武汉理工大学轮机自动化历年试题集锦.doc

轮机自动化复习参考武汉理工大学历年轮机自动化试题集锦 敬告：本复习参考仅根据历年考试内容汇总，仅供作为应试参考，由于近年考试的改革，预测今年问答题数量将减少，分析题数量会增多，故提醒广大同学，务必将书中的各种重要系统的原理及功能加以熟悉了解，计算题及部分设计题还是要求了解！图1.1【一】第一章 反馈控制系统1、 主机气缸冷却水温度控制系统。1、 根据测温元件安装位置不同，气缸冷却水温度控制系统有哪两种控制方式？各有何特点？答：（1）控制冷却水进口温度：控制在给定值或给定值附近，但冷却水出口温度会随柴油机负荷的变化而有所变化，在超负荷运行时，出口温度将会发生过高的现象；（2）控制冷却水出口温度：冷却水出口温度可以控制在给定值或给定值附近，但冷却水进口温度会随着柴油机负荷的变化，特别是在负荷增加时，冷却水温度会下降。2、 参照图1.1所示系统，指出反馈环节、调节器和执行机构，并画出系统的控制原理框图；答：反馈环节：T802型热敏电阻；调节器：MR-II型调节器；执行机构：限位开关、过载保护继电器、三相交流伺服电机。系统的控制原理框图如果：MR-II型调节器执行机构三通阀T802热敏电阻3、 参照图2电路，分析其比例微分原理，并指出如何整定比例系数和微分时间。答：其中，调整电位器可改变放大倍数，既可整定比例微分调节器的比例带，调整可整定微分时间。2、 分析图示燃油粘度控制系统。图2.11、 简述图示2.1燃油粘度控制系统的功能；答：在燃油进入高压油泵以前，把燃油粘度作为被控量，根据燃油粘度的偏差值，控制加热器蒸汽调节阀的开度或电加热器的接触器，使燃油粘度维持在给定值上。2、 简述系统投入工作的步骤和注意事项；答：（1）步骤：接通气源再接通输入信号，打开气源截止阀，调整过滤减压阀5使其输出压力为0.14MPa；启动测粘计马达，关闭截止阀11，打开截止阀10，让测粘计开始工作；先将燃油转换阀打开“轻油”运行一段时间后再转向“重油”，关14，打开12,13，让气动调节阀8开始工作；燃油经燃油加热器7加热,经过燃油细滤器6过滤，进入粘度计1，粘度计把测得的粘度转换成压差信号送至差压变送器4，差压变送器再把压差信号转换成气压信号送至调节器3和记录仪2，调节器根据偏差值输出控制信号来调节阀的开度，从而控制燃油粘度。（2）注意事项：投入工作时要先接通气源再接通输入信号，切断时应先切断测粘计的工作，再切断气源；启动测粘计马达以前，要先打开平衡阀9，防止差压变送器在短时间内单向受力；定期打开过滤减压阀5放残，并清洗燃油细滤器6。3、 画出系统闭环控制原理框图，分析各环节功能；答：系统原理框图：气动调节器气动调节阀燃油加热器粘度计+差压变送器气动调节器：根据偏差信号输出控制信号；气动调节阀：根据控制信号调节蒸汽阀的开度；燃油加热器：对燃油进行加热；测粘计：对燃油粘度进行测量，得到测量值并输出差压信号；差压变送器：将差压信号成比例地转换成气动信号。4、 简述为什么要先接通气源（打开截止阀D、B）再启动粘度计，并且要先打开平衡阀再起到粘度计马达；答：先接通气源（打开截止阀D、B）再启动粘度计，并且要先打开平衡阀再起到粘度计马达，以免差压变送器的测量单元正、负压室单向受力。5、 简述气关式调节阀的特点，气关式调节阀应该与哪种类型调节器配套使用？答：（1）特点：不通蒸汽时，该阀因活塞本身重量而关闭，接通蒸汽后，若活塞上部没有空气压力信号，则用蒸汽压力可顶起阀芯使阀全开；（2） 气关式调节阀应该与反作用式调节器配套使用，保证一旦气源中断或控制系统出现故障使调节器无信号输出时，则蒸汽阀会保持全开状态。3、 分析大型油轮辅锅炉水位控制系统。1、 大型油轮辅锅炉水位控制系统主要功能包括哪些？答：水位自动控制；蒸汽压力自动控制；锅炉点火及燃烧的时序控制和自动安全保护。2、 简述锅炉水位测量中虚假水位的概念；答：假如蒸汽量突然增大，而炉膛中的然绕情况还未来得及随之变化，锅炉气压就要降低，蒸汽的饱和温度也随之下降，这样会使水面下蒸汽比容增大，造成水面下蒸汽总容积增大，另一方面，由于炉水变成过热水，将产生更多气泡也使水面下蒸汽总容积增大，由于这种自蒸发现象，尽管在蒸汽流量大于给水量的情况下，水位却虚假地上升；反之，当锅炉负荷突然减小时，尽管给水量大于蒸发量，水位却虚假地下降。