预期的控制效果。
四、系统投运及效果
1.系统投运
在控制系统调校、整定完成后系统投入生产使用的过程。
投运后,整个10kgf/cm2压缩风系统运行稳定、可靠。实际控制效果如图4、图5。
图4 螺杆空压机电流效果图
从图中可以看出螺杆空压机相电流趋于稳定,没有电流大幅波动情况。
图510kgf/cm2压缩风系统压力曲线图
从图中可以看出10kgf/cm2压缩风系统压力稳定于0.86MPa,消除了异常波动。
2.经济效果
机组平稳运行,延长机组使用寿命。所用机组是阿特拉斯公司生产的螺杆式空压机,价格昂贵,如出现问题,损失巨大。
低压网能源得到补给。现阶段压力调节阀开度稳定于25%,以25Nm3/h流量算,一年最少315天补给能源189000m3。
机组平稳运行,一次检测仪表损坏率降低。
五、结论
将单回路PID控制应用于螺杆空压机恒压力调节实践表明,控制系统实现简单,实现出口压力恒定,机组恒压力控制;保障机组平稳、安全运行,不频繁加/卸载,电流平稳在25±2A;向用户平稳、及时供气,充分满足用户用气量的需求;富裕气体向自成的低压网补给,充分利用能源,风源浪费为零。单回路PID控制具有良好的应用前景。
参考文献:
[1]蔡松郁.安全仪表系统的工程设计[J].炼油与化工,2007(3):68-70.