图3.13、 分析图示3.1双冲量控制原理；图3.2答：检测装置有：检测水位变化的水位冲量信号3，检测蒸汽流量的蒸汽冲量信号4。这两个信号送到双冲量调节器5，对于双冲量给水控制系统，当蒸汽流量发生变化时，就给给水调节器发出一个信号，使给水量和蒸汽流量同方向变化，因此可以减小或抵消由于虚假水位使给水量和蒸汽流量向相反方向变化的误动作，使调节器开始就向正确的方向调节，从而减小了给水量和水位的波动，改变了水位的控制品质。4、 解释名词：调零，调量程，迁移；答：调零：当测量信号为零时，使仪器仪表指在零点上；调量程：测量信号处于最大值时，调整仪表指示在某一刻度值；迁移：根据实际需要将变送器量程的起点由零移到某一数值而不改变量程范围。5、 简述变送器的概念，推导图示3.2输入输出的关系；答：变送器属于测量仪表，它用以控制测量各种被控量（温度、压力、液位等），并把被控量的变化按比例地转变成统一的信号输出，这个输出信号送至调节器和显示仪表。图示输入信号为，在主杠杆上，测量力矩，反馈力矩。杠杆平衡时，即。在副杠杆上，有，且，则输出信号为：，其中.6、 简述图示3.3用参考水位罐测量锅炉水位装置的测量原理；图3.3答：参考水位罐上端与锅炉气空间相通，下端有测量水位管3和参考水位管4分别接在差压变送器的正负压室。测量水位管还与锅水相通，其水位与锅炉实际水位一致，称为测量水位，参考水位罐水位将保持与锅炉最高水位一致，称为参考水位。差压变送器接受管4的压力为蒸汽压力加上参考水位水柱高度，接受管3的压力为蒸汽压力加上测量水位水柱高度。因此，差压变送器正、负压室所承受的压差信号是参考水位与测量水位之间的水柱高度差H。由于参考水位不变，所以随着测量水位的升高H减小，即减小。反之，测量水位降低，H增大，增大。7、 简述为了使差压变送器的输出与锅炉水位变化一致，测量管、参考水位管与差压变送器的连接方式，以及迁移原理的应用方法；答：参考水位管4与变送器的负压室相连，测量水位管3与变送器的正压室相连。由于当锅炉水位处于最低水位时=-600mmH2O，为使=0时，差压变送器的输出=0.02MPa，调整迁移弹簧，把挡板拉向喷嘴，直到变送器的输出=0.02MPa为止。以后随着水位的上升，的负值减小，靠迁移弹簧的张力使挡板不断靠向喷嘴，变送器的输出不断增加，当测量水位上升到最高水位时，=0，变送器的输出=0.1MPa，这就是迁移原理。8、 根据图示，简述锅炉水位控制系统双回路控制原理。答：控制原理：双回路是由水位控制回路和给水差压回路构成的，当锅炉水位低于给定值时，水位调节器输出控制信号使得开大给水阀开度，开度增大后，给水阀前后压差减小，给水差压调节器输出控制信号，开打蒸汽调节阀4，提高汽轮机给水泵的转速，是给水阀前后压差保持恒定。【二】第二章 辅助设备的自动控制4、 分油机控制系统。1、 简述图示4.1分油机排水排渣控制过程；答：线1：63min内，含水量很少，没有达到触发值，首先向分油机内注入置换水，当含水量达到触发值时，进行一次排渣；线2：10minPa，阀1输出Pa不变，阀2上位通不变，P0=Pa,主机在临界转速下限值运行。设定转速Ps大于临界转速上限值时，阀2下位通，其输出P0由临界转速的下限值立即跳变到大于临界转速上限值得Pb，可快速通过临界转速区。11、 以减速过程分析图7.6气动临界转速回避逻辑回路的工作原理；答：在减速时，当PsPb时，阀2下位通，P0=Ps，而当PaPsPb时，即转速设定在临界转速区时，阀2上位通，Ps截止，P0=Pa。PsPa时，P0=Ps。所以在减速时也是避上限的，且可快速通过临界转速区。12、 设计与图7.6相同功能的电子元件组成的临界转速回避逻辑回路；答：图中为气动临界转速回避回路，该回路是按避上限方式工作的，故设计以下避上限电动临界转速回避回路：13、 简述正车全速推到倒车全速时，遥控系统的控制过程；答：当车钟手柄从正车全速推到倒车全速时，遥控系统进行的操作：主机停油作，主机转速下降到应急换向转速进行换向，换向后能耗制动，主机转速下降到发火转速后强制制动，主机转速过“0”后反向启动，达到发火转速后起动成功，停止起动，否则重复起动。14、 图示7.7为电子调速器PI的控制原理图，试推导输出，并指出输出特性应满足什么要求，如何调节？答：A1的放大倍数K1=t1/t，U1=K1(USUR)；A2是比例积分运算放大器，其放大倍数K2=r2/W1，积分时间Ti=Cr2，所以U0=K2(U1)。把U1代入U0表达式中得，其中K=K1K2。输出特性应满足如图所示特性曲线：图7.7 由上述推导出U0的关系可知：改变反馈电阻值r1和r2可改变PI控制电路的输出特性。【四】第五章 监视与报警系统8、 监视与报警系统1、 简述以下概念：长时故障报警、短时故障报警、长延时报警、短延时报警、报警闭锁、延伸报警、分组报警、失职报警；答：长时故障报警：当运行设备发生故障时，系统立即发出声响报警以通知轮机值班员，同时相应的故障指示灯快速闪光，以指示故障部位和内容；短时故障报警：当运行设备发生故障时，系统立即发出声光报警，值班轮机员未作出应当操作前，由运行设备自动切换到备用设备，使参数恢复正常；长延时报警：在船舶可能出现某种情况时，采用延时230s的延时报警，在此时间内不报警，超过延时时间后再报警，以防误报；短延时报警：报警设备中设置延时环节，以防误报采用0.5s左右的延时后再报警；报警闭锁：根据动力设备的不同工作状态，封闭一些不必要的报警监视点，禁止其报警；延伸报警：在机舱无人值班时，必须将机舱报警信号分组后传送到驾驶室、公共场所、轮机长和值班轮机员住所的延伸报警箱；分组报警：根据故障的严重程度，将监视点的报警信息分组；失职报警：在机舱无人值班时，当监视和报警系统出现故障时立即启动3分钟计时器，若值班轮机员3分钟内没有达到集中控制室完成应答操作，而是只在报警箱上作出反应，将被视为失职，报警系统就向所有延伸报警箱发出声光报警。2、 简述监视与报警系统的组成及各部分功能；答：监视与报警系统由三大部分组成，其组成及功能为：（1）分布在机舱各监视点的传感器：用来检测各监测点的参数，传感器是监视和报警系统的获取装置；（2）安装在集中控制室内的监视屏和控制柜：是系统的核心单元，根据传感器送来的信号进行逻辑判断，另外控制机舱内的电笛、旋转警灯及蜂鸣器；（3）安装在驾驶室、公共场所、轮机长和轮机员居住室的延伸报警箱：延伸报警控制单元用来把报警控制单元中各监视通道送来的故障报警信号归类分组后，传送到各个延伸报警箱，以实现分组功能。此外，还进行三分钟失职报警。3、 热电阻式温度传感器和热电偶式温度传感器的测温原理及应用场合；答：热电阻式温度传感器，利用金属材料的电阻随温度升高而变大的特性，把被测温度变成相应的电阻值，再由直流电桥变成电压信号。可用于测量冷却水温度和轴承温度。 4、 简述图示7.1模拟信号输入原理；答：先通过模拟量传感器和信号变换电路将被检测的物理量转为电压信号，并经模/数（A/D）转换器转换成数字量后，再由计算机读入系统。 图7.1图7.2 5、 分析图示7.2开关量报警控制单元组成原理；答：当监视点的运行设备发生故障，其相关参数越限时，传感器触点断开，输入回路送出故障信号,经延时环节后输出故障信号至逻辑判断环节。逻辑判断环节在无闭锁报警的情况下，控制集中控制室报警指示灯快速闪光；输出声响启动信号至报警器控制单元，控制机舱内的电笛发声，旋转警灯闪烁，集中控制室内的蜂鸣器鸣响；输出分组报警信号至延伸报警控制单元进行归类分组后，控制延伸报警箱实现分组，并且启动三分钟失职报警计时器；输出故障打印启动信号至打印记录单元，自动打印故障发生时间、名称和内容。 图7.3 图7.46、 根据图示7.3提示简述巡回报警监视系统的功能和组成；答：(1)功能:基本的监视和报警功能；丰富灵活的用户界面。(2)组成:分布在机舱各监视点的传感器；装在集中控制室内的控制柜和监视屏等；分布于驾驶室、轮机长及轮机员住室和公共场所的延伸报警箱（报警指示板）。 7、 图示7.4为油雾浓度监视报警器气体采样及测量原理图，简述油雾浓度监视报警器的功能及工作原理，并试列出图中单片机系统的输入输出信号。答：主要功能：对曲柄箱油雾浓度进行检测、监视、显示、报警及对主机进行安全保护。工作原理：该单元共有11个两位三通电磁阀，其中有10个电磁阀分别采集各曲炳箱的气样，该系统最多可检测10个缸的气样，如果是6缸机，只用其中的6个电